【文章內(nèi)容簡介】 、晶體的長大和附聚。 ? （ 1）晶核形成 ? 晶核形成與溫度、過飽和度和晶種等因素有關(guān)。當分解溫度低，晶種表面積小，分解精液的過飽和度高時，生成晶核表面粗糙，長成向外突出細小的晶體，在顆粒相互碰撞或流體的剪切力作用下，這些細小晶體便脫離母晶而進入溶液中，成為新的晶核。新晶核形成過程叫做二次成核。 ? （ 2）氫氧化鋁破裂 ? 破裂是顆粒之間的碰撞以及顆粒與糟壁、攪拌器之間的碰撞結(jié)果，使結(jié)晶體破裂，氫氧代鋁結(jié)晶粒度變細。 ? （ 3）晶體長大 ? 種分過程存在著晶體直接長大的過程，即在晶種表面結(jié)晶并沿平面展開，使晶粒直徑長大。該過程一般在溫度高，溶液過飽和度大，種子比大的條件下發(fā)生。但晶體長大的速度與晶種粒度大小無關(guān)。 ? ? （ 4）附聚 ? 附聚是指一些細小的晶粒互相依附并粘結(jié)成為一個較大晶體的過程。氫氧化鋁顆粒附聚分為兩部分： 1．細顆粒晶體互相碰撞，其中一些結(jié)合成松散的絮團，其機械強度小，容易重新分裂； 2．絮團在未分裂時，由于溶液分解出來的 Al（ OH） 3起到了一種 “ 粘結(jié)劑 ”的作用，將絮團中的各個晶粒膠結(jié)在一起，形成了堅實的附聚物。 ? 溶液過飽和度大、溫度高，有利于附聚。 晶種分解的主要影響因素 ? 晶種分解的主要影響因素有： 晶種分解工藝 ? 晶種分解工藝主要分為間斷分解和連續(xù)分解 ? 間斷分解包括進料、分解、出料周期性作業(yè)，為單槽作業(yè)方式。 ? 連續(xù)分解是指分解過程中，進料、分解、出料都在一個分解槽系列進行。其工藝流程： 晶種分解的主要設(shè)備 ? 晶種分解的主要設(shè)備有： ? 冷卻設(shè)備：鼓風(fēng)冷卻塔、板式熱交換器及閃速蒸發(fā)換熱系統(tǒng)等； ? 分解槽：空氣攪拌分解槽、機械攪拌分解槽。 氫氧化鋁分離、洗滌 ? 氫氧化鋁分離、洗滌的主要目的 ? 氫氧化鋁的分離、洗滌的簡易工藝流程 ? 氫氧化鋁分離、洗滌的主要設(shè)備 氫氧化鋁分離的主要目的 ? 經(jīng)種子分解或碳酸化分解得到的氫氧化鋁漿液，用過濾設(shè)備將氫氧化鋁和母液分離，分離得到的氫氧化鋁一部分直接返回生產(chǎn)流程，作種子分解的晶種，其余部分經(jīng)進一步洗滌生產(chǎn)氫氧化鋁成品。 ? 氫氧化鋁漿液經(jīng)分離所得的氫氧化鋁濾餅仍含有一定量的分解母液，必須加以洗滌，以回收 Na2O，并保證氫氧化鋁產(chǎn)品中 Na2O含量符合質(zhì)量標準要求。 氫氧化鋁分離、洗滌的主要設(shè)備 ? 氫氧化鋁分離、洗滌的主要設(shè)備目前主要有： ? 轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機 ? 平盤過濾機 氫氧化鋁焙燒 ? 氫氧化鋁焙燒目的 ? 氫氧化鋁焙燒發(fā)生的主要反應(yīng) ? 氫氧化鋁焙燒的主要影響因素 ? 氫氧化鋁焙燒的主要設(shè)備 氫氧化鋁焙燒目的 ? 氫氧化鋁焙燒的目的是在一定溫度下把氫氧化鋁的附著水和結(jié)合水脫除，并發(fā)生分解反應(yīng)，形成氧化鋁，再進行晶型轉(zhuǎn)變，得到具有一定物理和化學(xué)性能的氧化鋁產(chǎn)品。 氫氧化鋁焙燒發(fā)生的主要反應(yīng) 工業(yè)生產(chǎn)出的氫氧化鋁含有 10%15%的附著水，其分子組成為Al(OH)3(Al2O33H2O)，焙燒是在 9001250℃ 下進行的，氫氧化鋁在焙燒過程中發(fā)生一系列變化。 當溫度達到 100120℃ 時，附著水即被完全蒸發(fā)掉。繼續(xù)提高溫度則發(fā)生結(jié)晶水的脫除，以及無水氧化鋁的晶形轉(zhuǎn)變。 焙燒反應(yīng)方程式如下： 100120℃ 2Al(OH)3+附水 → Al2O33H2O+H2O↑ 200250℃ 失去兩個結(jié)晶水轉(zhuǎn)變?yōu)橐凰涗X石 (Al2O3H2O)； Al2O33H2O→ Al2O3H2O+2 H2O↑ 500℃ 左右，一水軟鋁石轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水 γA12O3； Al2O3H2O→ γA12O3+ H2O↑ 900℃ 以上轉(zhuǎn)變?yōu)?aA12O3； γA12O3→ aA12O3 氫氧化鋁焙燒的主要影響因素 ? 氫氧化鋁焙燒的主要影響因素有： ? ? ? ? 氫氧化鋁焙燒的主要設(shè)備 ? 氧化鋁的焙燒設(shè)備主要有： ? 回轉(zhuǎn)窯；循環(huán)焙燒爐 ? 回轉(zhuǎn)焙燒窯能耗較高，自動控制水平較低，飛揚損失大，對氧化鋁的磨損大，故焙燒窯已逐漸被淘汰。 ? 目前焙燒主要采用具有較高自動控制水平的循環(huán)焙燒爐。 ? 循環(huán)焙燒爐也叫沸騰焙燒爐。 ? 循環(huán)焙燒爐是由焙燒爐和一個直接與焙燒爐連在一起的旋風(fēng)器及 U型料密封槽組成。焙燒過程所需要的熱能是由燃料在焙燒爐內(nèi)直接燃燒而產(chǎn)生的燃燒氣體提供，它同時也是焙燒物料的沸騰介質(zhì)。 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁 ? 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁工藝介紹 ? 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁基本原理 ? 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁工序 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁工藝流程 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理是將鋁土礦與一定量的純堿、石灰（或石灰石）配成爐料在高溫下進行燒結(jié)，使氧化硅與石灰化合成不溶于水的原硅酸鈣 2CaOSiO2,氧化鋁與純堿化合成可溶于水的固體鋁酸鈉 Na2OAl2O而氧化鐵與純堿化合成可以水解的鐵酸鈉 Na2OFe2O3，將燒結(jié)產(chǎn)物（熟料）用稀堿溶液溶出時 Na2OAl2O3便進入溶液，Na2OFe2O3水解放出堿，氧化鐵以水合物與原硅酸鈣一道進入赤泥。再用二氧化碳分解鋁酸鈉溶液便可以析出氫氧化鋁。經(jīng)過焙燒后產(chǎn)出氧化鋁。分離氫氧化鋁后的母液成為碳分母液（主要成分為Na2CO3），經(jīng)蒸發(fā)后返回配料。 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁工序 ? 生料漿的制備 ? 熟料燒結(jié) ? 熟料溶出 ? 鋁酸鈉溶液脫硅 ? 碳酸鈉分解 ? 氫氧化鋁分離、洗滌 ? 氫氧化鋁焙燒 ? 碳分母液蒸發(fā) 生料漿的制備 ? 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的原料 ? 配料 ? 配方 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的原料 ? 鋁土礦、石灰、純堿、白煤和循環(huán) 母液 配料 ? 為了保證爐料中各組分在燒結(jié)時能生成預(yù)期的化合物，因此各組分間必須嚴格地保持一定的配合比例，即配料。 ? 燒結(jié)法生料漿的配料指標主要根據(jù)燒結(jié)反應(yīng)來確定。即使各原料經(jīng)燒結(jié)過程形成Na2OAl2O3 和不溶于水的 2CaOSiO以及2Na2OFe2O3等。 ? 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁配料主要包括堿比、鈣比、鐵鋁比、鋁硅比四項指標。 ? 堿比是指生料漿中氧化鈉與氧化鋁和氧化鐵的分子比。 ? 鈣比是指生料漿中氧化鈣與氧化硅的分子比。 ? 鐵鋁比是指生料漿中氧化鐵和氧化鋁的分子比。 生料漿配方 ? 飽和配方：生產(chǎn)上把按化學(xué)反應(yīng)所需理論量計算出的配方，習(xí)慣地叫做 “ 飽和配方 ” 或正堿，正鈣配方。 ? 即堿比 [N]/[R]=1；鈣比 [C]/[S]=。 ? 飽和配方： ? 生產(chǎn)上把不能按化學(xué)反應(yīng)所需理論量計算出的量進行的配方統(tǒng)稱為非飽和配方。 ? 非飽和配方中，又把堿比 [N]/[R]＜ l． 0的叫做低堿配方； ? 鈣比 [C]/[S]＞ ； ? 鈣比 [C]/[S]＜ 。 熟料燒結(jié) ? 熟料燒結(jié)目的 ? 熟料燒結(jié)簡易工藝流程 ? 熟料燒結(jié)主要反應(yīng) ? 燒結(jié)設(shè)備 ? 影響熟料的主要因素 ? 硫在燒結(jié)過程中的危害及脫硫措施 熟料燒結(jié)目的 ? 燒結(jié)過程的目的就是要使調(diào)配合格后的生料漿在回轉(zhuǎn)窯中高溫燒結(jié)，使生料各成分互相反應(yīng)。使其中的 Al2O3盡可能轉(zhuǎn)變成易溶于水或稀堿溶液的 Na2OAl2O3，而使 Fe2O3轉(zhuǎn)變成易水解的 Na2OFe2O3， SiO2等雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒蛳A溶液的 2CaOSiO2，并形成具有一定容積密度和孔隙率、可磨性好的熟料，以便在溶出過程中將有用成份與有害雜質(zhì)較好的進行分離，最大限度提取氧化鋁和回收堿。 熟料燒結(jié)發(fā)生的主要反應(yīng) ? 熟料燒結(jié)發(fā)生的主要反應(yīng)是： ? （ 1） A12O3與 Na2CO3反應(yīng)，生成鋁酸鈉固熔體； ? （ 2） SiO2與 CaO反應(yīng)，生成 2CaOSiO2； ? （ 3） Fe2O3和 Na2CO3反應(yīng)，生成鐵酸鈉固熔體。 ? 另外還發(fā)生副反應(yīng) ? 熟料燒結(jié)過程中爐料中的 A12O3在較高的溫度下可以與 Na2CO3相互作用，生成鋁酸鈉Na2OAl2O3，其反應(yīng)如下： ? A12O3+Na2CO3＝ Na2OA12O3+CO2↑ ? 上述反應(yīng)在 500~800℃ 開始反應(yīng)，且反應(yīng)速度較慢。隨著溫度升高，反應(yīng)速度加快，溫度高于 1150℃ 時，燒結(jié)反應(yīng)可在 1小時內(nèi)完成。 ? 加熱爐料時，爐料中 SiO2和 Na2CO3便先發(fā)生如下反應(yīng)： ? Na2CO3+SiO2＝ Na2OSiO2+CO2↑ ? 在 800~820℃ 時進行劇烈反應(yīng)， 3小時左右即可完成。 ? 隨后發(fā)生如下反應(yīng)： ? n（ Na2OSiO2） +n Al2O3＝ n/2(Na2OAl2O32SiO2)+n/2 Na2OAl2O3 ? 這一反應(yīng)在 850~950℃ 時進行很快，在 1000℃ 之前便可完成。 ? 溫度繼續(xù)升高，則發(fā)生如下反應(yīng)： ? Na2OAl2O32 SiO2+2 CaO＝Na2OAl2O3SiO2+2CaOSiO2 ? Na2OAl2O3SiO2+2 CaO＝ Na2OAl2O3+2CaOSiO2 ? 生成物為 Na2OAl2O3和 2CaOSiO2。 SiO2和 CaO在高溫下也能直接生成 CaOSiO2， 3CaO2SiO2， 2CaOSiO2和3CaOSiO2等化合物，在 1100℃ 時，首先生成 2CaOSiO2。 ? Fe2O3和 Na2CO3在加熱時相互作用生成鐵酸鈉。 ? Fe2O3+Na2CO3＝Na2OFe2O3+CO2↑ ? 此反應(yīng)在 500℃ 時尚未開始， 700℃時己較快進行，在 1000℃ 下可在 1小時內(nèi)完成。 ? （ l）結(jié)晶水脫出反應(yīng)： ? Na2OAl2O32 SiO2nH2O→ Na2OAl2O32 SiO2+nH2O（鈉硅渣脫水） ? 3CaOAl2O3xSiO2yH2O→ 3CaOAl2O3xSiO2+yH2O（含水鋁硅酸三鈣脫水） ? 2 A1OOH→ Al2O3+H2O（一水軟鋁石脫水） ? Al2O32 SiO2H2O→ Al2O32 SiO2+H2O（高嶺石脫水） ? Fe2O3nH2O→ Fe2O3+nH2O（含水氧化鐵脫水） ? CaCO3→ CaO+CO2↑ （碳酸鈣分解） ? Ca(OH)2→ CaO+H2O（消石灰脫水） ? 上述反應(yīng)在物料從 145℃ 升至 600℃ 時反應(yīng)開始進行。 ? （ 2）高堿或低堿配方發(fā)生的反應(yīng)： ? Al2O3+Na2OFe2O3=Na2OAl2O3+Fe2O3 ? 此反應(yīng)在 800℃ ~900℃ 之間進行。 ? 在燒結(jié)溫度下，堿量不足時，反應(yīng)向生成 Na2OAl2O3的方向進行。如果堿量過低，則有 Al2O3+CaO＝ CaOAl2O3反應(yīng)進行，造成 Al2O3的損失。 ? 如果堿比 [N]/[A]+[F]＞ 1時則發(fā)生下列反應(yīng)： ? 2CaOSiO2+Na2CO3＝ Na2OCaOSiO2+CaO+CO2↑ ? 此反應(yīng)在 1000℃ 時進行，由于 Na2OCaOSiO2實際上不溶于水，因此，高堿配方會造成堿的損失。 ? 當爐料中 Na2CO3配量不足，而又有 CaO存在時，則發(fā)生下列反應(yīng)： ? 2CaO+Fe2O3=2CaOFe2O3 ? CaO+Fe2O3= CaOFe2O3 ? 上述反應(yīng)在 1200℃ 下可在半小時內(nèi)完成。因此，在堿比小于 1時，要適當多配部分 CaO。 ? 另外，鋁土礦中 TiO2在高溫下與 CaO反應(yīng)： ? TiO2＋ CaO＝ CaOTiO2 燒結(jié)設(shè)備 ? 熟料燒結(jié)目前基本使用的是熟料燒結(jié)窯 ? 熟料窯的構(gòu)造主要有如下部分： 筒體、支撐裝置、傳動裝置、窯襯、窯內(nèi)熱交換器、燃燒裝置、喂料裝置 熟料燒結(jié)的主要影響因素 ? 熟料燒結(jié)的主要影響因素有： （ 1）溫度 （ 2）原始物質(zhì)的結(jié)構(gòu) （ 3）固相物質(zhì)的粒度 （ 4）反應(yīng)時間 （ 5）礦化劑 影響熟料質(zhì)量的主要因素 ? 影響熟料質(zhì)量的因素很多，其中主要有： 生料成分及配比； 燒結(jié)溫度； 燒結(jié)時間等。 生料成分及配比對熟料質(zhì)量的影響 ? 生料成