氧化铝生产工艺教学(拜耳法)
拜耳法生产氧化铝工艺流程简介
拜耳法生产氧化铝工艺流程简介拜耳法适于处理高品位铝土矿,这是用苛性碱溶液在一定的温度下溶出铝土矿中的氧化铝的生产方法,具有工艺简单、产品纯度高、经济效益好等优点。
基本原理拜耳法的基本原理有两个。
一个是铝土矿的溶出；一个是铝酸钠溶液的分解。
溶出是用苛性碱溶液在一定的条件下（加石灰、碱浓度、温度、时间及搅拌等）溶出铝土矿中的氧化铝，反应为Al2O3·H2O+2NaOH=2NaAlO2+2H2OAl2O3·3H2O+2NaOH=2NaAlO2+4H2OSiO2+NaOH+NaAlO2=Na2O·Al2O3·2SiO 2·2H2O+H2O一水铝石或三水铝石溶解形成铝酸钠进入碱液中,而其它杂质不进入溶液中,呈固相存在,称赤泥。
三水铝石（Al2O3·3H2O）的溶解温度为105℃，一水硬铝石（α－Al2O3·H2O）为220℃,一水软铝石(γ－Al2O3·H2O)为190℃。
分解是利用NaAlO2溶液在降低温度、加入种子及搅拌的条件下析出固相Al(OH)3,分解反应为NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH 种子即为Al(OH)3,加入量(以Al2O3量计算)为溶液中Al2O3含量的一倍以上;温度控制为从75℃降到55℃;搅拌时间为60h左右。
所得Al(OH)3再经焙烧脱水变成Al2O3;并使Al2O3晶型转变,满足铝电解的要求,焙烧反应为Al2O3·3H2O 225℃γ－Al2O3·H2O + 2H2Oγ－Al2O3·H2O 500℃γ－Al2O3 + H2Oγ－Al2O3 900～1200℃α－Al2O3工艺流程及主要技术条件拜耳法的生产工艺主要由溶出、分解和焙烧三个阶段组成。
全流程主要加工工序为：矿石的破碎、均化及湿磨、高温高压溶出、赤泥分离洗涤、叶滤、种子分解、母液蒸发及氢氧化铝焙烧。
拜耳法氧化铝生产工艺
拜耳法氧化铝生产工艺
拜耳法是一种常用的氧化铝生产工艺，下面是关于拜耳法氧化铝生产工艺的相关介绍。
拜耳法氧化铝生产工艺是指以铝土矿为原料，经过研磨、酸溶、饱和、沉淀、烘干等步骤制取氧化铝。
其工艺流程主要包括酸溶、过滤、烧结、冷凝等步骤。
首先是酸溶步骤。
将铝土矿与稀硫酸进行反应，生成含铝酸化物的溶液，并增加碱性物质调节溶液的pH值。
接下来是过滤步骤。
将酸溶液通过过滤设备，过滤出固体残渣和液相。
固体残渣中含有未被反应的铝土矿及其他杂质。
然后是烧结步骤。
将过滤后的液相通过加热设备进行脱水，脱除溶液中的水分，得到氧化铝的烧结体。
最后是冷凝步骤。
将烧结体经过冷却设备，冷却至室温，并通过气体分离装置分离出其中的气体组分。
拜耳法氧化铝生产工艺具有以下特点：1. 原料成本低。
铝土矿是一种广泛存在的矿石资源，具有丰富的储量。
2. 生产效率高。
拜耳法可以高效地将铝土矿转化为氧化铝，生产效率高。
3. 产品质量稳定。
拜耳法制取的氧化铝质量稳定，符合工业生产的要求。
拜耳法氧化铝生产工艺在铝工业中得到广泛应用，且不断进行技术改进，提高生产效率和产品质量。
2——2拜耳法生产氧化铝-
这一反应叫“脱硅反应”，可能发生于溶出过程的各个阶段。 工业上，在矿浆进入预热器之前，进行预脱硅（ 95℃ 以上
保持6-8h）。
铝土矿中氧化铝的理论溶出率
★在高压溶出的条件下，进入赤泥中的方钠石型的含水铝 硅酸钠的组成大致相当于 Na2O*Al2O3*1.7SiO2*nH2O（n可 以大于2）。从式可知，每1kg的SiO2要结合1kg的Al2O3和 0.6kg的Na2O。
初 可 能 生 成 三 元 化 合 物 Na2O〃CaO〃SiO2
、
2Na2O〃8CaO〃5SiO2 和 4CaO〃Al2O3〃Fe2O3 作为中间产物，当 熟料冷却过快，这些中间产物来不及转变，仍保留在熟料中， 结果使碱和氧化铝的溶出率降低。如将熟料缓慢冷却，这些中 间产物就可分解转变为平衡产物 Na2O〃Al2O3 、 Na2O〃Fe2O3 和
2.2.铝土矿溶出
湿磨的铝土矿矿浆须经预热，再加热到溶出需要的温度（高于 溶液常压沸点），以进行高温高压溶出反应。
溶出工艺参数
三水铝石型矿石
140-160℃ 100- 130g/L-Na2O
一水软铝石型矿石
230-250 ℃ 180 -240g/L-Na2O
一水硬铝石型矿石
240-280 ℃ 180-250g/L-Na2O,须 添加石灰
1902 年 卡 帕 尔 提 出 用 碳 酸 钠 和 石 灰 石 与 铝 土 矿 烧 结
（CaO/SiO2 = 2 ），使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅
酸钙2CaO · SiO2 ，减轻氧化硅的危害。
对于低品位的铝土矿（ A/S大于3.5）可以采用碱 -石灰烧结法 处理。基本原理是将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰 石）配成炉料在高温（回转窑）下进行烧结得到固体铝酸钠 Na2O〃Al2O3 、使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅酸钙 2CaO〃SiO2, 而 氧 化 铁 与 纯 碱 化 合 成 可 以 水 解 的 铁 酸 钠 Na2O〃Fe2O3（NaOH和Fe2O3〃H2O），氧化钛生成不溶于水 的钛酸钙。用水或稀碱溶液溶出熟料，得铝酸钠溶液。经脱 硅净化的铝酸钠溶液用碳酸化分解法（向溶液中通入CO2）使 溶液中的氧化铝成氢氧化铝结晶析出。碳分母液经蒸发后返 回用于配制生料浆。
拜耳法生产氧化铝工艺流程简介
拜耳法生产氧化铝工艺流程简介拜耳法适于处理高品位铝土矿,这是用苛性碱溶液在一定的温度下溶出铝土矿中的氧化铝的生产方法,具有工艺简单、产品纯度高、经济效益好等优点。
基本原理拜耳法的基本原理有两个。
一个是铝土矿的溶出；一个是铝酸钠溶液的分解。
溶出是用苛性碱溶液在一定的条件下（加石灰、碱浓度、温度、时间及搅拌等）溶出铝土矿中的氧化铝，反应为Al2O3·H2O+2NaOH=2NaAlO2+2H2OAl2O3·3H2O+2NaOH=2NaAlO2+4H2OSiO2+NaOH+NaAlO2=Na2O·Al2O3·2SiO 2·2H2O+H2O一水铝石或三水铝石溶解形成铝酸钠进入碱液中,而其它杂质不进入溶液中,呈固相存在,称赤泥。
三水铝石（Al2O3·3H2O）的溶解温度为105℃，一水硬铝石（α－Al2O3·H2O）为220℃,一水软铝石(γ－Al2O3·H2O)为190℃。
分解是利用NaAlO2溶液在降低温度、加入种子及搅拌的条件下析出固相Al(OH)3,分解反应为NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH 种子即为Al(OH)3,加入量(以Al2O3量计算)为溶液中Al2O3含量的一倍以上;温度控制为从75℃降到55℃;搅拌时间为60h左右。
所得Al(OH)3再经焙烧脱水变成Al2O3;并使Al2O3晶型转变,满足铝电解的要求,焙烧反应为Al2O3·3H2O 225℃γ－Al2O3·H2O + 2H2Oγ－Al2O3·H2O 500℃γ－Al2O3 + H2Oγ－Al2O3 900～1200℃α－Al2O3工艺流程及主要技术条件拜耳法的生产工艺主要由溶出、分解和焙烧三个阶段组成。
全流程主要加工工序为：矿石的破碎、均化及湿磨、高温高压溶出、赤泥分离洗涤、叶滤、种子分解、母液蒸发及氢氧化铝焙烧。
拜耳法生产氧化铝工艺流程
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拜耳法生产氧化铝工艺流程
铝酸钠溶液
一、铝酸钠溶液的Al2O3与Na2O比值 铝酸钠溶液的 比值 铝酸钠溶液的Al 比值， 铝酸钠溶液的 2O3与Na2O比值，可以用来表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和 比值 程度以及溶液的稳定性，是铝酸钠溶液的一个重要特征参数。 程度以及溶液的稳定性，是铝酸钠溶液的一个重要特征参数。对此参数有两种表示 方法。 方法。 铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛性比值， 铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛性比值，符 号为MR。铝酸钠溶液中所含氧化铝与苛性碱的质量比用 表示。 表示。 号为 。铝酸钠溶液中所含氧化铝与苛性碱的质量比用Rp表示 MR与Rp之间的关系如下： 之间的关系如下： 与 之间的关系如下 MR=1.645/Rp 二、铝酸钠溶液的稳定性 所谓铝酸钠溶液的稳定性， 所谓铝酸钠溶液的稳定性，是指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。铝酸钠溶液过饱和程度越大，其稳定性也越低， 所需时间的长短。铝酸钠溶液过饱和程度越大，其稳定性也越低，影响铝酸钠溶液 稳定的主要因素是： 稳定的主要因素是： 铝酸钠溶液的Rp Rp值 在其他条件相同时，溶液的Rp值越大， Rp值越大 ⑴铝酸钠溶液的Rp值。在其他条件相同时，溶液的Rp值越大，其过饱和程度越 溶液的稳定性越低。 大，溶液的稳定性越低。 铝酸钠溶液的温度。当其他条件不变时， ⑵铝酸钠溶液的温度。当其他条件不变时，溶液的过饱和程度随温度的降低而 增大，因而溶液的稳定性减少，但是在30℃以下再降低温度， 30℃以下再降低温度 增大，因而溶液的稳定性减少，但是在30℃以下再降低温度，溶液的稳定性反而有 所增大。 所增大。
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拜耳法生产氧化铝蒸发车间PPT学习教案
错流：在蒸发过程中既有顺流又有逆流。如上图
其优缺点介于顺流和逆流之间。在生产过程中往往 采用Ⅲ-Ⅰ-Ⅱ、Ⅱ-Ⅲ-Ⅰ等多种流程交替作业，其 目的在于清洗蒸发器内的结疤，以提高蒸发效率， 减少汽耗，降低生产成本。
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3.2 我厂蒸发流程
对于高浓度循环母液的蒸发来说，先在六效降模式 蒸发器及三级闪蒸使溶液Na2O浓度达到230~245g/L， 然后通过强制蒸发至最终浓度(Na2O 280~320g/L）， 送入苛化工序进行排盐苛化。下图为六效逆流三级 闪蒸的管式降膜蒸发工艺。
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单效蒸发汽耗大，从溶液蒸发1kg水就 需要消耗不小于1kg的加热蒸汽。为了 减少汽耗，在工业生产中一般采用多 效蒸发。蒸发作业的效数越多，蒸汽 单耗越少，生产成本越低，但蒸汽的 节约程度越来越小，同时也带来了设 备费用的增加。因此，蒸发效数不能 增加太多。
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3.1多效真空蒸发的作业流程
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B)Ⅰ效蒸发器用表压为0.5MPa的饱和蒸汽加热， Ⅰ效至Ⅴ效二次蒸汽分别作用下一效蒸发器和 该效直接预热器的热源，第Ⅵ效（末效）蒸发 器的二次蒸汽经水冷器降温冷凝，其不凝气直 接进入真空泵，Ⅰ效和Ⅰ级溶液自蒸发器的二 次蒸汽依次用于加热Ⅰ效和Ⅱ效直接预热器的 溶液。新蒸汽冷凝水经三级冷凝水槽闪蒸降温 到100℃以下用泵送至合格热水槽，其二次蒸 汽分别于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ效蒸发器的二次蒸汽合并；
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3.2.2 六效逆流三级闪蒸的 管式降膜蒸发系统工艺的特点
1、管式降膜蒸发器传热系数高、效数多、汽耗低， 汽水比高；
2、Ⅰ效和Ⅱ效蒸发器进料，采用直接预热器预热， 分别用Ⅰ效及一级闪蒸器的二次蒸汽作热源，使溶 液预热到沸点后进料，提高了传热系数，改善了蒸 发的技术经济指标；
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：拜耳法：7<A/S；烧结法：3~3.5<A/S<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。
拜尔法用来处理低硅铝土矿（一般要求铝硅比7~10之间），特别是处理三水铝石型铝土矿的时候，具有流程简单、作业方便、能量消耗低、产品质量好、容易实现自动控制等优点。
拜耳法氧化铝制取工艺(含电解)
氧化铝生产工艺
拜耳法生产氧化铝
烧结法生产氧化铝
拜耳法生产氧化铝
拜耳法生产氧化铝工艺介绍
拜耳法生产氧化铝基本原理 拜耳法生产氧化铝工序
拜耳法生产氧化铝工艺流程
拜耳法生产氧化铝的基本原理
拜耳法生产氧化铝的基本原理是： （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。 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。 用反应方程式表示如下： Al2O3（1或3）H2O＋2NaOH＋aq2NaAl(OH)4＋aq
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
铝酸钠溶液
工业铝酸钠的主要成分是NaAl（OH）4、
拜耳法生产氧化铝工序
原矿浆制备
高压溶出 赤泥分离、洗涤 晶种分解 氢氧化铝分离、洗涤 氢氧化铝焙烧
原矿浆制备
原矿浆制备的工艺流程
矿石破碎 配矿 配碱 配石灰 原矿浆液固比调整 预脱硅
原矿浆制备工艺流程
原矿浆制备的主要设备包括：
带式输送机、球磨机、矿浆磨、螺旋分级机。
铝酸钠溶液诱导期
铝酸钠溶液的诱导期即过饱和铝酸钠溶液自发分解析 出氢氧化铝的时间长短。诱导期即是在开头一段时 间内溶液不发生明显的分解，在此期间溶液主要是 发生内部变化—离子聚合或晶核开始形成。 诱导期的长短取决于溶液的组成（浓度、αK杂质和温 度）等因素。αK和浓度高以及有机物等存在时，诱 导期长。添加晶种时也有诱导期，但诱导期的延续 时间比不添加种子时短得多。以至在晶种量较多时 延续时间只有几分钟甚至完全消失。
氧化铝生产工艺课程-电子教案(学习情境二)-文本
教学过程设计：一、资讯教师：布置任务1 .1原矿浆的制取操作提出问题1、铝酸钠溶液的苛性比值对生产指导的意义，生产上如何如控制苛性比值？2、生产上如何提高循环效率？3．配矿的作用是什么？对混矿质量要求的指标。
4．磨矿的作用是什么？5．影响球磨机生产率的因素有哪些？6．原矿浆配料计算中确定配碱量的依据是什么？7．浆液液固比和密度的关系式？8．生产中是怎样进行原矿浆配料控制的？9. 磨矿常见故障的发生原因与处理方法？知识准备原矿浆制备操作的基础知识1.1 铝酸钠溶液的特性参数1.1.1 铝酸钠溶液浓度的表示法(Al2O3)=50g/L，或(Na2O k)=150g/L。
1.1.2 铝酸钠溶液的特性参数—苛性比值苛性比值是碱法生产氧化铝的重要概念和指标，它表示铝酸钠溶液溶解氧化铝的饱和程度及溶液的稳定性。
铝酸钠溶液的苛性比值是指铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的量的比值。
符号表示为。
计算公式：===换算成质量浓度表示：=式中： n(Na2O k)、n(Al2O3)——铝酸钠溶液中苛性碱和氧化铝的量，mol。
、——铝酸钠溶液中苛性碱和氧化铝的量浓度，mol/L。
(Na2O k)、(Al2O3)——铝酸钠溶液中苛性碱和氧化铝的质量浓度，g/L。
62和102——铝酸钠溶液中Na2O和Al2O3的摩尔质量，g/mol。
1.2 Na2O—Al2O3—H2O系1.2.1 30℃下的Na2O—Al2O3—H2O三元系平衡状态图图1—1为30℃下Na2O—Al2O3—H2O三元系平衡状态图。
图1—1 30℃下Na2O—Al2O3—H2O三元系平衡状态图1.2.1.1 30℃下Na2O—Al2O3—H2O三元系平衡状态图中各点线的含义。
B点：溶液在此点会同时与三水铝石固相和含水铝酸钠固相保持平衡共存，是溶液对三水铝石和含水铝酸钠的饱和点。
C点：是含水铝酸钠（Na2O·A12O3·2.5H2O）和一水氢氧化钠（NaOH·H2O）同时与溶液保持平衡，是共饱点。
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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
第五章 铝土矿中氧化铝的溶出
铝土矿溶出动力学 液固多相反应
第五章 铝土矿中氧化铝的溶出
氧化铝溶出率 拜耳循环
氧化铝实际溶出率：铝土矿与NaOH反应实际溶出到溶液中的
赤泥沉降
赤泥洗涤
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
溶出矿浆的稀释及赤泥的分离洗涤
赤泥堆场
赤泥堆场
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
晶种分解 是拜耳法生产氧化铝的主要工序之一。对产品的质 量、产量以及全厂的技术经济指标有着重大影响。
工业生产中一般采用循环母液来溶出铝土矿，且添加石灰以加快
氧化铝水合物（特别是一水硬铝石）的溶出速度。
溶出过程的主要技术条件和经济指标：溶出温度、溶出时间、
Al2O3溶出率、碱耗、热耗等。
溶出工艺及技术条件的确定取决于铝土矿的化学成分和 铝土矿类型
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
200℃ MR=1.65
C D
A
AB线：溶出线 CD线：分解线
BC线：稀释线 DA线：蒸发线
拜耳循环：ABCDA
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
拜耳循环 拜耳循环
实际生产中与拜耳法循环的理想过程有差别
实际生产过程存在Na2O和Al2O3的化学损失和机械损失
溶出时因水分的蒸发和凝聚使溶液浓度改变 晶种分解过程添加的晶种带入母液使溶液的分子比有所提高
因此实际生产过程的拜耳循环各线段偏离理想位臵， 每次循环后必须补充所损失的碱，才能使母液的组成回复 到循环开始点A点，然后继续进行下一次循环。
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
晶种分解：就是将铝酸钠溶液降温，增大其过饱和度，再加入氢
氧化铝作晶种，并进行搅拌，使其析出氢氧化铝的过程。
晶种分解除得到氢氧化铝外，同时得到分子比较高种分母液，作为
溶出铝土矿的循环母液，从而构成拜耳法生产氧化铝的闭路循环。
晶种分解过程的主要技术指标：氧化铝浓度、分子比、分解初
温、终温、种子比、分解时间等。
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
氢氧化铝煅烧 拜耳循环
生产现场焙烧炉
焙烧炉平面图
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
种分母液的蒸发及一水碳酸钠的苛化
母液蒸发的目的：排除流程中多余的水分，保持循环系统中液量
的平衡，使母液蒸发浓缩到符合拜耳法溶出铝土矿配制原矿浆的要求。 同时排除溶液中的杂质盐类，进行苛化回收。
第五章 铝土矿中氧化铝的溶出
氧化铝的溶出行为：铝土矿所含氧化铝水合物在溶出条件下与循
环母液中的NaOH作用生成铝酸钠进入溶液中。是铝土矿溶出过程的 主要反应
Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq
溶出 分解
2NaAl(OH)4+aq
铝土矿类型不同溶出条件不同
液中所必须含有的碱量（不包括碱损失）
E
1
N
( MR ) m ( MR ) a N 0.608 [ ](t / t AO ) ( MR ) m ( MR ) a
循环效率和循环碱量 呈互为倒数关系
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
拜耳法的基本流程 1
物理性能都符合溶出要求的原矿浆。
原矿浆制备要求：
参与化学反应的物料要有一定细度 参与化学反应的物质之间要有一定 的配比和均匀混合
原矿浆制备是氧化 铝生产的第一道工 序，也是重要的工 序，影响着氧化铝 的溶出率、赤泥沉 降性能、种分分解 率以及氧化铝产量 等技术经济指标。
技术经济指标：氢氧化铝洗水量、料浆液固比，成品氢氧化铝含
水率、过滤机产能等。
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
氢氧化铝的分离与洗涤
平盘过滤机 转鼓过滤机
转鼓过滤机
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
氢氧化铝煅烧 拜耳循环
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
发浓缩后在高温下可用
来溶出新的一批铝土矿
化铝便呈氢氧化铝析出
实质： Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq
溶出 分解
2NaAl(OH)4+aq
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
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
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
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
溶液充分脱硅，避免过量SiO2影响产品质量，且把苛性碱的消耗减至 最少。
赤泥分离洗涤的目的
高压溶出后得到的是铝酸钠溶液和赤泥的混合浆液，为了获得纯 碱的铝酸钠溶液，必须从溶液中分离出赤泥。 分离后的赤泥附带有一部分铝酸钠溶液，为了减少Al2O3和Na2O 的损失，需要对赤泥进行洗涤。
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
溶出矿浆的稀释及赤泥的分离洗涤
衡量分解过程效率的技术经济指标：种分分解率、分解槽单
位产能，Al(OH)3的质量。砂状氧化铝要求的物理性能主要取决于种分 过程的控制。
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
晶种分解
分解槽
分解槽
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
溶出过程的表观活化能83.8kJ/mol，逆反应的活化能
为54.6kJ/mol。溶出过程处于表面化学反应控制阶段
第五章 铝土矿中氧化铝的溶出
铝土矿溶出 铝土矿溶出过程的要求
尽可能高的Al2O3溶出率
Na2O化学损失尽可能低 溶出液具有足够的硅量指数 溶出液具有低的分子比 循环母液具有高的分子比和Na2O浓度
L/O/G/O
氧化铝生产工艺
金会心
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
拜耳法的原理
拜耳法是由K.J.拜耳1889来自1892年提出而命名。用 于处理高铝硅比铝土矿，特别是三水铝石型铝土 矿，流程简单，产品质量好，得以广泛应用
溶出过程 分解得到的母液，经蒸
晶种分解过程
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程 原料堆取
翻车机：主要用于原料的装卸
斗轮式堆取料机： 主要用于原料的混合。
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
湿磨：从母液蒸发工序送来的蒸发母液，通过碱液泵送到管磨与按
比例分配下料的铝土矿，石灰及干燥的碱粉一道进入磨机桶体进行湿磨， 管磨产出的原矿浆通过输送系统输送到料浆槽。
2 原矿浆制备 高压溶出 溶出矿浆的稀释及 赤泥的分离洗涤 晶种分解 氢氧化铝的分离与洗涤 氢氧化铝煅烧 种分母液的蒸发及 一水碳酸钠的苛化
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第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
原矿浆制备 拜耳循环