氧化铝生产工艺复习资料

铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的原料，主要成分为Al 2O 3，SiO 2，Fe 2O 3，TiO 2等，氧化铝主要以三水铝石，一水软铝石，或一水硬铝石状态存在，按氧化铝水合物类型可分为三水铝石型，一水软铝石型，一水硬铝石型或各种混合型

衡量铝土矿质量的标准为:铝硅比、氧化铝含量、矿物类型。铝硅比是指矿石中Al 2O 3含量与SiO 2含量的质量比. 我国铝土矿的主要特点:是高铝、高硅、低铁的一水硬铝石型铝土矿。

生产氧化铝的方法:有碱法、酸法、酸碱联合法、热法。在工业上得到应用的只有 碱法 ，其重要的中间产物是铝酸钠溶液；碱法生产氧化铝主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法，联合法流程有串联、并联和混联。

电解炼铝用的氧化铝必须在氧化铝的纯度和氧化铝的物理性质上符合一定的质量要求。

硅量指数是指铝酸钠溶液中Al 2O 3与SiO 2的质量比，以A/S 表示。

拜耳法的循环效率指一吨Na 2O 在一次拜耳法循环中所产出的Al 2O 3的量（吨），用E 表示，E 的数值越高说明碱的利用率越好。E=1.645×(MR m -MR a )/MR m ·MR a 拜耳法的循环碱量:指生产一吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量（不包括碱损失），它是循环效率的倒数。 铝酸钠溶液的分子比（苛性比值）是指:铝酸钠溶液中Na 2O 与Al 2O 3的摩尔比，它表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度和稳定性。MR=1.645×[Na 2O]/[Al 2O 3] 铝酸钠溶液中的碱分为:苛性碱NaO k 、碳酸碱NaO c 和硫酸碱NaO s :苛性碱NaO k 和碳酸碱NaO c 的和称为全碱NaO T 氧化铝实际溶出率：铝土矿与NaOH 反应实际溶出到溶液中的Al 2O 3量与铝土矿中Al 2O 3总量之比

氧化铝理论溶出率：理论上矿石中可以溶出的Al 2O 3量与矿石中Al 2O 3总量之比。

氧化铝相对溶出率：氧化铝实际溶出率与理论溶出率之比

赤泥的产出率：每处理1t 铝土矿所生成的赤泥量

碱耗：铝土矿溶出过程，每溶出1tAl 2O 3所损失的碱量

铝酸钠溶液的稳定性通常是用从过饱和的铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短来衡量的。

配料分子比指:预期矿石中Al 2O 3充分溶出时，溶出液所应达到的分子比

氢氧化铝晶粒附聚：就是在范德华力、自粘力、附着力以及毛细管力和物质之间的紧密接触而形成的表面张力等力的作用下，氢氧化铝晶粒自发和定向的连接在一起的现象。

拜耳法溶出工艺目前分为:压煮器和管道化两大类溶出技术，其中管道化溶出技术是目前比较先进的溶出技术，根据我国一水硬铝石铝土矿的溶出特点，我国形成了具有自主知识产权的管道预热-停留罐溶出技术

一水碳酸钠的苛化是在拜耳法生产过程中，由于苛性碱与矿石中的碳酸盐以及空气中的二氧化碳作用的结果，母液每一次循环都有一部分苛性碱变成了一水碳酸钠。使这部分一水碳酸钠从新变成苛性碱称为一水碳酸钠的苛化。

熟料溶出的副反应指在熟料溶出过程中赤泥中的原硅酸钙2CaO·SiO 2可以与铝酸钠溶液发生一系列的化学反应，使已溶出来的Na 2O 和Al 2O 3又有一部分重新转入赤泥而损失。这些反应称为二次反应或副反应。二次反应所造成的Na 2O 和Al 2O 3的损失称为二次反应损失或副反应损失。 熟料溶出二次反应的主要产物是 水合铝硅酸钠、水化石榴石。

我国碱石灰烧结法采用:低苛性比值、高碳酸钠浓度、二段磨料溶出工艺。 碱比、钙比：碱石灰烧结法生料配方中，[N]/([A]+[F])称为碱比；[C]/[S]称为钙比。

饱和配方是指在烧结法配料过程中采用碱比等于1，钙比等于2的炉料配方称为饱和配方。在碱石灰烧结法生产氧化铝时，我国采用低碱高钙配方，这和我国生料掺煤工艺相符合。

判断熟料质量好坏的标准有:标准溶出率、熟料的密度和粒度、负二价硫含量S 2-。衡量熟料溶出过程好坏的标志是净溶出率

回转窑熟料烧结时，根据物料沿窑长的温度变化分为窑体分为:烘干带、预热带、分解带、烧成带、冷却带五个带。 烘干带：脱附着水干燥。

窑气800→250℃，炉料80 →200℃ 预热带：脱结晶水，Na 2SO 4开始分解 窑气1200→800℃，炉料200 →750℃ 分解带:Na 2CO 3+Al 2O 3→ Na 2O•Al 2O 3+CO 2↑ Na 2CO 3+Fe 2O 3→ Na 2O•Fe 2O 3+CO 2↑

Na 2CO 3+Al 2O 3•2SiO 2→ Na 2O•Al 2O 3•2SiO 2+ CO 2↑

窑气1400→1200℃，炉料750 →1200℃ 烧成带:

2CaO+Na 2O•Al 2O 3•2SiO 2→Na 2O•Al 2O 3+2CaO•SiO 2

窑气1500℃以上 ，炉料1250-1300℃ 冷却带：熟料逐渐冷却到900-1000 ℃ 左右经下料口进入冷却机

碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理

将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料，在回转窑内进行高温烧结，炉料中的Al 2O 3与Na 2CO 3反应生成易溶于水或稀碱溶液的铝酸钠 (Na 2O •Al 2O 3)，杂质氧化铁生成易水解的铁酸钠(Na 2O •Fe 2O 3)，二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的原硅酸钙(2CaO •SiO 2)和钛酸钙(CaO •TiO 2) 。将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na 2O·Al 2O 3便进入溶液，Na 2O·Fe 2O 3水解放出碱，原硅酸钙(2CaO •SiO 2)和钛酸钙(CaO •TiO 2)不溶进入赤泥，从而实现杂质矿物与有用矿物的分离。

%

100)/()/)/(%100A Q A Q A Q ⨯-=

⨯-=

（S A S A S A η%100)/A 1

1%100A ⨯-

=⨯-=

S

A

S

（η%1001

)/)/()/⨯--==（（S A S A S A ηηηS

S

=

η

)/kg 1

/608

100008.60][O tAl O Na S A S A S O Na （-=⨯-=

%100Al CaO CaO Al Al ⨯⎪⎪⎪⎪⎪

⎭

⎫

⎝⎛

-=O O O η