氧化铝工艺规程

第一篇拜耳法生产氧化拜铝

第一章绪论

从19世纪初开始，从金属的概念中分离出轻金属，所谓轻金属，通常指比重小于3.5的金属，一般指铝、镁、铍和碱金属和碱土金属。

轻金属同氧、卤族元素、硫和碳的化合物都非常稳定，都是负电性很强的元素。轻金属性能优越，用途广泛，可以同其他金属构成合金，在工业上得到广泛的应用。轻金属资源极其丰富，在地壳中其含量为：AI2O3：15﹪，Fe2O3：2.5%，FeO：6.0﹪,CaO：8.4﹪,MgO：3.15﹪,NaO：2.5﹪,K2O：1.7﹪。

目前已探明的铝土矿资源已大250亿吨，随着科技的发展，还会探明一些铝土矿资源，目前轻金属发展的前景是很大的。

•氧化铝生产概述•

随着铝工业快速发展,氧化铝生产已经发展成为一个大型的工业部门,氧化铝产量迅速增长,到本世纪末世界氧化铝产量已达到6000万吨,主要产氧化铝大国有澳大利亚、美国、俄罗斯、印度尼西亚。世界上最大的氧化铝厂是澳大利亚的格拉德期通厂，其年产能是270万吨。

我国近年来氧化铝工业发展迅速，有六大氧化铝厂：郑州铝厂、中州铝厂、贵州铝厂、山西铝厂、苹果铝业公司、山东铝业公司。中国氧化铝生产能力近500万吨/年，预计十五期间可达600万吨/年。

氧化铝主要用于电解铝工业，随着科技的发展，非金属用铝得到迅速发展，特别是在电子、石油、化工、耐活材料、陶瓷等部门，目前非金属用氧化铝量已占其总产量的10﹪以上，现仅多品种氧化铝就达200多种。

氧化铝生产绝大部分采用铝土矿为原料，铝土矿储量最丰富的国家有几内亚、澳大利亚、巴西等国，近来亚洲印度、越南也发现了大量的铝土矿床，而霞石和明矾石也是生产氧化铝的优质原料。

当今世界上95﹪以上氧化铝是由拜耳法生产的，5﹪的氧化铝是拜耳-烧结联合法生产，这些生产方法都属于碱法生产氧化铝的范围。

随着科技的发展，世界上各大氧化铝厂都广泛采用高新技术工艺，设备朝大型化、自动化方向发展，使氧化铝生产成本大幅度降低，国外某些厂家其氧化铝生产成本仅80-120美元/t-AI2O3。

•氧化铝及水和物性质•

一、氧化铝性质（氧化铝又称无水氧化铝）

1、白色晶体；分子式为AI2O3，分子量为102，为两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，由

于其结晶形式不同，在无机酸和碱性溶液中的溶解度也不同。

2、氧化铝有四种同素异构体：

即：α—AI2O3，β－AI2O3，γ－AI2O3，δ－AI2O3四种，而常见的仅有α－AI2O3，和γ－AI2O3。

α—AI2O3是AI(OH)3在较高温度下焙烧的产物，其反应式为：

AI(OH)31000－1200℃α-- AI2O3+3H2O↑

α—AI2O3性质稳定，在常温下不同酸和碱发生反应。

α—AI2O3：熔点：2050℃，沸点：2900℃

比重：3.9—4.0g/cm3，硬度大，仅次于金刚石。

γ—AI2O3是AI(OH)3在较低温度下焙烧产物。

AI(OH)3500—900℃γ—AI2O3+3H2O↑

其化学性活泼易同无机酸和碱发生反应，γ－AI2O3吸水性强，比表面积大，其真比重为3.42g/cm3.

β－AI2O3一般极少见，仅在Na2O-AI2O3-SiO2系熔盐中析出的产物,一般在电解铝电解槽底碳块缝中发现有β－AI2O3.

γ－AI2O3是酸法生产AI2O3如AICI3·6H2O在200℃以下加温时有δ－AI2O3析出，若温度超过200℃又转变为γ－AI2O3。

二、氧化铝水合物及性质

在自然界中AI2O3-H2O系的结晶化合物有三种：三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石，其分子式为：

三水铝石：AI(OH)3或AI2O3·3H2O

一水软铝石：γ－AIOOH或γ－AI2O3·H2O

一水硬铝石：α—AIOOH或α－AI2O3·H2O

物理性质：比重和硬度是按下列次序递增的：

三水铝石→一水软铝石→一水硬铝石→刚玉

硬度（莫氏）2.5-3.0 3.5-4.0 6-7 9

比中 2.3-2.4 3.0 3.3-3.5 3.9-4.0

化学性质：典型的两性化合物，可溶于无机酸和碱性溶液中，但溶解度随温度、碱浓度不同而异。

由于氧化铝水化合物性质决定了制取氧化铝可用碱法或酸法，但酸法制造工艺复杂，设备要求耐酸，因此，一般不采用。

•氧化铝拜耳法生产简介•

世界上95％以上的AI2O3均是拜耳法生产的，所谓拜耳法是奥地利人拜耳于1887﹣1892年所发明的，因此命为拜耳法。

拜耳法在处理低硅铝土矿（一般要求矿石A/S>7），特别是处理三水型铝土矿时，流程简单，产品质量好、能耗低、成本低。因而得到广泛利用。

一、拜耳法的基本原理有两条；

1、用N a OH溶液溶铝矿,所得到的铝酸钠在添加晶种、不断搅拌的条件下,溶液中的氧化铝便

呈氢氧化铝析出.

2、分解得到的母液,经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿.

交替使用着两个过程,就能够每处一批矿石便得到一批氢氧化铝,构成所谓的拜耳法循环.

二、拜耳法生产的实质就是使下一反应在不同条件朝不同方向交替进行.

AL2O3(1或3)H2O+2N aOH+aq<=>2N aAl(OH)4+aq

首先是高温下在压煮器中用氢氧化铝钠溶液溶出铝土矿将其中的氧化铝水合物溶浸出来，使反应向右进行，得到铝酸钠溶液，杂质则进入残渣中，往彻底分离赤泥后的铝酸钠溶液中添加晶种，使反应向做进行析出氢氧化铝，分解后的母液在返回溶出下一批矿石氢氧化铝经培烧后便得到产品氧化铝。

拜耳法生产氧化铝的工艺流程是由许多工序组成的，其中主要有：矿浆制备矿浆溶出的稀释、赤泥分离、洗绦，粗液精制、晶种分解，AL（OH）

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分离、洗绦、分解母液蒸发等工序，而各工序控制的温度、浓度、苛性比值都不相同。

三、拜而法溶出工艺的选择：主要根据矿石形态不同选用不同的溶出工艺制度。

1、欧洲的拜耳法；对于难溶出的欧洲行的客斯特一水软铝石和一水硬铝石型矿石。

溶出条件：溶出温度：200-260ºＣ

调配液Na

2O

K

：>200g/I

平衡ak：1.32

溶出时间：10-30分钟

最终溶出液：ak：1.37

2、美洲拜耳法：红土型三水铝石。

溶出条件：温度：145ºＣ

调配液NK：230g/I

平衡ak：1.28

溶出时间：30-60分钟

最终ak：1.30

3、一水硬铝石：苛性碱浓度：N a2O 340g/I

平衡A/C值：0.71 相当于αk：1.35

溶出时间：30-60分钟

A/C允许实际差值：0.06 相当于ak：141-1.30 最终A/C值：0.65 相当于αk：1.48

四、溶出工艺的目的

1、以高产出率有效地提取铝土矿的氧化铝。