【正文】 為了減少 CaO的消耗和 Al2O3的損失 ， 通常是在一段脫硅中將大部分的 SiO2轉化成為水合鋁硅酸鈉分離后 ， 再添加石灰進行深度脫硅 。xSiO2 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 添加石灰脫硅過程的反應 鋁酸鈉溶液添加石灰脫硅時可生成溶解度更小的水化石榴石使溶液得到深度脫硅，其反應如下： 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq = 3CaO 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁酸鈉溶液添加石灰的脫硅過程 對于中等濃度的工業(yè)鋁酸鈉溶液 （ A12O3 100～120g/L,α ， SiO23～ 4g/L） 來說 ， 未添加石灰時 ， 不論是高壓還是常壓脫硅 ， 其精液的硅量指數(shù)一般只能達到350～ 450， 滿足不了碳分過程生產優(yōu)質高產的要求 。 ⑥ 脫硅時間 當溫度一定，二氧化硅沒有達到平衡濃度以前，溶液的硅量指數(shù)隨著時間延續(xù)而提高。 2H2O的溶解度 ， 因此 ，這些鹽類的存在可以起到降低 SiO2平衡濃度 、 提高脫硅深度的作用 。Al 2O3nH 2O一類沸石族化合物 。 2H2O)Al 2O3 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ③ 原液 Na2O濃度 保持溶液中 Al2O3濃度不變，提高 Na2O濃度，亦即提高其苛性比值，使得 SiO2的平衡濃度提高，硅量指數(shù)顯著降低，因此，在保證溶液有足夠穩(wěn)定性的前提下，苛性比值越低，脫硅效果越好。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ② 原液 Al2O3的濃度 精液中的 SiO2平衡濃度是隨 Al2O3(Na2O)濃度的降低而降低的。 在壓力為＞ (約170℃ )時溶液的 A/S最高 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 2． 影響脫硅過程的主要因素 ① 溫度 提高溫度會加大脫硅深度 。 不加石灰的脫硅深度取決于水合鋁硅酸鈉在溶液中的溶解度 。 在堿石灰燒結法粗液脫硅過程中 ， 由于在水合鋁硅酸鈉的核心上吸附了 NaAl(OH)4等附加鹽 ， 因此 ， 鈉硅渣的成分大體上相當于Na2O2SiO2 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁酸鈉溶液不加石灰的脫硅過程 ?基本原理 它是使鋁酸鈉溶液中過飽和溶解的 SiO2通過控制一定的條件使之成為水合鋁硅酸鈉析出 : +2NaAl(OH)4+aq =Na2O 其實質都是使鋁酸鈉溶液中的 SiO2轉變?yōu)槿芙舛群苄〉幕衔镎鄢觥?超深度脫硅還能大大改善氧化鋁產品的物理性能 ， 使其流動性增加 ， 強度提高 ， 細粒子數(shù)量減少等， 達到砂狀氧化鋁的要求 。 （ ～ ）CO2 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 采用合成水合碳鋁酸鈣添加劑 （ CaO 碳分分解率和產品質量就會越好 。 它的脫硅程度用 硅量指數(shù) （ A／ S） 來表示 。 在進行分解以前 ， 粗液必須經過專門的脫硅處理 。SiO 2與溶液中的 NaOH、 Na2CO3及 NaAl（ OH） 4相互作用而被分解 ， 使較多的二氧化硅進入溶液 。熟料粒度也必須適當。SiO 2的分解，減少二次損失。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ④氧化硅濃度 如果溶液中 SiO2濃度大于 2CaOSiO 2分解越多。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ③碳酸鈉濃度 溶液中的 Na2CO3能分解 2CaOyH2O+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 二次反應的影響因素和抑制措施 ① 溶出溫度 提高溶出溫度使溶出過程中的所有反應都加速進行。Al2O3xSiO26H2O+xNa2SiO3+aq =3CaOxH2O+4NaOH+aq 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ⑤ 3CaO2SiO26H2O+2NaOH+aq ④ 2Na2SiO3+(2+n)NaAl(OH)4+aq= Na2OSiO2+2NaOH+aq=2Ca(OH)2↓+Na2SiO3+aq ③ 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaO 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 溶出過程的二次反應主要有： ① 2CaOSiO 2（ 原硅酸鈣 ） 可以與鋁酸鈉溶液發(fā)生一系列的化學反應 ， 使已經溶出來的Al2O Na2O， 又有一部分重新轉人赤泥而損失 。 熟料中的其他組分在溶出時大都直接轉入赤泥。 由于熟料溶出時的溫度和堿濃度都比拜耳法溶出鋁土礦時低，溶出時間也短，所以熟料中的 Fe2O3Fe2O36H2O )+6Fe(OH)3+aq CaOFe2O3)+4NaAl(OH)4+aq→ 2(3CaOFe2O3Fe2O3兩種鐵酸鈣在堿溶液和鋁酸鈉溶液中都可能分解，反應式如下： 3(CaO6H 2O + 3Na2CO3+aq =2NaAl(OH)4+3CaCO3+4NaOH+aq 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 鐵酸鈣 CaO7Al 2O3 + 12Na2CO3+aq=14NaAl(OH)4+12CaCO3+10NaOH+aq 3CaOH 2O 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 鋁酸鈣： CaO ? 鐵酸鈉 ：固體鐵酸鈉在水中是極不穩(wěn)定的，在溶出時立即發(fā)生水解 : Na2O分離后的赤泥，挾帶著附液，應充分洗滌，以減少堿和氧化鋁的機械損失。Fe 2O3盡可能完全地分解，以獲得 A12O Na2O高的溶出率。 在蒸發(fā)過程中呈復鹽析出 ， 影響蒸發(fā)作業(yè) ? 生料加煤可消除氧化鐵和硫的有害作用 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 影響熟料質量的主要因素 ?爐料成分：鋁硅比，鐵鋁比，堿比、鈣比，生料中硫酸鈉 ?燒結溫度 ?煤粉質量 ?爐料的粒度和混合程度 ?熟料窯的操作 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 提高燒結窯產能和降低熱耗得途徑 ?降低生料漿的含水量 ?擴大窯體直徑 ?提高窯的發(fā)熱能力 ?提高冷卻機的冷卻效果 ?生料摻煤 ?選擇最佳作業(yè)制度 ?提高窯的運轉率 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁酸鹽熟料的溶出 溶出過程的目的和要求 ?目的：使熟料中的 Na2O ? 高鈣配方，高堿低鈣配方 ? 我國長期經驗，采用低堿高鈣配方，熟料質量好： ? 堿比 ，鈣比 ? 由于我國礦石中鐵含量低，熟料中只有部分生成鐵酸鈉。 在配制爐料時 ， CaO的配入量應該同時滿足 SiO2和 TiO2所需要的 CaO量 。 在熟料溶出時 ， CaO 物相鑒定結果表明 ， TiO2以鈣鈦礦的形態(tài) （ CaOFe2O3+ Al2O3→Na2OAl 2O3。 當溫度升高到 900℃， Al2O3能置換 Na2OFe 2O3的反應占優(yōu)勢 ， 隨著溫度的升高鐵酸鈉相對數(shù)量降低 ， 而 Na2O在 1000℃ 下反應經過一小時就完成。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 3. Fe2O3 氧化鐵在高溫下與碳酸鈉反應生成鐵酸鈉，其反應式為： Fe2O3＋ Na2CO3→Na 2OAl 2O3＋ CO2↑ 副反應：氧化鋁與氧化鈣反應，生成 C3A、 C12A CA、 C3A5（ CA2)四種化合物， 只有 C12A CA可溶于碳酸鈉溶液，是對氧化鋁生產有意義。燒結車間的投資為全廠的 1/3，燒成費用約為成本的 1/2，能量消耗為全廠總能耗的一半。 S2%的熟料是黑心多孔，質量好； S2%的熟料黃心或粉狀黃料，質量差。 密度： 燒結法廠 。 標準溶出條件： 是為了使熟料中可溶性的 Al2O3和 Na2O能夠全部溶出來，而且不再進入赤泥而制定的溶出條件。 燒結過程的目的及要求 熟料燒結目的 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 熟料中 Al2O3含量高，生產一噸氧化鋁的熟料量少 ? Al2O3與 Na2O必須是可溶性的物相，其余雜質則要成為不溶性物相 ? 原硅酸鈣 2CaOSiO2。Al2O3，而使 Fe2O3轉變成易水解的 Na2O 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 就是要使調配合格后的生料漿在回轉窯中高溫燒結，使生料各成分互相反應。熟料燒結在燒結法生產氧化鋁中占著非常重要的地位，目前氧化鋁企業(yè)一般采用回轉窯進行熟料燒結。 在生產過程中消耗的是比苛性堿便宜的 碳酸鈉 ， 并且更有條件實現(xiàn)原料的綜合利用和制取多品種氧化鋁 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 堿石灰燒結法和拜耳法比較 ， 流程復雜 ， 能量消耗大 ，投資和成本都較高 ， 成品氧化鋁的質量有時也差些 。 從母液蒸發(fā)工序送來的蒸發(fā)母液，通過 堿液泵送到管磨與按比例分配下料的鋁 土礦，石灰及干燥的堿粉一道進入磨機 桶體進行濕磨，管磨產出的生料漿通過 輸送系統(tǒng)輸送到料漿槽，生料漿在此進 行料漿調整和成分分析，料漿在此調配 合格。 主要技術指標要求其燃燒值，碳含量。 因此在生產過程中 Na2CO3也是 循環(huán) 使用的 。 它在通入 CO2氣后 ， 苛性比值和穩(wěn)定性降低 ， 于是析出氫氧化鋁并得到碳分 （ Na2CO3） 母液 。H 2O等不溶性殘渣分離 。SiO 2， CaOTiO 2不溶于水 ， 與堿溶液的反應也較微弱 。 而原硅酸鈣 2CaO 這些化合物都是在熟料中能夠同時保持平衡 。SiO 2） 和鈦酸鈣 （ CaO 雜質氧化鐵 、 二氧化硅和二氧化鈦分別生成鐵酸鈉 （ Na2O 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 堿石灰燒結法的原理 堿石灰燒結法生產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 ， 在回轉窯內進行高溫燒結 ， 爐料中的 Al2O3與 Na2CO3反應生成可溶性的固體鋁酸鈉（ Na2O生成的 α － A12O3晶格緊密，密度大，硬度高，