【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 泥 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 三水鋁石型溶出反應(yīng)式 也有寫成下式的 ? 三水鋁石典型的主要溶出條件： 溶出溫度 140～ 145℃ 溶出壓力 4kg/cm2 溶出堿濃度 120～ 140g/L 溶出后液苛性比（ α） ～ 4C1 003 2NaA l( OH) 2NaO HAl(O H) ?? ??? ?? OH2NaA lO NaO HAl(O H) 22C1 003 ??? ??? ?? aq2Na AlO aq2Na OHOH3OAl 2C1 00232 ??? ????? ?? 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 也可寫為 ? 一水軟鋁石的主要溶出條件： ? 對(duì)于一水鋁石和一水硬鋁石型鋁土礦： 其溶出條件主要取決于一水硬鋁石的含量，當(dāng)以一水硬鋁石形態(tài)存在的三氧化二鋁含量在 5%以上時(shí)，實(shí)際上上必須采取適宜于一水硬石溶出的條件，這樣才能保證得到滿意的三氧化二鋁溶出率。 4C2 002 2NaA l( OH) OHNaO HAlO OH ?? ???? ??OHNaA lO NaO HAl OO H 22 ???溶出溫度 200～ 240℃ 溶出壓力 12～ 34kg/cm2 溶出堿濃度 140～ 240g/L 溶出后液苛性比（ α） ～ 一水鋁石溶出反應(yīng)方程式： 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 24C2 202 )OH(CaNaA l(O H) OHNaO HAlO OH ??? ???? ??一水硬鋁石的主要溶出反應(yīng)方程式： 反應(yīng)式中的石灰的加入量，一般為鋁土礦石總重量的 3～ 7%。 含水鋁酸鈣： 3CaOAl 2O36H 2O 水合鋁硅酸鈣（水化石榴石）： 3CaOAl 2O33SiO 2 鈦酸鈣： CaOTiO 2 溶出溫度 220～ 260℃ 溶出壓力 28～ 34kg/cm2 溶出堿濃度 250～ 280g/L 溶出后液苛性比（ α ） ～ 一水硬鋁石主要溶出條件 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 含硅礦物在溶出過程中的行為 SiO2是鋁土礦中最常見的雜質(zhì) ， 也是堿法生產(chǎn)氧化鋁 最有害 的雜質(zhì) 。 鋁土礦中的含硅礦物有無(wú)定形的蛋白石 、 石英等一類的氧化硅及其水合物以及高嶺石等 。 所有含硅礦物與鋁酸鈉溶液反應(yīng)后 ， 都有 SiO2進(jìn)入溶液 。 以 高嶺石 為例 ， 它與鋁酸鈉母液發(fā)生如下反應(yīng)： Al2O32SiO 22H 2O+6NaOH(aq)==2NaAl(OH)4+2Na2SiO3(aq) 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 反應(yīng)生成的鋁酸鈉和硅酸鈉都進(jìn)入溶液 。 當(dāng)硅酸鈉濃度達(dá)到最大值 （ 210g/L） 之后 ， 兩者相互反應(yīng)生成 水合鋁硅酸鈉 逐漸析出 ， 這一反應(yīng)使溶液的 SiO2含量降低 ， 因而稱為脫硅反應(yīng)： +2NaAl(OH)4= Na2OAl2O3H 2O++ 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 行為 各種形式的含硅礦物與苛性堿反應(yīng)，均有硅酸鈉進(jìn)入溶液，然后與溶液中的鋁酸鈉反應(yīng)，生成溶解度很小的水合鋁硅酸鈉沉淀， 造成 Al2O3和 Na2O的損失 。 ? 對(duì)設(shè)備的危害 在高壓溶出過程中 ， 由于 SiO2進(jìn)入溶液后又逐漸成為水合鋁硅酸鈉析出 ， 使得熱交換器 、 壓煮器及管道結(jié)垢 ， 傳熱系數(shù)嚴(yán)重下降 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 因此 ， 當(dāng)處理氧化硅含量較高 ， 而且以高嶺石或其他易溶礦物存在的鋁土礦時(shí) ， 在生產(chǎn)中常將原礦漿進(jìn)行預(yù)脫硅作業(yè) 。 它是在 100℃ 左右將原礦漿長(zhǎng)時(shí)間攪拌 ，使大部分 SiO2在原礦漿溶出之前的預(yù)熱階段成為水合鋁硅酸鈉結(jié)晶析出 。 從而減輕預(yù)熱器 、 壓煮器的結(jié)垢程度和清理頻率 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 含鐵礦物在溶出過程中的行為 鋁土礦中含鐵的礦物有氧化物 、 硫化物 、 硫酸鹽 、 碳酸鹽以及硅酸鹽 。 最常見的是氧化物 ， 其中包括赤鐵礦α – Fe2O 水赤鐵礦 α – Fe2O3aq 、 針鐵礦 α – FeOOH和水針鐵礦 α – FeOOHaq 、 纖鐵礦 γ – FeOOH、 褐鐵礦Fe2O3nH 2O、 鐵膠以及磁鐵礦 FeOFe 2O3和磁赤鐵礦 γ Fe2O3。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁土礦中的硫是以黃鐵礦的形態(tài)存在， 黃鐵礦對(duì)設(shè)備的危害：硫在鋁酸鈉溶液中的積累對(duì)大部分工序產(chǎn)生不利，使鋼質(zhì)設(shè)備加快腐蝕。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 碳酸鹽與堿液的化學(xué)反應(yīng)： FeCO3+2NaOH=Fe(OH)2+Na2CO3 ? 4Fe(OH)2水解 Fe3O4+FeO+3H2O+H2 后果： a使得苛性鈉轉(zhuǎn)為碳酸鈉（蘇打） b生成高度分散的氧化亞鐵及磁鐵礦，使得赤泥沉降性能變壞 FeS2氧化 FeS、 Na2SO Na2SO4 危害： 污染了鋁酸鈉溶液，使赤泥沉降性惡化，引起蒸發(fā)器管結(jié)垢、堵管。 FeS葉濾時(shí)可以透過過濾介質(zhì)，進(jìn)入精液、使產(chǎn)品氧化鋁含鐵超標(biāo) 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 TiO2在溶出過程中的行為 TiO2在鋁土礦中通常以金紅石、銳鈦礦和板鈦礦的形態(tài)存在。 TiO2只在 Al2O3含量未達(dá)到飽和的鋁酸鈉溶液中才能與 NaOH相互作用產(chǎn)生鈦酸鈉。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 危害 在拜耳法生產(chǎn)中 ， TiO2是很有害的雜質(zhì) ， 它引起 Na2O的損失和 Al2O3溶出率的降低 。 特別是在原礦漿預(yù)熱器和壓煮器的加熱表面生成鈦結(jié)疤 ， 增加熱能的消耗和清理工作量 。 ? 消除方法 鋁土礦溶出時(shí)添加石灰是減少和消除 TiO2危害的有效措施 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 含鈣、鎂的礦物在溶出過程中的行為 在鋁土礦中有少量的方解石 CaCO3和白云石 CaCO3MgCO 3。碳酸鹽是鋁土礦中常見的 有害雜質(zhì) 它們?cè)趬A溶液中容易分解 ，使苛性鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c： MeCO3+2NaOH=Na2CO3+Me(OH)2 Me表示鈣或鎂，氫氧化鈣和氫氧化鎂與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成水合鋁酸鈉鹽析出，造成 Al2O3的損失： 3(Ca， Mg) (OH)2+2NaAl(OH)4= 3(Ca， Mg)O?Al2O3 ?6H2O+6NaOH 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 有機(jī)物可以分為腐植酸及瀝青兩大類 。 后者實(shí)際上不溶解于堿溶液 ， 全部隨同赤泥排出 。 腐植酸類的有機(jī)物與堿作用生成各種腐植酸鈉 ， 然后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹艿牟菟徕c （ Na2C2O4）或蟻酸鈉 ， 在流程中循環(huán)積累 ， 使溶液粘度顯著升高 ， 容易產(chǎn)出泡沫 。 溶液中的有機(jī)物對(duì)鋁土礦的濕磨 ， 赤泥的沉降分離 ， 鋁酸鈉溶液中的晶種分解 ， 母液的蒸發(fā)等工序都是不利的 。 有機(jī)物和某些微量雜質(zhì)在溶出過程中的行為 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 影響鋁土礦溶出過程的因素 ? 1．溶出溫度 ? 2．循環(huán)母液堿濃度及苛性比值 ? 3．礦石磨細(xì)的程度 ? 4．石灰添加量 ? 5. 攪拌強(qiáng)度 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 氫氧化鋁的煅燒 煅燒氫氧化鋁的目的是除去其附著水和結(jié)晶水，并得到吸濕性能較差的氧化鋁以滿足電解鋁生產(chǎn)的需要，是氧化鋁生產(chǎn)的最后一道工序。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 煅燒氫氧化鋁原理 工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)過過濾的濕氫氧化鋁是三水鋁石 (Al2O33H 2O)，并帶有 10～ 15%的附著水。在煅燒過程中隨著溫度的提高，濕的氫氧化鋁會(huì)發(fā)生脫水和晶型轉(zhuǎn)變等一系列復(fù)雜變化，最終由三水鋁石變?yōu)?γ － Al2O3 和 α A12O3。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ①附著水的脫除 (110℃ 120 ℃ ) ②結(jié)晶水的脫除 (200℃ 250 ℃ ) Al2O33H 2O→ Al 2O3H 2O+2H2O（氣） 繼續(xù)提高到 500℃ 時(shí)，再脫掉一個(gè)結(jié)晶水，成為無(wú)水 γ Al2O3 ③氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變 γ － Al2O3結(jié)晶不完善，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的晶型轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)?α － A12O3。生成的 α － A12O3晶格緊密，密度大，硬度高，但化學(xué)活性小，在冰晶石熔體中的溶解度小。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 單元問題 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理 含硅礦物在溶出過程中的危害 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 第四講 堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁 堿石灰燒結(jié)法是目前對(duì)處理鋁硅比較低的鋁土礦或者二氧化硅含量較高的其他含鋁原料的實(shí)際應(yīng)用較好的辦法。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 堿石灰燒結(jié)法的原理 堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁是將鋁土礦與一定數(shù)量的蘇打石灰 （ 或石灰石 ） 配成爐料 ， 在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié) ， 爐料中的 Al2O3與 Na2CO3反應(yīng)生成可溶性的固體鋁酸鈉（ Na2OAl 2O3） 。 雜質(zhì)氧化鐵 、 二氧化硅和二氧化鈦分別生成鐵酸鈉 （ Na2OFe 2O3） 原硅酸鈣 （ 2CaOSiO 2） 和鈦酸鈣 （ CaOTiO 2） 。 這些化合物都是在熟料中能夠同時(shí)保持平衡 。 堿石灰燒結(jié)法的原理和基本流程 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鈉極易溶于水或稀堿溶液 ， 鐵酸鈉則易水解 。 而原硅酸鈣 2CaOSiO 2和鈦酸鈣 CaOTiO 2不溶于水 ， 與堿溶液的反應(yīng)也較微弱 。 因此用稀堿溶液溶出時(shí) ， 可以將熟料中的Al2O3和 Na2O溶出 ， 得到鋁酸鈉溶液 ， 與進(jìn)入赤泥中的2CaOSiO 2， CaOTiO 2和 Fe2O3H 2O等不溶性殘?jiān)蛛x 。 熟料的溶出液 （ 粗液 ） 經(jīng)過專門的脫硅凈化過程得到純凈的鋁酸鈉精液 。 它