氧化铝生产方法大致可分为四类,但目前用于工业生产的几乎全属于碱法律。
一、碱法
碱法生产氧化铝的基本过程如图1所示。
熔烧
贾昊悦
AL(OH)发泄吧3 AL2O3
碱处理 分离 分离 蒸发
铝矿石 氯酸钠浆液 母液 2010年中秋晚会循环母液
赤泥(Fe、Ti、Si等杂质)
图1-1 碱法生产氧化铝基本过程
服装人台
碱法生产氧化铝,是用碱(NaOH或Na2CO3)来处理铝矿石,使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠铝液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物,将不溶残渣(由于含氧化铁而呈红,故称为赤泥)与溶液分离,经洗涤后弃去或综合利用,以回收其中的有用组分,纯净的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝,经与母液分离、洗涤后进行焙烧,得到氧化铝产品。分解母液可循环使用,处理另外一批矿石。
碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和拜耳烧结联合法等多种流程。 1、拜耳法 拜耳法是适于处理低硅铝土矿,尤其是在处理三水铝石型铝土矿时,具有其他方法所无可比拟的优点。目前,全世界生产的氧化铝和氢氧化铝,有90%以上是采用拜耳法生产。
拜耳法的两大过程;即分解与溶出。
(1)铝酸钠溶液的晶种分解过程 分子比较低的(约1.6左右)铝酸钠溶液在常温下,添加氢氧化铝作为晶种,不断搅拌,溶液中的Al2O3便以氢氧化铝形式慢慢析出,同时溶液的分子比不断增大。
(2)溶出 析出大部分氢氧化铝后的溶液,称之为分解母液,在加热时,又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物,这就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。
交替使用以上两个过程就可以一批批地处理铝土矿,得到纯的氢氧化铝产品,构成所谓拜耳法循环。
拜耳法的实质是如下反应在不同条件下交替进行的。
Al2O3.(1或3)H2O+2NaOH+aq2NaAl(OH)4+aq (1-1)
拜耳法的特点是:
(1)适合高A/S矿石,A/S>9:
(2)流程简单,能耗低,成本低。
(3)产品质量好,纯度高。
拜耳法分类:由于铝土矿的类型不同,在世界上形成了两种不同的拜耳法方案。
(1)美国拜耳法 以三水铝石型铝土矿为原料。由于三水铝石型铝土矿中的Al2O3很容易溶出,因而采用低温、低碱浓度溶出,一般情况下为Na2O 110g/L以下。溶出的温度为140~145℃,停留时间不足1h ,分解初温高(60~70℃),种子添加量较小(50pbo~120g/L),分解时间30-40h,产品为粗粒氢氧化铝,但产出率低,仅为40~45g/L。这种氢氧化铝焙烧后得到砂状氧化铝。
(2)欧洲拜耳法 以一水软铝石型铝土矿为原料。采用高温、高碱浓度溶出,苛性钠浓度一般在200g/L以上,溶出温度达170℃,停留时间约2~4h 。经稀释扣,将苛性钠浓度高达150g/L的溶液进行分解。分解时,分解初温低(55~60℃或更低),种子添加量较大(200~250g/L)。分解时间50~70h,产出率高达80g/L,但得到的氢氧化铝颗料细,焙烧时飞扬损夫大,得到面粉状氧化铝。为了适应电解对氧化铝的要求,现今的欧洲拜耳法已是在高温高碱浓度溶出,低温、高固含、高产出率的分解条件下生产砂状氧化铝了。
详见拜耳法生产氧化铝工艺流程图
补充苛性碱 铝土矿
石灰
堆场
晶种 氢氧化铝