【正文】 yH2O+2(1+x)NaOH)+aq 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 在深度脫硅的條件下 ， SiO2飽和度約為 ～ ， 在析出的水化石榴石中 ， CaO與 SiO2的摩爾比為 15～ 30， 而Al2O3與 SiO2的摩爾比為 5～ 10。 當脫硅添加一定數(shù)量的石灰時 ， SiO2以溶解度更小的水化石榴石固溶體析出 ， 精液硅量指數(shù)可提高到 1000以上 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ⑤ 添加晶種 添加適量的品種可以避免水合鋁硅酸鈉形成晶核的困難，促使脫硅速度和深度顯著地提高。 由于這一類沸石族化合物在鋁酸鈉溶液中的溶解度均小于 Na2OSiO 2因此降低 Al2O3濃度有利于制得硅量指數(shù)較高的精液。 在 100～ 170℃ 范圍內(nèi) ， 隨著溫度的升高水合鋁硅酸鈉結(jié)晶析出的速度顯著提高 ， 溶解度降低 ， 硅量指數(shù)不斷提高 。 2H2O。nH2O++aq 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 脫硅條件不同 ， 析出的水合鋁硅酸鈉的化學組成和結(jié)晶形態(tài)也不同 。由于 SiO2脫出后的鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性顯著降低，故在采用低苛性比值溶出熟料的工藝時，為防止脫硅時溶液的分解，在脫硅之前須預(yù)先將粗液的苛性比值提高到 ～ 。 11H2O） 進行超深度脫硅 ， 其效果優(yōu)于石灰 ， 脫硅后精液的硅量指數(shù)可達 5000以上 ， 同時可以減少石灰用量 ， 降低能耗， 提高了 Al2O3的回收率 。 ? 要求精液的硅量指數(shù)大于 400 鋁酸鹽溶液的脫硅 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 目前國內(nèi)外燒結(jié)法廠已經(jīng)發(fā)展了多種脫硅流程 ， 例如先在溫度為 150～ 170℃ 的壓煮器中進行一段脫硅 ， 使溶液硅量指數(shù)提高到 400左右 ， 然后再在常壓下加石灰進行二段脫硅， 使溶液硅量指數(shù)達到 1000～ 1500的 “ 兩段脫硅 ” 流程 。 脫硅并經(jīng)過控制過濾后的鋁酸鈉溶液叫做精液 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 脫硅過程的意義和要求 ? 熟料在溶出過程中 ， 由于 β – 2CaOSiO 2分解反應(yīng)的 SiO2平衡濃度，那么就可以抑制 2CaOSiO 2，從這一方面說它的濃度越高， 2CaOxSiO2Al2O3nNaAl(OH)4Al2O3 這些反應(yīng)稱為二次反應(yīng)或副反應(yīng) ， 由此造成的氧化鋁和氧化鈉的損失為二次反應(yīng)損失或副反應(yīng)損失 。SiO 2不致與鋁酸鈉溶液反應(yīng)。Fe2O3 + 4H2O→Ca(OH)3+2Fe(OH)3 3Ca(OH)3+2Fe(OH)3→3CaO6H2O )+2Fe(OH)3+ aq 3(CaOFe2O3和 2CaOAl 2O3 + Na2CO3+aq=2NaAl(OH)4+CaCO3+aq 12CaO 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 熟料溶出過程的主要反應(yīng) ? 鋁酸鈉： 鋁酸鈉及其與鐵酸鈉組成的固溶體易溶于水和稀減溶液。A1 2O3盡可能完全地轉(zhuǎn)入溶液，而Na2O 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 堿石灰鋁土礦的配方 ? 配方指標：鋁硅比，鐵鋁摩爾比、堿比、鈣比、水分含量、固定碳含量、干生料的細度 ? 堿比 =1，鈣比 =2的配方稱為飽和配方。TiO 2） 存在于熟料和溶出渣中 。 在燒結(jié)溫度范圍內(nèi)此反應(yīng)能進行到底： Na2OAl 2O3的數(shù)量增加 。Fe 2O3＋ CO2↑ 此反應(yīng)在 500～ 700℃ 下開始，反應(yīng)速度比生成鋁酸鈉的反應(yīng)速度更快。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁酸鹽爐料在燒結(jié)過程中的物理化學反應(yīng) 1. Al2O3 在高溫下燒結(jié)過程的反應(yīng)為： Al2O3（晶）＋ Na2CO3→Na 2O聯(lián)合法廠粒度： 粒度應(yīng)均勻， 3050mm。SiO2還應(yīng)盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚宰钚?，在鋁酸鈉溶液中最穩(wěn)定的形態(tài)，結(jié)晶應(yīng)該粗大 ? 熟料應(yīng)有一定的強度和氣孔率 熟料燒結(jié)要求 ? 標準溶出率 ? 熟料的密度和粒度 ? 負二價硫含量 S2 判斷熟料質(zhì)量好壞的標準 標準溶出率： 熟料中的 Al2O3和 Na2O在標準溶出條件下的溶出率。Fe2O3， SiO2等雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒蛳A溶液的 2CaO熟料燒結(jié)能耗占總能耗的三分之一以上，孰料的質(zhì)量直接影響氧化鋁生產(chǎn)的經(jīng)濟指標。 但是它可以處理 SiO2含量較高的礦石 。 堿石灰燒結(jié)法除用于焙燒工藝外，還在 生料中加煤，作為還原劑，可以消除氧 化鐵和硫的有害影響，使 Na2SO4分解 而生成 Na2O?Al2O3，有利于溶出，同 時強化燒結(jié)過程。 后者經(jīng)蒸發(fā)濃縮后返回配料 。TiO 2和 Fe2O3SiO 2和鈦酸鈣 CaOTiO 2） 。Al 2O3） 。H 2O+2H2O（氣） 繼續(xù)提高到 500℃ 時，再脫掉一個結(jié)晶水，成為無水 γ Al2O3 ③氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變 γ － Al2O3結(jié)晶不完善，需要對其進行進一步的晶型轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)?α － A12O3。3H 2O)，并帶有 10～ 15%的附著水。 腐植酸類的有機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 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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 CaCO3 TiO2只在 Al2O3含量未達到飽和的鋁酸鈉溶液中才能與 NaOH相互作用產(chǎn)生鈦酸鈉。Fe 2O3和磁赤鐵礦 γ Fe2O3。 最常見的是氧化物 ， 其中包括赤鐵礦α – Fe2O 水赤鐵礦 α – Fe2O3 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 因此 ， 當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 ， 在生產(chǎn)中常將原礦漿進行預(yù)脫硅作業(yè) 。Al2O3 以 高嶺石 為例 ， 它與鋁酸鈉母液發(fā)生如下反應(yīng)： Al2O33SiO 2 鈦酸鈣： CaO 含水鋁酸鈣： 3CaO 溶出方式通常是在加壓的情況下進行的 ， 所以稱為 “ 高壓溶出 ” 。 破碎 鋁土礦 濕磨 溶出 稀釋 沉降分離 葉濾 溶出礦漿 精液 粗液 稠濃赤泥漿 稀釋漿液 赤泥洗滌 洗液 赤泥 堆場 熱水 石灰 補充 苛性堿 晶種分解 晶種 氫氧化鋁漿液 氫氧化鋁 沉降分離 洗滌 氫氧化鋁 煅燒 氧化鋁 母液 洗液 蒸發(fā) 蒸發(fā)母液 石灰乳 分離 Na2CO3 分解后的母液 （ 循環(huán)母液 ）再返回用以溶出下一批礦石 。 ? （ 2） 分解得到的母液 ， 經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來溶出新的一批鋁土礦 。蘇聯(lián)有豐富的霞石資源，工業(yè)生產(chǎn)近 50年，但處理霞石的氧化鋁產(chǎn)量不到其氧化鋁總產(chǎn)量的 1/5。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 其他鋁礦資源 除鋁土礦外，可用于生產(chǎn)氧化鋁的其他原料主要有： 明礬石礦 我國浙江、安徽有很大的明礬石礦床。在氧化鋁生產(chǎn)中評價鋁土礦的質(zhì)量即以鋁土礦中氧化鋁和氧化硅的重量比為標準，稱為“鋁硅比” (A/S)。2SiO2鋁土礦按其含有的氧化鋁水合物的類型可分為： 三水鋁石型鋁土礦； 一水軟鋁石型鋁土礦； 一水硬鋁石型鋁土礦 ； 混合型鋁土礦。 酸堿聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 熱法適合于處理高硅高鐵的鋁礦 ， 其實質(zhì)是在電爐中熔煉鋁礦石和碳的混合物 ， 使礦石中的氧化鐵 、 氧化硅 、氧化鈦等雜質(zhì)還原 ， 形成硅合金 。 氧化硅絕大部分成為不溶物進入殘渣與鋁鹽分離 ， 但有少量成為硅膠進入溶液 ， 所以鋁鹽溶液還需要 脫硅 ， 而且需要昂貴的 耐酸設(shè)備 。 鋁酸鈉溶液與赤泥分離后 ， 經(jīng)凈化處理 ，分解析出 A1(OH)3， 將 A1(OH)3與堿液分離并經(jīng)過洗滌和焙燒后 ， 即獲得產(chǎn)品氧化鋁 。 堿法：拜耳法、堿石灰燒結(jié)法和拜耳 燒結(jié)聯(lián)合法等。 主要有三水鋁石 、 一水軟鋁石 、 一水硬鋁石和剛玉 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 氧化鋁外觀為 白色粉末 ，結(jié)晶狀態(tài)為 六方晶體 結(jié)構(gòu)，分子式通常寫為 Al2O3，分子量為 。 與氧化鐵反應(yīng) 鋁熱劑：鋁粉與金屬氧化物的混合物 （鋁和氧化鐵的混合物是最常用的鋁熱劑） 鋁熱劑法：用加熱鋁粉和金屬氧化物的混合物還原金 屬的方法。 2Al＋ 6H2O 2Al(OH)3＋ 3H2↑ ? 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 （ 4）跟強堿溶 液反應(yīng)生成氫氣和偏鋁酸鹽。 （ 1）跟非金屬反應(yīng) 跟氧氣反應(yīng) 在空氣中 ,生成致密而堅固的氧化鋁薄膜 在純氧中加熱或在空氣里高溫下能與 氧氣激烈反應(yīng) ,發(fā)生燃燒 4Al＋ 3O2 == 2Al2O3 ? 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁也能與硫、鹵素等起反應(yīng)。K) ? 良好的延展性和其合金的高比強度 ? 抗腐蝕性 ? 易著色 ? ......................... 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 導(dǎo)電性很好 ，僅次于銀、銅； 可以做電線、電纜 鋁的用途 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁的用途 —— 延展性很好，做成鋁箔可以用在食品工業(yè) 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 —— 熱的良導(dǎo)體 : 導(dǎo)熱能力比鐵大三倍， 可以做炊具以及各種熱交換器。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 現(xiàn)代鋁工業(yè) 輔助環(huán)節(jié)： 炭素電極制造 氟鹽生產(chǎn) 從鋁土礦提取純氧化鋁 用冰晶石 氧化鋁熔鹽電解法生產(chǎn)金屬鋁 鋁加工 三個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié) 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁土礦 生產(chǎn)氧化鋁 純氧化鋁 電解制鋁 原鋁 精煉 1. 拜耳法 2. 燒結(jié)法 3. 拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法 鋁的生產(chǎn)方法 精鋁 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁的性質(zhì)和用途 物理性質(zhì) ? 銀