铝土矿的主要化学成分为al2o3,一般为40%~70%质量分数,另含sio2、fe2o3、tio2及少量cao、mgo及微量ga、v、p、v、cr等。以al2o3在矿物存在形态分为:三水铝石(al2o3·3h2o),一水软铝石,一水硬铝石(分子式均为al2o3.h2o)。评定铝土矿质量标准是铝硅比,生产要求该值不低于3~3.5。
等
从铝土矿制取al2o3方法很多,目前工业上几乎采用碱法,又分为拜耳法、烧结法、联合法等三种:
al2o3·3h2o(或al2o3·h2o)+naoh→(浸出/分解)naal(oh)4+赤泥→(晶种分解/蒸发、苛化)al2(oh)3→(煅烧)al2o3。
(一) 拜耳法:是典型的一种湿法冶金的方法,在氧化铝生产中占绝对优势。
工艺流程(如图)
原理如下:
实质是在不同条件下,控制反应向不同方向进行。其中关键工序是:
1 铝土矿的浸出——浸出母液的主要成份是naoh
主要反应:
1)氧化铝 al2o3·nh2o+2naoh→2naalo2+nh2o
2)二氧化硅:sio2+2naoh→na2sio3+h2o
2na2sio3+2naalo2+4h2o→na2o·al2o3·2sio2·2h2o↓+4naoh
3) 氧化铁:溶出的fe2o3不与naoh反应,以固相直接进入残渣,呈红色。
4) 二氧化钛:tio2+2ca(oh)2→2caotio2·2h2o 直接进入赤泥中
5) 碳酸盐:主要有caco3+2naoh→na2co3+ca(oh)2
mgco3+2naoh→na2co3+mg(oh)2
由铝土矿在naoh溶液中高压溶出的al2o3水合物进入溶液,sio2、fe2o3、tio2及反应物留在赤泥中(赤泥为铝矿中其他成分与碱液发生作用后的产物),再借助机械方法使溶液与残渣分开,以达到al2o3与杂质分离。
铝土矿浸出是利用由若干预热器、压煮器和自蒸发器依次串联成的压煮器组来连续作业完成的。(如图)
2 铝酸钠溶液的晶种分解
制成的铝酸钠溶液,其中al2o3浓度为(145±5)g/l,且在低于100℃温度下不稳定。越接近30℃,过饱和度越大,若在30℃下加入al(oh)3晶种,并不断机械搅拌,此时过饱和铝酸钠溶液就可自发水解,产出al(oh)3。
naal2o3+2h2o→al(oh)3↓+naoh
这种溶液的苛性比值较高。种分母液经蒸发浓缩后,作为循环母液返回,溶出过程溶出下批铝土矿。
3 氢氧化铝的煅烧及分解
al2o3·3h2o(225℃)→alo3·h2o+2h2o
al2o3·h2o(500-550℃)→γ-al2o3+h2o
γ-al2o3(900℃开始/1200℃维持)→α-al2o3
在带冷却机的回转窑中进行,重油煤气作燃料,产物al2o3或于管状机中冷却或送入车间直接电解。
4 母液的蒸发与苛化
生产过程因各种原因进入大量水分,会引起缩环母液浓度降低,需适时蒸发水分,保持母液浓度。
浸出过程中,高浓度的苛性钠与矿石中碳酸盐反应或空气中co2反应,使 naoh部分转化为na2co3或形成na2co3·h2o。均不能溶解al2o3水合物,需转变为有用的naoh,即利用石灰乳与其苛化反应生成naoh溶液。
na2co3+ca(oh)→2naoh+caco3
(二)碱石灰烧结法生产al2o3。适于处理铝硅比小于4的铝土矿 (如图)
1)实质:是铝土矿与足量na2co3、石灰配成炉料,在1200℃下烧结,生成可溶于水的铝酸钠(na2o·al2o3)。其中sio2与碳生成不溶于水的原硅酸钙(2cao·sio2),用稀碱溶液浸入na2o·al2o3,与2cao·sio2分离。溶液脱s后通入co2气体进行碳酸化分解,析出al(oh)3及碳分母液,用过滤机将两者分离。氢氧化铝经洗涤后,最终送煅烧,分解成al2o3。母液经蒸发浓缩,用于配料处理循环使用。
2)工艺为:生料烧结,熟料溶化,铝酸钠液脱硅,碳酸化分解。
参考资料:http://erran.blogerhome.com/194109.shtml
等
从铝土矿制取al2o3方法很多,目前工业上几乎采用碱法,又分为拜耳法、烧结法、联合法等三种:
al2o3·3h2o(或al2o3·h2o)+naoh→(浸出/分解)naal(oh)4+赤泥→(晶种分解/蒸发、苛化)al2(oh)3→(煅烧)al2o3。
(一) 拜耳法:是典型的一种湿法冶金的方法,在氧化铝生产中占绝对优势。
工艺流程(如图)
原理如下:
实质是在不同条件下,控制反应向不同方向进行。其中关键工序是:
1 铝土矿的浸出——浸出母液的主要成份是naoh
主要反应:
1)氧化铝 al2o3·nh2o+2naoh→2naalo2+nh2o
2)二氧化硅:sio2+2naoh→na2sio3+h2o
2na2sio3+2naalo2+4h2o→na2o·al2o3·2sio2·2h2o↓+4naoh
3) 氧化铁:溶出的fe2o3不与naoh反应,以固相直接进入残渣,呈红色。
4) 二氧化钛:tio2+2ca(oh)2→2caotio2·2h2o 直接进入赤泥中
5) 碳酸盐:主要有caco3+2naoh→na2co3+ca(oh)2
mgco3+2naoh→na2co3+mg(oh)2
由铝土矿在naoh溶液中高压溶出的al2o3水合物进入溶液,sio2、fe2o3、tio2及反应物留在赤泥中(赤泥为铝矿中其他成分与碱液发生作用后的产物),再借助机械方法使溶液与残渣分开,以达到al2o3与杂质分离。
铝土矿浸出是利用由若干预热器、压煮器和自蒸发器依次串联成的压煮器组来连续作业完成的。(如图)
2 铝酸钠溶液的晶种分解
制成的铝酸钠溶液,其中al2o3浓度为(145±5)g/l,且在低于100℃温度下不稳定。越接近30℃,过饱和度越大,若在30℃下加入al(oh)3晶种,并不断机械搅拌,此时过饱和铝酸钠溶液就可自发水解,产出al(oh)3。
naal2o3+2h2o→al(oh)3↓+naoh
这种溶液的苛性比值较高。种分母液经蒸发浓缩后,作为循环母液返回,溶出过程溶出下批铝土矿。
3 氢氧化铝的煅烧及分解
al2o3·3h2o(225℃)→alo3·h2o+2h2o
al2o3·h2o(500-550℃)→γ-al2o3+h2o
γ-al2o3(900℃开始/1200℃维持)→α-al2o3
在带冷却机的回转窑中进行,重油煤气作燃料,产物al2o3或于管状机中冷却或送入车间直接电解。
4 母液的蒸发与苛化
生产过程因各种原因进入大量水分,会引起缩环母液浓度降低,需适时蒸发水分,保持母液浓度。
浸出过程中,高浓度的苛性钠与矿石中碳酸盐反应或空气中co2反应,使 naoh部分转化为na2co3或形成na2co3·h2o。均不能溶解al2o3水合物,需转变为有用的naoh,即利用石灰乳与其苛化反应生成naoh溶液。
na2co3+ca(oh)→2naoh+caco3
(二)碱石灰烧结法生产al2o3。适于处理铝硅比小于4的铝土矿 (如图)
1)实质:是铝土矿与足量na2co3、石灰配成炉料,在1200℃下烧结,生成可溶于水的铝酸钠(na2o·al2o3)。其中sio2与碳生成不溶于水的原硅酸钙(2cao·sio2),用稀碱溶液浸入na2o·al2o3,与2cao·sio2分离。溶液脱s后通入co2气体进行碳酸化分解,析出al(oh)3及碳分母液,用过滤机将两者分离。氢氧化铝经洗涤后,最终送煅烧,分解成al2o3。母液经蒸发浓缩,用于配料处理循环使用。
2)工艺为:生料烧结,熟料溶化,铝酸钠液脱硅,碳酸化分解。
参考资料:http://erran.blogerhome.com/194109.shtml