氧化铝-烧结法

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第四章

烧结法生产氧化铝
4.1 碱石灰烧结法的原理和工艺流程 4.2 烧结法工序
1.
2. 3. 4. 5.
生料浆的制备
熟料烧结 熟料溶出 铝酸钠溶液脱硅 分解制备氧化铝
4.1 碱石灰烧结法的原理和基本流程

烧结是使原料中的Al2O3转变为易溶于水或 稀碱液的化合物(Na2O· Al2O3)从而使二氧化硅和 氧化铁、氧化钛等杂质转变为不溶于水或稀碱液
1
熟料溶出
赤泥洗液
分离赤泥 粗铝酸钠溶 液 脱硅 新蒸气 石灰乳
洗涤赤泥
3. 熟料溶出
弃赤泥
硅渣
分离硅渣
4. 铝酸钠溶液脱硅
精液 2
5. 分解:种分+碳分
碳酸化分解
加品种分解 3 晶种
6. 氢氧化铝分离、洗涤
种分母液
氢氧化铝
碳分母液
7. 氢氧化铝焙烧
6
软水
洗涤
蒸发
重油
煅烧
蒸发母液 氢氧化铝洗 液 5
A12O3熟 —熟料中A12O3含量 A12O3泥 —赤泥中A12O3含量
Na2O熟 —熟料中Na2O含量
Na2O泥 —赤泥中Na2O含量
烧结法
2 熟料溶出

熟料溶出的主要反应


溶出时原硅酸钙的行为和二次反应
熟料溶出工艺
烧结法
3 熟料溶出
1. 熟料溶出的 溶出用的原液:赤泥洗液、氢氧化铝洗液、 一定数量的碳分母液调配而成的调整液。 主要反应



碱比是指生料浆中氧化钠与氧化铝和氧化铁 的分子比。 钙比是指生料浆中氧化钙与氧化硅的分子比。
烧结法
2 熟料烧结
烧结过程的目的就是要使调配合格后的生 料浆在熟料烧结窑中高温烧结,使生料各成分 互相反应。使其中的Al2O3尽可能转变成易溶于 水或稀碱溶液的Na2O· Al2O3,而使Fe2O3转变 成易水解的Na2O· Fe2O3,SiO2等杂质转变为 不溶于水或稀碱溶液的2CaO· SiO2,并形成具 有一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟料, 以便在溶出过程中将有用成份与有害杂质较好 的进行分离,最大限度提取氧化铝和回收碱。
烧结法
3 熟料溶出
溶出率的计算:
根据洗净后的赤泥组成计算出的Al2O3和 Na2O 的溶出率(η A净和η N净)是衡量熟料溶出过程
好坏的标志。(以CaO作内标)
CaO熟 Al2 O 3熟-Al2 O 3泥 CaO泥 A净= Al2 O 3熟 CaO熟 Na O - Na O 2 2 泥 熟 CaO泥 N净= Na 2 O熟 100 % 100 %
的铁酸钠、原硅酸钙、钛酸钙等化合物,以便在
下一步溶出过程中将有用成分和有害杂质分离出
来。
Al2O3+Na2O → NaAlO2
焙烧
→ NaAlO2
溶解
碳酸钠 铝土矿
石灰石
煅烧 破碎 石灰 湿磨配料
CO2气体
烧结法工艺流程
1. 生料浆的制备
2. 熟料烧结
料浆调整 煤粉 (重油)
净化
烧结
调整液制备 4
艺 4. 影响熟料的 主要因素

来困难,并且增加汽耗。 排硫措施:加固体还原剂(生料加煤)
烧结法
1. 熟料烧结主
要反应 2. 烧结过程中 硫的行为和 脱硫措施
2 熟料烧结

五个阶段


烘干
预热
3. 烧结过程工
艺 4. 影响熟料的 主要因素


分解
烧成

冷却
烧结法
3 熟料溶出
熟料溶出的目的就是将熟料中的 A12O3和Na2O最大限度地溶解于溶液中, 制取铝酸钠溶液(粗液),而熟料中的 原硅酸钙转入固相赤泥中。实现有用成 份氧化钠和氧化铝与杂质进行分离,并 为赤泥分离洗涤创造良好的条件。
3CaO· Al2O3· xSiO2· yH2O+3Na2CO3+aq=3CaCO3 2. 添加石灰 +X/2(NaO· Al2O3· SiO2· 2H2O)+(2的溶出过 x)NaAl(OH)4+NaOH+aq
程 3. 从水化石 榴石中回 收氧化铝

回收过程同时发生苏打的苛化,所得铝酸钠- 碱溶液的苛性比在3.4左右。

(1)排除流程中的多余水份,保持循环系统的水
量平衡;

(2)使母液蒸浓到符合铝土矿脱硅(种分母液)
或配制生料浆(碳分母液)的浓度要求;

(3)排除生产过程积累的杂质。
烧结法
1. 熟料溶出的 主要反应
2. 溶出时原硅 酸钙的行为 和二次反应 3. 熟料溶出工 艺
3 熟料溶出
溶出过程中的二次反应结果:

使已经进入到溶液中的氧化铝、氧化钠 又重新生成溶解度很小的水化石榴石和 水合铝硅酸钠进入赤泥而损失;

使溶液中的SiO2浓度达到8~10g/L,必
须采取脱硅工序;
熟料 调整液
烧结法

2 熟料烧结
熟料烧结主要反应 烧结过程中硫的行为和脱硫措施 烧结过程工艺

影响熟料的主要因素
烧结法
1. 熟料烧结主 要反应 2. 烧结过程中 硫的行为和

2 熟料烧结
熟料烧结发生的主要反应是:
(1) A12O3与Na2CO3反应,生成铝酸钠 固溶体; (2) SiO2与CaO反应,生成2CaO· SiO2; (3) Fe2O3和Na2CO3反应,生成铁酸钠 固溶体。 (4) TiO2和CaO烧结反应的生成物是 CaO· TiO2(钙钛矿)。
是使铝酸钠溶液中过饱和溶解的SiO2经过长 时间的搅拌后成为水合铝硅酸钠析出。
用化学方程式表示为: 1.7Na2SiO3+2NaO· Al2O3· 4H2O+aq=Na2O· A12 O3· 1.7SiO2· H2O+3.4NaOH+aq
为了加快脱硅反应速度,一次脱硅是在高温、 高压和添加晶种的条件下进行的,称为压煮脱硅。
烧结法
4 铝酸钠溶液脱硅
目前的脱硅方法:
• 使SiO2成为水合铝硅酸钠析出
• 添加石灰使SiO2成为水化石榴石析出
实质:使铝酸钠溶液中的SiO2转变为溶解度很小
的化合物析出。
烧结法
1. 不加石灰 的脱硅过 程 2. 添加石灰 的溶出过 程 3. 从水化石 榴石中回 收氧化铝

4 铝酸钠溶液脱硅
脱硅原理:
OH-+ CO2=HCO3OH-+ HCO3-=H2O+CO32-
3. 影响碳分 NaAl(OH)4+aq=Al(OH)3+NaOH+aq 过程的主 要因素
烧结法
1. 碳酸化分 解的原理 2. 碳分过程 中SiO2的 行为 3. 影响碳分 过程的主 要因素
5 铝酸钠溶液的碳酸化分解

第一段:分解初期 第二段:分解中期
1. 熟料溶出的 主要反应

3 熟料溶出
溶出过程中的二次反应
2. 溶出时原硅 酸钙的行为 和二次反应 3. 熟料溶出工 艺

2CaO· SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2Ca(OH)2↓ 2CaO· SiO2+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+2NaO H+2CaCO3↓+aq 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaO· Al2O3· 6 H2O+2NaOH+aq 3CaO· Al2O3· 6H2O+xNa2SiO3+aq=3CaO· Al 2O3· x SiO2· yH2O+2xNaOH+aq 3Ca(OH)2+NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=3Ca O· Al2O3· xSiO2· yH2O+2(x+1)NaOH+aq
烧结法
5 铝酸钠溶液的分解
1. 采取两种分解过程的原因
2. 碳酸化分解的原理
3. 碳分过程中SiO2的行为
4. 影响碳分过程的主要因素
烧结法
1. 碳酸化分 解的原理 2. 碳分过程 中SiO2的 行为

5 铝酸钠溶液的碳酸化分解
铝酸盐的碳酸化分解包括CO2与铝酸钠溶液的 反应和Al(OH)3的结晶析出等物理化学过程。 对于碳酸化分解的机理至今还没有一致的观点。 一般认为:
8. 碳分母液蒸发
成品氧化铝
烧结法

1 生料浆的制备
配料:为了保证炉料中各组分在烧结时 能生成预期的化合物,因此各组分间必 须严格地保持一定的配合比例,即配料。 配料指标:烧结法生料浆的配料指标主 要根据烧结反应来确定。即使各原料经 烧结过程形成Na2O· Al2O3 和 Na2O· Fe2O3,以及2CaO· SiO等。
Al2 3. 从水化石 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=3CaO· O3· xSiO2· yH2O+2(1+x)NaOH+aq 榴石中回 收氧化铝
烧结法
1. 不加石灰 的脱硅过 程

4 铝酸钠溶液脱硅
二段脱硅得到的水化石榴石渣中含 Al2O3量约为26%。采用碳酸钠溶液来 提取其中的Al2O3较为合适。
2. 溶出时原硅 酸钙的行为 和二次反应 3. 熟料溶出工 艺
1. 铝酸钠(Na2O· Al2O3)
Na2O· A12O3+4H2O+aq=2NaAl(OH)4+aq
2. 铁酸钠(Na2O· Fe2O3)
Na2O· Fe2O3+2H2O+aq=2NaOH+Fe2O3· 3H2O↓+aq
烧wenku.baidu.com法
0 50%
碳分分解率
100%
烧结法
1. 碳酸化分 解的原理

5 铝酸钠溶液的碳酸化分解
精液的成分和碳酸化深度(分解 率) 分解时间通气速度和二氧化碳气体 浓度 温度 晶种 搅拌
2. 碳分过程 中SiO2的 行为

3. 影响碳分 过程的主 要因素

烧结法
8 母液蒸发
烧结法的碳分母液和拜耳法的种分母液都需 要蒸发。蒸发的目的主要是:
熟料 调整液 二段湿磨
溶出湿磨
分级机
返 砂
一段湿磨
泥洗液
返 砂 二段分级机 溢流
一段分级机
返砂
赤泥沉降过滤
溢流 分离沉降槽
赤泥
粗液
洗涤沉降槽
一段磨料溶出工艺流程图
二段磨料溶出工艺流程图
熟料溶出工艺
烧结法
4 铝酸钠溶液脱硅
在熟料溶出过程中,由于2CaO· SiO2与溶液中 NaOH,Na2CO3和NaAl(OH)4相互作用而被分解, 使得SiO2进入溶液,所以得到的铝酸钠溶液中含有较 多SiO2。 在碳酸化分解或晶种分解之前,必须要进行脱硅 处理。使得溶液中的SiO2尽可能转变为固相,并分离 出来。我们将这个过程叫做脱硅,经过脱硅净化处理 的铝酸钠溶液,在生产中叫做精液。它的脱硅程度用 硅量指数(A/S)来表示,精液的硅量指数越高,表 示溶液中SiO2含量越低,脱硅越彻底。
0.24
初期


第三段:分解末期
溶 液 中 SiO2 浓 度
0.12
中期 末期
0 50%
碳分分解率
100%
烧结法
1. 碳酸化分 解的原理 2. 碳分过程 中SiO2的 行为 3. 影响碳分 过程的主 要因素
5 铝酸钠溶液的碳酸化分解
0.24
溶 液 中 SiO2 浓 度
0.12
350 470
710 970

脱硫措施
3. 烧结过程工 艺 4. 影响熟料的 主要因素

另外还发生副反应
烧结法
1. 熟料烧结主
要反应 2. 烧结过程中

2 熟料烧结
硫对氧化铝生产造成的危害
(1)生料中含有的硫能使碱耗增加。
(2)熟料中的Na2SO4升高对大窑操作带来 硫的行为和 困难。
脱硫措施
3. 烧结过程工 (3)母液中Na2SO4含量升高给蒸发操作带
烧结法
1. 不加石灰 的脱硅过 程 2. 添加石灰 的溶出过 程

4 铝酸钠溶液脱硅
脱硅原理:
铝酸钠溶液不添加石灰脱硅其精液的硅量指
数一般只能达到350~450,满足不了碳分过程生 产优质高产的要求。当添加一定数量的石灰时, SiO2以溶解度更小的水化石榴石析出,精液硅量 指数可提高到1000以上。用化学方程式表示为:
相关文档
最新文档