《氧化铝拜耳法》PPT课件
第九次课拜耳法生产氧化铝课件.
——铝冶金学
2015年11月
铝冶金学
绪
论
1. 铝的特性与用途 2. 炼铝原料 3. 铝的生产方法 1. 拜耳法生产氧化铝 2. 烧结法生产氧化铝 3. 联合法生产氧化铝 1. 2. 3. 4. 铝电解用原材料制备 铝电解过程机理 铝电解生产过程 原铝的精炼
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氧化铝生产
金属铝生产
日常生活中的铝制品
铝合金门窗 饭盒 铝水壶 铝锅 自行车铝圈 铝汤匙 电饭煲内锅 摄影用三脚架 某些洗 衣机的内筒 铝芯电线 铝脸盆 但人类多吃铝，会造成脑中毒。如老年痴呆 铝箔广泛用于包装香烟、糖果等
铝的用途
铝在交通运输工业上的应用
近年来，汽车和铁路车辆的用铝量明显增多，其目的是为减轻车身的质量，以 求节省燃料。全铝汽车正在试制。电动汽车上用Al/空气电池作动力。因此，铝又被 誉为一种节能的材料。
分解母液蒸发的 目的 碳酸钠苛化的目 的 碳酸钠苛化的方 法
拜耳循环
高压溶出 溶出矿浆稀释
晶种分解
分解母液的蒸发
拜耳法循环图 200 ＝ ℃α 1.65
K
稀释矿浆
40
60 ℃
20
Al2O3/ ％ C
B
30 ℃
αK＝ 3.40
A D
10
20
Na2O ％
总结
拜耳法——主要内容
基本原理 工艺流程： 主要工序：原因、方法
高压溶出：各组分行为、添加石灰、苛性碱的原因、结疤现象 溶出矿浆稀释、赤泥洗涤：
晶种分解：机理
氢氧化铝分离、洗涤、焙烧 分解母液的蒸发与碳酸钠的苛化
氧化铝教学PPT
第14章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应
Al2O3的反应：熟料烧结过程中炉料中的Al2O3在较高的温度下可以
与Na2CO3相互作用，生成铝酸钠Na2O·Al2O3。 A12O3+Na2CO3＝Na2O·A12O3+CO2↑
➢ 常温下反应向左进行 ➢ 温度在500~800℃开始反应，且反应速度较慢。 ➢ 随着温度升高，反应速度加快，温度高于1150℃时，烧结反应
第14章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应
TiO2的反应：TiO2在烧结过程中生成CaO·TiO2（钙钛矿),存在于熟
料和溶出渣中。因此配制炉料时，CaO的配入应同时满足SiO2和TiO0℃时：脱水过程。氧化铝和氧化铁水合物脱出结晶水； 高岭石（Al2O3·2SiO2·H2O）脱水后成为偏高岭石(Al2O3·2SiO2)。
金属：T烧结≈（0.3-0.4）T熔点 盐类： T烧结≈0.57T熔点 硅酸盐及有机物： T烧结≈（0.8-0.9）T熔点
第14章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应
生料浆：铝土矿，石灰，循环母液，硅渣
➢ 铝土矿：Al2O3·nH2O(氧化铝水合物），Fe2O3（赤铁矿等）， Al2O3·2SiO2·2H2O（高岭石），TiO2（锐钛矿等）
而行生料成原浆N硅调a酸2整O钙•和A(l成22CO分a3，O分•有S析i利O，2于)料和溶浆钛出在酸，此钙同调(C配aO•TiO2) 时合强格化。烧结过程。
第14章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应
熟料烧结
熟料烧结是将制成的合格的料浆经过高温烧 结成为熟料。熟料烧结在烧结法生产氧化铝中占 着非常重要的地位，目前氧化铝企业一般采用回 转窑进行熟料烧结。熟料烧结能耗占总能耗的三 分之一以上，孰料的质量直接影响氧化铝生产的 经济指标。
[课件]拜耳法生产氧化铝 第六章 铝酸钠溶液的晶种分解PPT
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第五章
铝酸钠溶液的晶种分解
第一节 概述
一、晶种分解简介
控制过滤后的纯净铝酸钠溶液送去进行晶种分解，即 在降低溶液温度并加入晶种的条件下使饱和铝酸钠溶液分 解而析出氢氧化铝，同时得到分子比较高的种分母液，作 为溶出铝土矿的循环母液。晶种分解是拜耳法生产氧化铝 的主要工序之一，它对产品质量、产量及全厂的技术经济 指标有着重大约影响。 衡量种分作业效果的主要指标是氢氧化铝的质量、分 解率和分解槽单位产能。这三项指标是互相联系而又互相 制约的。
当其它条件相同时，随着分解时间延长，分解率提高，母 液的分子比增加。因此将分解时间和母液分子比的影响一
并讨论。
第五章
铝酸钠溶液的晶种分解
不论分解条件如何，分解前期析出的氢氧化铝最多，随着 分解的时间延长，在相同时间内分解出来的氢氧化铝数量 越来越少，溶液分子比的增长也相应地越来越少，分解槽
的单位产能也越来越低，因此过分延长分解时间是不适宜
Al ( OH ) Al ( OH ) OH 3
4
2 Al O ( OH ) H O 2 Al ( OH ) 2 OH 2 6 2 3
第五章
铝酸钠溶液的晶种分解
二．氢氧化铝结晶形成的机理
（1）次生晶核的形成； （2）Al(OH)3晶粒的破裂与磨蚀； （3）Al(OH)3晶体的长大； （4）Al(OH)3晶粒的附聚。
影响。
第五章
铝酸钠溶液的晶种分解
一、分解原液浓度和分子比的影响
其它条件相同，中等浓度的铝酸钠溶液稳定性最小， 分解速度快。稍微提高浓度，有利于增加种分槽单位 产能，减少物料流量，降低蒸发水量和热耗。 浓度过高，过饱和度下降，不利于附聚和结晶长大， 造成产品强度小。 随着原液分子比降低，分解速度、分解率和分解槽单 位产能显著提高。
氧化铝生产工艺教学(拜耳法)
煅烧目的：是在一定温度下把氢氧化铝的附着水和结合水脱除，
并发生分解反应，形成氧化铝，再进行晶型转变，得到具有一定物理 和化学性能的氧化铝产品。
煅烧产品的质量指标：化学纯度、灼减、а-Al2O3含量、粒度、
安息角等。
煅烧过程的技术经济指标：煅烧温度、燃料消耗量、产量等。
第五章 铝土矿中氧化铝的溶出
铝土矿溶出动力学 一水硬铝石型铝土矿
V K C N K C N K (C N C A / K E )
K+—正反应的速率常数 K-—逆反应的速率常数 KE—铝土矿溶出反应的平衡常数 CA—AlO2-浓度 CN—OH-浓度
流体反应物在固体表面的吸附 在固体表面上发生的化学反应 流体产物由固体表面上的解吸，并通过固体产物层向流体的扩散 反应的控制步骤：由最慢的步 骤决定着整个反应过程的速度
流体反应物在主流体中通过固体颗粒表面的扩散层的传质
铝土矿的溶出过程：铝土矿与碱液的反应属于复杂的液-固多相反应
含氧化铝矿物的表面被含大量游离NaOH的循环母液所浸润 含氧化铝矿物与OH-相互作用生成铝酸钠 铝酸根离子通过在矿物表面上生成的扩散层扩散到整个溶液中 去，而OH-通过扩散层扩散到矿物的表面上来，使反应继续下去
氢氧化铝的分离与洗涤
分离目的：经种子分解或碳酸化分解得到的氢氧化铝浆液，用过
滤设备将氢氧化铝和母液分离，分离得到的氢氧化铝一部分直接返回 生产流程，作种子分解的晶种，其余部分经进一步洗涤生产氢氧化铝 成品。
洗涤目的：氢氧化铝浆液经分离所得的氢氧化铝滤饼仍含有一定
量的分解母液，必须加以洗涤，以回收Na2O和Al2O3，并保证氢氧化 铝产品中Na2O含量符合质量标准要求。
铝土矿类型 三水铝石 一水软铝石 一水硬铝石 温度（℃） 145 230 250 Na2O(g/L) 110 110 120 Al2O3(g/L) 130 120 120 分子比MR 1.40 1.50 1.65
上海凯泉泵业集团有限公司氧化铝工艺流程及用泵情况介绍-拜耳法工艺流程图(PPT31页)
8.5 机械密封的寿命
铝厂机械密封在正常使用条件下，保证正常的轴 封水量和水压，机械密封寿命约为2000小时（个
别工况除外）。 矿制车间由于浆体浓度高，碱腐蚀性大，所以机 封寿命较短。其中缓冲泵机封平均寿命700小时，
饲料泵机封平均寿命900小时。 国内机封厂家能把大部分的机封寿命提高到半 年以上，但因为成本高，无价格竞争力，这样做的
从拜耳法生产的基本工艺流程，我们可以把 整个生产过程大致分为如下主要的生产工序：原 矿浆制备、高压溶出、溶出矿浆的稀释及赤泥的 分离和洗涤、晶种分解、氢氧化铝分级与洗涤、 氢氧化铝焙烧、母液蒸发及苏打苛化等。
拜 耳 法 工 艺 流 程 图
5.2 传 统 碱 石 灰 烧 结 法 工 艺 流 程 图
三、铝矿石的组成成分和性质
项目
三水铝石 一水软铝石 一水硬铝石
化学分子式
Al2O3·3H2O
Al2O3·H2O
Al2O3·H2O
氧化铝含量
65%
85%
85%
莫氏硬度
2.3-3.5
3.5-5
6.5-7
密度
2.3-2.4
3.01-3.06
3.3-3.5
三水铝石型铝土矿中的氧化铝最容易被苛性 碱溶液溶出，一水软铝石次之，而一水硬铝石的
⑵ KD系列单壳体渣浆泵采用单壳体结构设计， 较双壳体结构去掉前后泵壳，过流部件只保留叶 轮、后护板和蜗壳，使泵更紧凑、轻便，维修更 方便，性价比更高。
⑶ KD单壳体渣浆泵常规工作条件为：重量浓度 Cw＜20%，介质温度≤110℃，固体相对密度S ＜20，固体颗粒d50＜0.05mm。
6.5 LRB铝工业流程泵介绍（单壳体结构）
含固量和浆体密度较高，此类浆体主要集中 在熟料溶出、赤泥分离及洗涤、赤泥外排、粗液 脱硅和硅渣分离等阶段。
拜耳法生产氧化铝05分解车间sn
❖ 但是，在其他条件相同时，随着溶液浓度的提 高，分解率和循环母液摩尔比会降低，且对赤 泥及Al(OH)3的分离洗涤有不利的影响，更不利 于得到粒度较粗和强度较大的Al(OH)3 ，给砂状 氧化铝的生产带来困难。
主要内容
❖ 1.晶种分解的原理和工艺流程 ❖ 2.影响铝酸钠溶液种分分解的主要因素
1. 晶种分解的原理和工艺流程
➢ 1.1 晶种分解的原理 ➢ 经分离赤泥和叶滤的精液，Al2O3浓度约为120g/L，
MR为1.7-1.8，在温度为100℃时是不稳定的，且 随温度的降低，过饱和度增大。在加入晶种和搅 拌状态下，过饱和的铝酸钠溶液按下式分解：
❖ (3) 种数量和质量 ❖ 晶种的数量和质量是影响分解速率和产品粒
度的重要因素之一。
❖ 铝酸钠溶液分解很突出的一个特点就是需要 添加大量的晶种。
❖ 晶种的数量和质量对Al(OH)3 粒度的影响比 较复杂。有关实验表明，晶种量过多或过少 都会使Al(OH)3 粒度变小，适量时得到的粒 度才最大。目前，多数工厂采用晶种系数在 1.0-3.0范围。
❖ 5 分解时间和母液摩尔比 ➢ 在分解前期析出的Al(OH)3最多，随着分解时间的
延长，在相同时间内分解出来的Al(OH)3 越来越 少，母液摩尔比的增长也相应的越来越少，分解 槽的单位产能也越来越低，产品细粒子也越来越 多。
❖ 因此过分延长分解时间是不适宜的。分解时间 太短就会过早的停止分解，分解率低，氧化铝 返回量多，母液摩尔比过低，不利于溶出，并 增加了整个流程的物流量。
❖ 所以要根据具体情况确定分解时间，以保证有 较高的分解槽产能和产品质量，并达到一定的 分解率。
《氧化铝设备教案》课件2
《氧化铝设备教案》PPT课件第一章：氧化铝设备概述1.1 氧化铝设备的定义1.2 氧化铝设备的应用领域1.3 氧化铝设备的分类1.4 氧化铝设备的特点与优势第二章：氧化铝设备的制备方法2.1 拜耳法2.2 酸法2.3 碱法2.4 其他制备方法第三章：氧化铝设备的生产工艺3.1 原料选择与处理3.2 氧化铝的合成与结晶3.3 氧化铝的破碎与分级3.4 氧化铝的烧结与成型第四章：氧化铝设备的使用与维护4.1 设备的使用注意事项4.2 设备的日常维护与保养4.3 设备的故障排除与维修4.4 设备的安全操作规程第五章：氧化铝设备的性能检测与评价5.1 设备性能检测指标5.2 设备性能评价方法5.3 设备性能优化策略5.4 设备性能检测设备的选择和使用第六章：氧化铝设备在陶瓷工业中的应用6.1 陶瓷工业对氧化铝设备的需求6.2 氧化铝设备在陶瓷生产过程中的作用6.3 氧化铝设备在陶瓷制品中的应用案例6.4 陶瓷工业中氧化铝设备的性能要求与优化第七章：氧化铝设备在冶金工业中的应用7.1 冶金工业对氧化铝设备的需求7.2 氧化铝设备在冶金过程中的作用7.3 氧化铝设备在冶金制品中的应用案例7.4 冶金工业中氧化铝设备的性能要求与优化第八章：氧化铝设备在化工工业中的应用8.1 化工工业对氧化铝设备的需求8.2 氧化铝设备在化工生产过程中的作用8.3 氧化铝设备在化工制品中的应用案例8.4 化工工业中氧化铝设备的性能要求与优化第九章：氧化铝设备在电子工业中的应用9.1 电子工业对氧化铝设备的需求9.2 氧化铝设备在电子生产过程中的作用9.3 氧化铝设备在电子产品中的应用案例9.4 电子工业中氧化铝设备的性能要求与优化第十章：氧化铝设备在其他领域的应用10.1 氧化铝设备在环境保护领域的应用10.2 氧化铝设备在能源领域的应用10.3 氧化铝设备在医药领域的应用10.4 氧化铝设备在其他工业领域的应用案例第十一章：氧化铝设备的市场现状与发展趋势11.1 全球氧化铝设备市场概述11.2 我国氧化铝设备市场现状11.3 氧化铝设备市场发展趋势11.4 氧化铝设备行业的竞争格局第十二章：氧化铝设备的环保与节能措施12.1 氧化铝设备生产过程中的环境污染问题12.2 氧化铝设备的环保技术及其应用12.3 氧化铝设备的节能技术及其应用12.4 环保与节能措施在氧化铝设备行业的重要性第十三章：氧化铝设备的研发与技术创新13.1 氧化铝设备研发的重要性13.2 氧化铝设备的关键技术13.3 国内外氧化铝设备研发动态13.4 氧化铝设备技术创新的趋势与展望第十四章：氧化铝设备行业的政策法规与标准14.1 氧化铝设备行业的政策环境14.2 氧化铝设备行业的主要法律法规14.3 氧化铝设备行业标准体系建设14.4 政策法规与标准对氧化铝设备行业的影响第十五章：氧化铝设备的未来发展展望15.1 氧化铝设备市场的机遇与挑战15.2 氧化铝设备行业的竞争格局与发展方向15.3 氧化铝设备行业的产业链整合与协同发展15.4 氧化铝设备在新技术、新领域中的应用前景重点和难点解析本文主要介绍了氧化铝设备的基本概念、制备方法、生产工艺、应用领域、市场现状与发展趋势、环保与节能措施、政策法规与标准、技术创新和未来发展等内容。
拜耳法生产氧化铝
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟拜耳法生产氧化铝所谓“拜耳法”系奥地利化学家K·J·Bayer 于1887 年发明的处理优质铝土矿制取氧化铝的一种方法。
拜耳法就是用含有大量游离苛性碱的循环母液处理铝土矿，溶出其中的氧化铝得到铝酸钠溶液，往铝酸钠溶液中添加氢氧化铝晶种，经过一定时间的搅拌分解就可以析出氢氧化铝，分解母液经蒸发后用于溶出下一批铝土矿。
拜耳法生产中经常用到苛性比、硅量指数、循环效率、晶种系数等概念。
拜耳法就是用碱溶出铝土矿中的氧化铝。
工业上把溶液中以NaAlO2 和NaOH 形式存在的Na2O 叫做苛性碱（记作Na2Ok），以Na2CO3 形式存在的Na2O 叫做碳酸碱（记作Na2Oc），以Na2CO4 形式存在的Na2O 叫做硫酸碱（记作Na2O），所有形态的碱的总和称做全碱（记作Na2Ot）。
苛性比就是铝酸钠溶液中的Na2Ok 与Al2O3 的摩尔比，记作αko。
美国习惯用铝酸钠溶液中的Al2O3 与Na2Ok 的质量比表示，符号A/N。
硅量指数指铝酸钠溶液中的Al2O3 与SiO2 含量的比，符号A/S。
循环效率指铝酸钠溶液中的1t Na2O 在一次拜耳法循环中产出的Al2O3 的量（t），用E 表示。
它表明碱的利用率的高低。
晶种系数（种子比）指添加晶种氢氧化铝中的Al2O3 数量与分解原液中的Al2O3 数量之比。
分解离指分解出氢氧化铝中的Al2O3 数量占精液中所含Al2O3 数量之比。
计算式为：η=（1－αa/αm）×100%式中αa，αm-分别表示分解精液和分解母液的苛性比值。
拜耳法生产包括四个过程：（1）用αk=3.4的分解母液溶出铝土矿中的氧化铝，使溶出液的αk=1.6～1.5；（2）稀释溶出液，洗涤分离出精制铝酸溶液（精液）；（3）精液加晶种分解；（4）分解母液蒸发浓缩至苛性碱的浓度达到溶出要求（230～280g/L）。
拜耳法生产氧化铝的工艺流程如图1 所示。
拜耳法生产氧化铝工艺
拜耳法生产氧化铝工艺1. 拜耳法定义所谓“拜耳法"系奥地利化学家K。
J。
Bayer于1887年发明的处理优质铝土矿制取氧化铝的一种方法。
100多年来它已经有了许多改进，但仍然习惯地沿用着拜耳法这个名词。
拜耳法在处理低硅铝土矿,特别是用在处理三水铝石型铝土矿时,流程简单,作业方便，产品质量高，其经济效果远非其它方法所能媲美. 目前全世界生产的Al2O3和Al(OH)3，有90％以上是用拜耳法生产的。
拜耳法包括两个主要过程,也就是拜耳提出的两项专利。
（1）一项是他发现Na2O和Al2O3分子比为1.8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加Al(OH)3作晶种,不断搅拌，溶液中的Al2O3便可以呈Al（OH)3徐徐析出,直到其中Na2O和Al2O3 的分子比提高到6为止。
这也就是铝酸钠溶液的晶种分解过程.（2）另一项是他发现，已经析出大部分Al（OH)3的溶液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的Al2O3水合物，这也就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。
交替使用这两个过程就能够一批批地处理铝土矿,从中得出纯的Al(OH)3产品,构成所谓拜耳法循环。
拜耳法的实质也可用下列反应来表示。
反应在不同条件下的交替进行:Al2O3（1或3)H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH）4+aq2拜耳法基本原理及适用范围2.1基本原理：（l)用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出,即种分过程.（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，即溶出过程. 2.2适用范围氧化铝的生产方法有拜耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法三种。
各种方法的适用范围为：（3）拜耳法：7〈A/S；（4）烧结法：3～3.5<A/S〈5；（5）联合法:以拜耳法为主，以烧结法补其不足，处理中间品位的铝土矿。
其中，符号A/S 称为硅量指数，即铝酸钠溶液中的Al2O3与SiO2含量的比。
拜耳法氧化铝制取工艺(含电解)
通常写为：A/S= Al2O3/ SiO2
我国铝土矿特点
❖ 我国铝土矿资源丰富，储量大；高铝、高硅、 低铁；铝硅比较低，中低品位铝土矿居多； 多数铝土矿是一水硬铝石型铝土矿。
铝酸钠溶液
❖ 铝酸钠溶液成分 ❖ 铝酸钠溶液分子比 ❖ 铝酸钠溶液结构 ❖ 铝酸钠溶液诱导期 ❖ 铝酸钠溶液稳定性及其影响因素
❖ 氧化铝外观为白色粉末，结晶状态为六方晶体结 构，分子式通常写为Al2O3，分子量为101.96。
❖ 氧化铝是典型的两性氧化物，不溶于水，可溶于 无机酸和碱性溶液，由于其结晶形式不同，在酸、 碱溶液中的溶解度及溶解速度也不同。
❖ 氧化铝有多种同素异构体，如：α-Al2O3、βAl2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3、θ-Al2O3、K-Al2O3、 δ-Al2O3。而常见稳定结构的氧化铝主要是αAl2O3、γ-Al2O3。
❖ 目前工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝。
铝土矿
❖ 铝土矿组成 ❖ 铝土矿分类 ❖ 铝土矿的铝硅比 ❖ 我国铝土矿特点
铝土矿组成
❖ 铝土矿是一种以氧化铝水合物为主要成分的 复杂铝硅酸盐矿石，铝土矿的主要化学成分 有：Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，少量的 CaO、MgO硫化物、微量的镓、钒、磷、铬 等元素的化合物。
根据近年来的研究结果，可归纳为以下几点： （1）在一定温度下，中等浓度的铝酸钠溶液中，铝酸根
离子是以Al(OH)4-为主。据此，从铝或氢氧化铝转入溶 液的阳离子A13+与4个OH-化合时形成Al(OH)4-。3个 OH-离子与阳离子A1 3+以正常的价键结合，而第4个 OH-离子则以配价键结合Al(OH)4-离子有正规的四面结 体构。 （2）在稀溶液中且温度较低时，铝酸根离子以水化离子 [Al(OH)4-](H2Ｏ)x形式存在； （3）在较浓的溶液中或温度较高时，发生Al(OH)4-离子
氧化铝生产工艺教学(拜耳法)
流体反应物在主流体中通过固体颗粒表面的扩散层的传质
铝土矿的溶出过程：铝土矿与碱液的反应属于复杂的液-固多相反应
含氧化铝矿物的表面被含大量游离NaOH的循环母液所浸润 含氧化铝矿物与OH-相互作用生成铝酸钠 铝酸根离子通过在矿物表面上生成的扩散层扩散到整个溶液中 去，而OH-通过扩散层扩散到矿物的表面上来，使反应继续下去
一水碳酸钠的苛化：铝土矿中含有少量的碳酸盐（如石灰石、菱
铁矿等）和铝土矿溶出时加入的石灰中含有的少量石灰石(因煅烧不完 全)与苛性碱作用生成的碳酸钠，以及铝酸钠溶液中的NaOH吸收空气 中的CO2也生成碳酸钠，它们在种分母液蒸发过程中以一水碳酸钠结 晶析出。为减少苛性碱的消耗，需将这些碳酸钠用石灰乳进行苛化处 理以回收苛性碱： Na2CO3· H2O + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3 + H2O
拜耳循环 拜耳循环
至Al2O3· H2O 至Al2O3· 3H2O 60℃ B 30℃ MR=3.40
拜耳法生产Al2O3的四个组要工序 铝土矿的溶出 铝酸钠溶液的稀释 晶种分解 分解母液蒸发 拜耳法循环从铝土矿的溶出开始， 溶出初温为30℃，终温为200℃。 在此温度范围内实现溶出、稀释分 解、蒸发过程。 A点：循环母液的组成点
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
高压溶出
是拜耳法生产氧化铝的主要工序之一。影 响拜耳法生产氧化铝的技术经济指标。
溶出目的：将铝土矿中的氧化铝水合物溶解成铝酸钠溶液，并使
拜耳法生产氧化铝
2NaAlO2+2Na2SiO3+aq = 3 Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O +4NaOH
预脱硅
SiO2造成的危害
造成氧化铝和苛性碱的损失 结疤 影响产品质量
氧化铁水合物在溶出过程中的行为
（1）次生成核 次生成核又叫二次成核，所形成的晶
核成为次生晶核或二次晶核。在晶种分解 过程中，生成晶核表面粗糙，长成向外突 出细小的晶体，在颗粒相互碰撞或流体的 剪切力作用下，这些细小晶体便脱离母晶 而进入溶液中，成为新的晶核。分解温度 在75℃以上时，都无次生晶核形成。
（2）晶体长大 种分过程存在着晶体直接长大的过程，
高压溶出：各组分行为、添加石灰、苛性碱的原因、结疤现象 溶出矿浆稀释、赤泥洗涤： 晶种分解：机理 氢氧化铝分离、洗涤、焙烧 分解母液的蒸发与碳酸钠的苛化
Al2O3/
拜耳循环 高压溶出 溶出矿浆稀释 晶种分解 分解母液的蒸发
40
拜耳法循环图 200
交替使用这两个过程就能够每处理一批矿石，便得到一批 氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。
Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq＝2NaAl(OH)4+aq
拜耳法循环图
40
200℃
αK＝1.65
Al2O3/
60℃
20
B
30℃
αK＝3.40
％
C
A
D
10
20
Na2O％
拜耳法工艺流程图
主要工序
即在晶种表面结晶并沿平面展开，使晶粒 直径长大。晶体长大的速度取决于分解条 件。溶液的过饱和度大，有利于晶体长大。
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医学PPT
10
氧化硅水合物在溶出过程中的行为
水合硅铝酸钠的生成
Al2O3.2SiO2.2H2O+6NaOH+aq=2NaAlO2+2Na2SiO 3+aq
2NaAlO2+2Na2SiO3+aq = 3 Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O +4NaOH
预脱硅
医学PPT
11
SiO2造成的危害
％
C
A
D
10
20
Na医2学OP％PT4Leabharlann 拜耳法工艺流程图预处理
主要工序
浸出
高压溶出 溶出矿浆稀释和
稀释矿浆
赤泥分离洗涤
晶种分解
提取
氢氧化铝分离、 洗涤、焙烧
分解母液的蒸发 与碳酸钠的苛化
医学PPT
5
？
高压溶出
？
溶出目的及原料
溶出过程中各组
分的行为
？
稀释矿浆
溶出过程的影响 因素
溶出过程中的结 疤
水合硅铝酸钙（水化石榴石）
3Ca(OH)2 ＋2NaAlO2 ＋mNa2SiO3 = 3CaO·Al2O3·mSiO2·(62m)H2O＋2(1+m)NaOH+mH2O
针铁矿可以脱水为赤铁矿
菱铁矿（Fe·CO3）与铝酸钠溶液反应生成高度分散的 氧化亚铁，使赤泥的沉降性能变坏，同时使苛性钠转 变为苏打。FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3
在生产溶液中往往含有2~3毫克/升以铁酸钠形态 溶解的铁，还含有细度在3微米以下的含铁矿物微粒， 这些微粒很难滤除，则成为氢氧化铝被铁污染的来源。
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第三章 拜耳法生产氧化铝
3.1 拜耳法生产氧化铝基本原理 3.2 拜耳法生产氧化铝工艺流程 3.3 拜耳法生产氧化铝工序
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拜耳法生产氧化铝的基本原理
基本原理： （l）铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中
的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。 （2）铝酸钠溶液分解氢氧化铝后得到的母液，经蒸发浓缩
后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。 交替使用这两个过程就能够每处理一批矿石，便得到一批
氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。
Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq＝2NaAl(OH)4+aq
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拜耳法循环图
40
200℃
αK＝1.65
Al2O3/
60℃
20
B
30℃
αK＝3.40
溶出设备
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高压溶出
目的：就是用苛性碱溶液将铝土矿中的氧化铝溶出，生成 铝酸钠溶液，使溶液充分脱硅，避免过量的SiO2影响，把 苛性碱的消耗减至最少。
原料：
铝土矿：破碎后的铝土矿，（难溶的一水硬铝石 70～80mm）
母液组成：NaOH、NaAlO2、Na2CO3、Na2SO4。工业生产中一 般采用循环母液来溶出铝土矿。
生产中为了消除氧化钛在溶出过程中的危害，一般采用添加 石灰的办法，使TiO2与CaO作用生成不溶解的钛酸钙：
2CaO＋TiO2十2H2O=2CaO·TiO2·2H2O
由于钛酸钙结晶粗大松脆，易脱落，所以氧化铝溶出 不受影响，并且消除了生成钛酸钠所造成的碱损失。
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含钙、镁的矿物在溶出过程中的行为
把铝土矿、石灰、循环母液、补充的苛性碱磨制成矿 浆后在溶出设备中完成溶出过程。
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铝土矿中各组分在溶出过程中的行为
氧化铝水合物 氧化硅 氧化铁 氧化钛 氧化钙、氧化镁
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氧化铝水合物在溶出过程中的行为
铝土矿所含氧化铝水合物有三水铝石、一水软铝 石、一水硬铝石。
三水铝石，在常压下即可反应： Al(OH)3＋ 2NaOH +aq＝2NaAlO2＋aq
铝冶金学
绪
论
氧化铝生产 金属铝生产
1. 铝的性质和用途 2. 炼铝原料 3. 铝的生产方法
第一章
1. 铝酸钠溶液的性质 2. 拜耳法生产氧化铝 3. 烧结法生产氧化铝 4. 联合法生产氧化铝
第二章 第三章 第四章 第五章
1. 铝电解用原材料制备
2. 铝电解过程机理
3. 铝电解生产过程
4. 原铝的精炼
铝土矿含少量方解石CaCO3和白云石 CaCO3 ·MgCO3 。
碳酸盐是有害杂质，在碱液中容易分解，使苛性钠转变为 碳酸钠。
MeCO3＋2NaOH= Na2CO3 ＋Me(OH)2
3Me(OH)2 ＋2NaAlO2= 3MeO·Al2O3·6H2O ＋2NaOH
碳酸钠溶液苛化，返回生产流程。
铁，使赤泥的沉降性能变坏，同时使苛性钠转变为苏打。 FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3
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氧化铁水合物在溶出过程中的行为
铝土矿中主要含有赤铁矿(a－Fe2O3)，菱铁矿 （Fe·CO3）针铁矿(a－FeOOH)和水赤铁矿（Fe2O30.5H2O）等。
铝土矿溶出时所有赤铁矿全部残留在赤泥中，成为赤 泥的重要组成部分。
造成氧化铝和苛性碱的损失 结疤 影响产品质量
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氧化铁水合物在溶出过程中的行为
铝土矿中主要含有赤铁矿(a－Fe2O3)，菱铁矿 （FeCO3）针铁矿(a－FeOOH) 等。
所有赤铁矿全部残留在赤泥中，成为赤泥的重要组成部分。 针铁矿可以脱水为赤铁矿 菱铁矿（FeCO3）与铝酸钠溶液反应生成高度分散的氧化亚
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氧化钛水合物在溶出过程中的行为
铝土矿含钛矿物多以金红石和锐钛矿物存在。 氧化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠。
2NaOH+TiO2+aq=Na2O·TiO2·2H2O+aq
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氧化钛水合物在溶出过程中的行为
在溶出一水硬铝石时，氧化钛能引起氧化铝溶出率降低和氧 化钠损失，还在加热设备表面形成钛结疤。
一水软铝石，在相应的高温（高压）及高碱浓度下发 生反应： AlOOH＋2NaOH＋aq＝ 2NaAlO2 ＋aq
刚玉在一般工业高压溶出条件下与苛性钠不发生作用 而残留于赤泥中。
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氧化硅水合物在溶出过程中的行为
铝土矿中的氧化硅一般以石英(SiO2)，蛋白石(SiO2.nH2O)、高 岭石(Al2O3.2SiO2.2H2O)等形式存在。
无定形的蛋白石，不仅易溶于苛性碱溶液，而且还能溶于 碳酸钠溶液，其反应方程式如下：
SiO2.nH2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aq
SiO2.nH2O+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+CO2+aq
石英只有在较高温度下(150℃)，才开始和苛性碱溶液起反 应。
高岭石在50 ℃便开始与NaOH溶液显著作用。