氧化铝-烧结法
氧化铝生产工艺(碱石灰烧结法)
12CaO·7Al2O3，CaO·Al2O3，3CaO·5Al2O3， 12CaO·7Al2O3和CaO·Al2O3 可以溶于碳酸钠溶液，对氧化铝生产有意义。 可以溶于碳酸钠溶液，对氧化铝生产有意义。 制取同时含铝酸钠和铝酸钙的熟料是不合理的。因为 制取同时含铝酸钠和铝酸钙的熟料是不合理的。因为: 溶出铝酸钙时，溶出液中 浓度不应超过70g/L，Na2Oc浓 溶出铝酸钙时，溶出液中Al2O3浓度不应超过 ， 度为50-60g/L 度为 溶出铝酸钠熟料时，溶出液中 浓度为120g/L，Na2Oc浓 溶出铝酸钠熟料时，溶出液中Al2O3浓度为 ， 度小于40g/L 度小于 熟料烧结时， 数量足以和Al 化合时， 熟料烧结时，当Na2CO3数量足以和 2O3化合时，铝酸钙不至 于生成，而生成铝酸钠。 于生成，而生成铝酸钠。
第13章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程 章
学习要求 掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理 掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的工艺流程 熟悉碱石灰烧结法生产氧化铝的主要设备
第13章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程 章 碱石灰烧结法的原理
将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料， 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 窑内进行高温烧结，炉料中的Al2O3与Na2CO3反应生成易溶于水 或稀碱溶液的铝酸钠 (Na2O•Al2O3)，杂质氧化铁生成易水解的铁 Al 酸钠(Na 酸钠(Na2O•Fe2O3)，二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的原硅酸 Fe (CaO•TiO 钙(2CaO•SiO2)和钛酸钙(CaO TiO2) 。 (2CaO SiO 和钛酸钙(CaO 将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na Al 便进入溶液， 将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na2O·Al2O3便进入溶液， 水解放出碱，原硅酸钙(2CaO (2CaO•SiO Na2O·Fe2O3水解放出碱，原硅酸钙(2CaO SiO2)和钛酸钙 Fe (CaO•TiO 不溶进入赤泥。 (CaO TiO2)不溶进入赤泥。
工业氧化铝生产工艺
工业氧化铝生产工艺工业氧化铝是以铝矿石为原料，通过一系列工艺步骤加工而成的一种重要工业原料。
它具有高熔点、耐磨性强、化学稳定等优点，被广泛应用于电子、陶瓷、玻璃、医药、化工等多个行业中。
下面将介绍一般工业氧化铝的生产工艺。
一、铝矿石的选矿工业氧化铝的原料主要是含铝矿石，如赤铁矿、脱硅赤铁矿、高岭土等。
在选矿过程中，首先需要将矿石经物理或化学方法进行破碎、磨矿，以便提高矿石中的铝含量。
然后通过浮选、重选等方法，将矿石中的非铝矿物分离。
最后，经过干燥、研磨等工艺步骤，得到细粉末的铝酸盐。
二、铝酸盐的烧结将铝酸盐通过烧结工艺进行加热，使其结晶成纯净度较高的氧化铝。
一般的烧结工艺有制砂法、烧结法、酸法等。
制砂法是将铝酸盐粉末与其他辅助原料混合，并通过热处理，使其烧结成球形的粒子。
烧结法是将铝酸盐粉末进行加热，使其结晶成固态的氧化铝颗粒。
酸法是将铝酸盐溶液加入盐酸或硫酸中反应，得到氧化铝沉淀。
三、氧化铝的粉磨和分级经过烧结工艺得到的氧化铝颗粒尺寸较大，需要经过粉磨和分级工艺进行加工，使其具备所需的颗粒粒度和颗粒形状。
粉磨一般采用球磨机、棒磨机等设备，通过不同的研磨介质和研磨时间，使得颗粒变得更加细小。
分级则通过风力或震荡筛进行，将不同尺寸的颗粒分离出来，得到粒度均匀的氧化铝粉末。
四、氧化铝的综合加工得到粉末状的氧化铝后，还需要进行综合加工，以得到符合使用要求的工业氧化铝产品。
一般综合加工工艺包括漂白、除铁、筛分、烘干、包装等环节。
漂白是为了去除粉末中的杂质，提高纯度。
除铁是为了去除粉末中的杂质铁，以免对产品造成影响。
筛分是将粉末分为不同颗粒大小的产品，以满足不同用户的需求。
烘干是为了去除粉末中的水分，提高产品的稳定性和储存期限。
最后，经过包装工艺，将氧化铝产品打包，以便储存和运输。
以上是一般工业氧化铝的生产工艺。
不同的原料和工艺要求可能会有所差异，但总体的流程和步骤大致相同。
工业氧化铝的生产过程需要严格控制各个环节的参数和条件，以确保产品的质量和性能。
氧化铝冶炼工艺流程简介
氧化铝的主要冶炼工艺介绍氧化铝的冶炼工艺大致可以分为烧结法、拜耳法和烧结-拜耳联合法等。
一、烧结法1.1烧结法的基本原理将铝土矿与一定数量的纯碱、石灰（或者石灰石）、配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时固体铝酸钠便进入溶液，铁酸钠水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。
在用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝，经过焙烧后产出氧化铝。
分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液经过蒸发后返回配料。
1.2烧结法工艺过程简述烧结法生产氧化铝有生料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离以及洗涤、粗液脱硅、精液碳酸化分解、氢氧化铝的分离以及洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。
生料浆制备：将铝土矿、石灰（或石灰石）、碱粉、无烟煤以及碳分母液按一定的比例，送入原料磨中磨制成生料浆，经过料浆槽的三次调配成各项指标合格的生料浆，送熟料窑烧结。
熟料烧结：配合格的生料浆送入熟料窑内，在1200℃-1300℃的高温下发生一系列的物理化学变化，主要生产使氧化硅和石灰化合成不溶于水的熟料。
熟料窑烧结过程通常在熟料窑（回转窑）内进行，氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝和纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，并且烧至部分熔融，冷却后成外观为黑灰色的颗粒状物料即熟料。
熟料溶出：熟料经过破碎达到要求的粒度后，用稀碱溶液（生产上称调整液），在湿磨内进行粉碎性溶出，有用成分氧化铝和氧化钠进入溶液，成为铝酸钠溶液，而杂质铁和硅则进入赤泥。
赤泥分离和洗涤：为了减少溶出过程中的化学损失，赤泥和铝酸钠溶液必须快速分离，为了回收赤泥附液中所带走的有用成分氧化铝和氧化钠，将赤泥进行多次反向洗涤再排入堆场。
氧化铝粉低温烧结工艺生产实践
氧化铝粉低温烧结工艺生产实践摘要：氧化铝粉具有较高的表面自由，想要达到整体晶格稳定，提高制备质量，低温烧结技术是关键，因此，本文主要分析氧化铝粉低温烧结工艺生产实践。
关键词：氧化铝粉；低温；烧结工艺；生产实践引言氧化铝材料功能在很大程度上由原料与烧制温度硬性，通过分析从而证明低温烧结工艺能够有效提高氧化铝材料质量。
1、概述高品质氧化铝是当今世界快速发展的新材料之一，可制备耐火材料、透明陶瓷、锂电池隔謝料、高性能陶瓷、人造宝石和精密抛光材料及半导体材料等产品。
目前，高品质氧化错的应用前景广阔，发展潜力巨大，但我国生产的高品质氧化错与国外知名公司（例如日本“住友”、日本“大明化学＂和法国“Baikowski”等）相比还存在较大的差距，主要表现在国内产品的纯度、粒度和分散性不能满足市场需求。
利用拜耳法生产的工业氧化错存在同样的问题：颗粒粗大、纯度低、钠含量高，严重制约了氧化钥产品的应用。
氢氧化错产品是拜耳法制备氧化钥的中间原料，氢氧化铝粉体原料的品质（粒度和纯度）直接影响氧化铭产品的品质，因此制备高品质氢氧化错产品是制备高品质氧化错的关键。
氢氧化错中氧化纳含量有３种：①晶格碱，水无法洗去；②挂酸钠结合喊，此部分喊含量极少，主要由精液脱桂指数决定；（SAH附碱，主要由平盘的洗漆效果决定。
夹杂在氢氧化钥水合物中的钠在烧结过程中会形成高铝寧钠（xNa2O*yAI2203），降低a－AI203的转化率和活率，进而影响麟产物氧化钥的物化性能。
因此，除去氢氧化钥中的钠已成为制备高纯氧化错工艺中的重飘节。
目前，制备高纯氧化错除钠主要有以下方法：①4氢氧化错烧结环节中加入除钠剂。
烧结过程中，加入除钠剂与钠反应形成易挥发的化合物，但在此过程中释放氟化物等有害气体，污染环境，工作条件恶化。
②s氢氧化水热电过程添加剂，目前主要年龄耐药是水溶液酸性物质，清洗氢氧化键。
但是在现有文献中，单一酸洗方法一般只能在02%左右的水平上去除裸露，制造的高纯氧化密钥难以获得99%以上的纯度。
烧结法生产氧化铝溶出及副反应研究
烧结法生产氧化铝溶出及副反应研究白鹏翔（神华准能资源综合开发有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 ０１０３００）摘 要：采用烧结法生产氧化铝，熟料中原硅酸钙含量较高，高压溶出时同铝酸钠溶液发生反应，造成Ａｌ２Ｏ３和Ｎａ２Ｏ进入白泥导致氧化铝、苛性钠溶出率下降，副反应也无法避免。
本文以中铝中州分公司熟料为实验原料，通过对比试验，对烧结法生产氧化铝熟料溶出时间、溶出温度、溶出液液固比及碳酸钠浓度等因素进行了研究，得出烧结法生产氧化铝最佳溶出条件。
关键词：氧化铝；烧结法；副反应；溶出率；铝酸钠中图分类号：ＴＦ８２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１６）２３－００２９－３Research of dissolution and side reaction in alumina sintering productionBAI Peng-xiang（Ｓｈｅｎｈｕａ Ｚｈｕｎｎｅｎｇ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｅｒｄｏｓ ０１０３００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｃａｌｃｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ， ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｃａｌｃｉｎｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ｃｌｉｎｋｅｒ ｃｅｎｔｒａｌ ｐｌａｉｎｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ， ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒｅａｃｔ ｗｉｔｈ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， Ａｌ２Ｏ３ ａｎｄ Ｎａ２Ｏ ｉｎｔｏ ｗｈｉｔｅ ｃｌａｙ ｔｏ ａｌｕｍｉｎａ， ｃａｕｓｔｉｃ ｓｏｄａ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ， ｔｈｅ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｖｅｎｔ ｉｓ ｕｎａｂｌｅ ｔｏ ａｖｏｉｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｈａｌｃｏ ｚｈｏｎｇｚｈｏｕ ｂｒａｎｃｈ ｃｌｉｎｋｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｔｅｓｔ， ｆｏｒ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｌｕｍｉｎａ ｃｌｉｎｋｅｒ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｌｉｑｕｉｄ ｌｉｑｕｉｄ ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ， ｃａｌｃｉｎｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ｂｅｓｔ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Keywords: ａｌｕｍｉｎａ； ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ； ｓｉｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ； ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ； ｓｏｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ1 烧结法生产氧化铝溶出概述1.1 国内氧化铝生产现状我国是铝土资源大国，且大部分铝土矿为一水硬铝石型铝土矿，占全国总量的99%以上，铝硅比通常在4~7[1]，不适合拜耳法生产氧化铝，针对一水硬铝石型铝土矿，国内大部分企业普遍采用烧结法。
氧化铝生产方法简介
工艺简介1常规拜耳法用苛性碱液直接浸取铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液的氧化铝生产方法。
这种方法流程简单，能耗低，产品质量高，是国际上普遍采用的一种氧化铝生产方法。
目前世界上90%以上的氧化铝是由该法生产的。
由于矿石中的氧化硅在溶出过程中与铝酸钠溶液反应生成铝硅酸钠进入赤泥造成碱和氧化铝的消耗，故该法仅适于含活性氧化硅量较低的铝土矿。
2石灰拜耳法石灰拜耳法是指在拜耳法生产工艺的溶出过程中添加与常规量相比过量石灰的生产方法。
石灰拜耳法生产氧化铝工艺，是针对品位相对较低的矿石，为了使其能采用较简单经济的拜耳法生产，在溶出过程中添加过量石灰，使矿石中的大部分硅以水化石榴石（3CaO·Al2O3·nSiO2·(6-2n)H2O）的形式析出，减少生成含水铝硅酸钠（Na2O·Al2O3·1.7SiO2·2H2O）导致的Na2O损失。
石灰拜耳法生产氧化铝工艺的主要特点是可以大幅度降低化学碱耗。
石灰拜耳法和常规拜耳法的主要区别在于前者的石灰添加量大。
在拜耳法溶出过程中，随着石灰添加量的增加，溶出赤泥Na2O/SiO2迅速下降，达到降低化学碱耗的目的。
但是，随着石灰添加量的增加，溶出赤泥Al2O3/SiO2则呈上升趋势，使Al2O3回收率下降，还会因为赤泥量增大而使赤泥附碱损失较为明显。
3选矿拜耳法选矿拜耳法，对氧化铝工艺而言就是常规的拜耳法。
拜耳法加上选矿二字，因其所用铝土矿是来自选矿提升铝硅比后的选精矿。
选矿拜耳法是针对中国铝土矿A/S比较低的特点，直接采用常规拜耳法生产不经济的现实情况而开发的一项新的氧化铝生产新工艺。
选矿拜耳法是通过选矿的方法将铝土矿中的含铝矿物与含硅矿物有效地分离，从而提高含铝矿物的A/S，使得高A/S的选精矿能够用拜耳法经济地处理。
这种选矿与拜耳法联合生产氧化铝的方法就是选矿拜耳法。
由于选矿尾矿不能得到充分利用，因此选矿拜耳法的Al2O3回收率较低，矿耗较高，其经济性在很大程度上取决于矿耗、矿石和苛性碱的价格。
氧化铝生产工艺(碱石灰烧结法).
第14章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应
固相反应：是以固体物质中质点的相互交换（扩散）来实现的，是在
远低于原料及最终产物熔点的温度下进行。铝土矿熟料烧结过程是固态 反应过程。 A固→A气， A固+X固→AX液， A气+B固→AB固 AX液+B固→AB固+X固
熟料烧结过程是复杂的多相固相反应过程，硅酸盐和铝酸盐的形成 都是经过各种中间相最后形成熟料的矿物组成。固态物质开始烧结的温 度与其熔点间存在大致一定的规律： 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
酸钠溶液中最稳定的形态，结晶应该粗大
熟料应有一定的强度和气孔率
第14章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应
判断熟料质量好坏的标准
标准溶出率：熟料中的Al2O3和Na2O在 反应烧结强度和气孔率。 标准溶出条件下的溶出率。 密度：烧结法厂1.2-1.3g/L;联合法厂 标准溶出条件：是为了使熟料中可溶性 2->0.25%的熟料是黑心多孔，质量好； S 1.2-1.45g/L 的 Al2O3和Na2O能够全部溶出来，而且 S2-<0.25%的熟料黄心或粉状黄料，质量 不再进入赤泥而制定的溶出条件。 粒度：粒度应均匀， 30-50mm。 差。 烧结法厂：ηA标>96%，η N标>97%；
第13章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程
碱石灰烧结法的主要工序
生料浆的制备（原料准备） 熟料烧结 熟料溶出 铝酸钠溶液脱硅 碳酸钠分解 氢氧化铝分离、洗涤 氢氧化铝焙烧
碳分母液蒸发
第14章 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应
烧结法生产氧化铝
总述 拜尔法只适宜处理优质铝土矿，这是由于原理决定的。随着优质矿石的减少和 矿石品位的降低，烧结法的优势渐渐显露出来。特别是处理高硅铝土矿更 加行之有效，因为矿石中的二氧化硅主要转变为原硅酸钙。特别是处理我 国独特的一水硬铝石。可以获得较低的碱耗和较高的铝氧回收率。 分述 （一）烧结法生产氧化铝的工艺流程图（下页） 烧结法生产氧化铝的基本原理 : 将铝土矿与一定数量的纯碱、石灰（或石灰 石）、配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原 硅酸钙，氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化 合成可以水解的铁酸钠，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时固体铝酸 钠便进入溶液，铁酸钠水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入 赤泥。在用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝，经过培烧后产 出氧化铝。分离AH后的母液成为碳分母液经过蒸发后返回配料。所以烧结 法的碱也是循环使用的。
烧结法生产氧化铝
粗液脱硅 熟料溶出过程中，原硅酸钙不可避免的与溶液发生反应，造成粗液中会有 5~6G/L的SIO2，这部分杂质将影响成品氧化铝的质量。为了保证产品质量，粗液必 须进行专门的脱硅处理，制成精液，使其中的SIO2含量降到0.2以下。脱硅后的固体 产物称硅渣。硅渣及其附液中含有相当数量的有用成分，所以要返回配料加以回收。 精液碳分 是在碳酸化分解槽中进行的，连续不断的往其中通入二氧化碳气体，可以 使铝酸钠溶液分解析出AH，生产上称碳酸化分解，有部分精液要添加种子进行晶种分 解，以制得种分母液，来提高精液的苛性化系数。 AH分离和洗涤 分解后的AH浆液送去沉降分离，并按颗粒大小进行分级，细颗粒做 晶种，粗颗粒经过洗涤后送去烧制AH。分离后的母液（有种分和碳分）送去蒸发浓缩。 返回配料。 AH焙烧 AH还有部分附着水和结晶水，在循环炉内经过高温脱水并进行一系列的晶 型转变，制得AO。 母液蒸发 是将分离后的母液（有种分和碳分），在这里称为蒸发原液经过蒸发器浓 缩为符合配料要求的蒸发母液。返回配料使用，在蒸发的过程中，又浓缩了流程中的 水分，是液量保持了平衡，避免了生产中液产氧化铝的工艺流程图：
氧化铝陶瓷的烧结
氧化铝陶瓷的烧结摘要：随着科学技术与制造技术日新月异的发展，氧化铝陶瓷在现代工业中得到了深入的发展和广泛的应用。
本文就氧化铝陶瓷的烧结展开论述。
主要涉及原料颗粒和烧结助剂两方面，以获得性能良好的陶瓷材料，对满足工业生产和社会需求有非常重要的意义。
关键词：氧化铝；原料颗粒；烧结助剂；1 引言在科学技术和物质文明高度发达的现代社会中，人类赖以制成各种工业产品的材料实在千差万别，但总体包括起来，无非金属、有机物及陶瓷三大类[1]。
氧化铝陶瓷是目前世界上生产量最大、应用面最广的陶瓷材料之一，具有机械强度高、电阻率高、电绝缘性好、硬度和熔点高、抗腐蚀性好、化学稳定性优良等性能，而且在一定条件下具有良好的光学性和离子导电性。
基于Al2O3陶瓷的一系列优良性能，其广泛应用于机械、电子电力、化工、医学、建筑以及其它的高科技领域[2]。
在氧化铝陶瓷的生产过程中, 无论是原料制备、成型、烧结还是冷加工, 每个环节都是不容忽视的。
目前氧化铝陶瓷制备主要采用烧结工艺[3]，坯体烧结后，制品的显微结构及其内在性能发生了根本的改变,很难通过其它办法进行补救。
因此，深入研究氧化铝陶瓷的烧结技术及影响因素，合理选择理想的烧结制度确保产品的性能、分析烧结机理、研究添加剂工作机理等对氧化铝陶瓷生产极有帮助，为氧化铝陶瓷的更广泛应用提供理论依据，为服务生产和社会需要非常重要。
2 氧化铝陶瓷简介Al2O3是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一，具有一系列优良的性能[4]。
Al2O3陶瓷通常以配料或瓷体中的Al2O3的含量来分类，目前分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料。
由于其烧结温度高达1650℃~1990℃，透射波长为1μm~6μm，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚，利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系Al2O3按含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种，有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。
氧化铝生产工艺流程课件-PPT
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工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝。
酸法生产氧化铝
酸法生产氧化铝就是用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸处 理铝矿石，得到含铝盐溶液，然后用碱中和这些盐溶 液，使铝成氢氧化铝析出，焙烧氢氧化铝或各种铝盐 的水合物晶体，便得到氧化铝。
用酸法处理铝矿石时，存在于矿石中的铁、钛、钒、 铬等杂质与酸作用进入溶液中，这不但引起酸的消耗， 而且它们与铝盐分离比较困难。氧化硅绝大部分成为 不溶物进入残渣与铝盐分离，但有少量成为硅胶进入 溶液，所以铝盐溶液还需要脱硅，而且需要昂贵的耐 酸设备。
铝土矿中的硅是碱法处理铝土矿制取氧化 在于溶液中。
精制粗液的设备目前在工业生产上大都采用叶滤机。 如果转速太慢，将降低窑的产能。
铝过程中最有害的杂质，铝土矿的铝硅 (1) 铝同氧的反应，生成Al2O3即:
拜耳法生产氧化铝的基本原理
比是衡量铝土矿质量的主要指标之一。 阴极碳块中的温度在很大程度上受阴极钢棒传热的影响，它是槽底部的一个重要散热通道，欲减少其散热量，应该加强所在部位的保
温能力。 目前，氧化铝厂熟料湿磨溶出使用的球磨机得比较多的有格子球磨机、溢流型球磨机、圆锥球磨机。
铝硅比是指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅 （3）因不易产生过磨现象，溶出后赤泥为黑绿色，细度均匀适中，改善了赤泥沉降性能，提高了沉降槽的产能，同时可降低溶出过程
第四章碱石灰烧结法生产氧化铝
ΔG=148.06+0.00544TlnT-0.0205T, kJ/mol
形成条件：
1. 温度：500~700℃开始，800℃完全，升温 加速，1100℃1小时内完成； 2. [Na2CO3]/[Al2O3] ≧1
（过量的Na2CO3不分解）
铝酸盐炉料烧结过程
- 主要物理化学反应 1. Al2O3的行为；
2.
3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
SiO2的行为；
Fe2O3的行为； MgO的行为和TiO2的行为； 硫的危害和防治； 氟化物的影响； Na2O· 2O3–Na2O· 2O3 –2CaO · 2系； Al Fe SiO CaO – Al2O3 –SiO2系; 机理和影响因素
碱石灰烧结法的基本流程
基本流程的工艺过程和条件(九个工序，六个比)： 九个工序：生料浆制备；熟料烧结；熟料溶出；赤 泥分离及洗涤；粗液脱硅；精液碳酸化分解；氢氧
化铝分离与洗涤；氢氧化铝的煅烧；分解母液蒸发
浓缩 六个比：碱比(Na2CO3/Al2O3+Fe2O3)；钙比 (CaO/SiO2)；铝硅比(A/S)；铁铝比(F/A)；生料浆液 固比；溶出液固比
1916年提出石灰石+矿石的两成分烧结法;
1936-1940年前苏联科学家对烧结法进行了完善和改 进,日臻成熟。
Al2O3
NaOH
NaAl(OH)4
SiO2 Bayer法铝硅分离
Al2O3
NaOH or Na2CO3+CaO
Na2SiO2(OH)2+含硅化合物沉淀
Na2O.Al2O3 2CaO.SiO2
铝酸盐炉料烧结过程
氧化铝陶瓷的低温烧结技术
氧化铝陶瓷的低温烧结技术氧化铝陶瓷是一种以Ａｌ２Ｏ３为主要原料，以刚玉（α—Ａｌ２Ｏ３）为主晶相的陶瓷材料。
因其具有机械强度高、硬度大、高频介电损耗小、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能，以及原料来源广、价格相对便宜、加工制造技术较为成熟等优势，氧化铝陶瓷已被广泛应用于电子、电器、机械、化工、纺织、汽车、冶金和航空航天等行业，成为目前世界上用量最大的氧化物陶瓷材料。
然而，由于氧化铝熔点高达２０５０℃，导致氧化铝陶瓷的烧结温度普遍较高（参见表一中标准烧结温度），从而使得氧化铝陶瓷的制造需要使用高温发热体或高质量的燃料以及高级耐火材料作窑炉和窑具，这在一定程度上限制了它的生产和更广泛的应用。
因此，降低氧化铝陶瓷的烧结温度，降低能耗，缩短烧成周期，减少窑炉和窑具损耗，从而降低生产成本，一直是企业所关心和急需解决的重要课题。
目前，对氧化铝陶瓷低温烧结技术的研究工作已很广泛和深入，从７５瓷到９９瓷都有系统的研究，业已取得显著成效。
表一是已实现的各类氧化铝陶瓷低温烧结情况。
表中低温烧结氧化铝陶瓷的各项机电性能均达到了相应瓷种的国家标准，甚至中铝瓷在某些技术标准上超过高铝瓷的国标，如中科院上海硅酸盐研究所研制的１３６０℃烧成的８５瓷，其抗弯强度超过９９％Ａｌ２Ｏ３陶瓷的国标，各项电性能都优于９５％Ａｌ２Ｏ３瓷的国标；Ａｌ２Ｏ３含量分别为９０％和９５％的低温烧结陶瓷，其机电性能都优于９５瓷及９９瓷的国标。
纵观当前各种氧化铝瓷的低温烧结技术，归纳起来，主要是从原料加工、配方设计和烧成工艺等三方面来采取措施，下面分别加以概述。
一、通过提高Ａｌ２Ｏ３粉体的细度与活性降低瓷体烧结温度。
与块状物相比，粉体具有很大的比表面积，这是外界对粉体做功的结果。
利用机械作用或化学作用来制备粉体时所消耗的机械能或化学能，部分将作为表面能而贮存在粉体中，此外，在粉体的制备过程中，又会引起粉粒表面及其内部出现各种晶格缺陷，使晶格活化。
氧化铝-烧结法
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。
（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。
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
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
烧结法氧化铝熟料溶出调整液配比计算的新方法
然 可 以通 过经 验公 式 求 出 ， 整 个 计算 全 靠 手 工 完 但 成， 计算 时间 较 长 ， 法 做 到 快速 、 无 高效 。氧 化 铝生
产过 程是 一个 动态 平 衡 ， 同时 因 各 种 意外 情 况 也会 造成 洗液 成分 的较 大 变 化 ， 往 造成 部 分 数 据成 负 往
线性规 划 这一理 论成 熟 ， 算 简单精 确 ， 应性 强 的 计 适
仪 ｋ溶 出浆液苛 性 比、 ｃ碳碱 浓 度 。在 实 际 生产 中 ， Ｎ
根据熟 料及 各种 洗 液 的组 份 ， 定 上 述 的各 种指 标 设 的范 围进 行 各种 洗 液 量 的 调配 。 山东 铝 厂 、 州 铝 郑 厂等老 厂在 长期实 际操 作 中积 累 了人 工计算 各组 份
值 ， 而失 去指 导 意 义 。如 何将 繁重 的计 算 工作 交 从 给计算 机 ， 建立更 为 精确 的数 学模 型 ， 我们 将应 用规 划求解 这一 计算 程式 完成 上述 工作 。
影 响到后续 分离 沉降 的操作 。熟 料溶 出过 程不 仅仅 是 熟料 与几 种洗 液 的混 合 ， 溶 出过 程 有 着 复杂 的 在 理 化反应 ， 中又 有大 量有 害 的副反应 和二 次反 应 ， 其
烧 结法 氧化 铝 熟 料 溶 出调 整 液 配 比计 算 的新 方 法
陈 阳
（ 南 神火 集 团香 江 佛 光 有 限 公 司 ， 南 平 顶 山 ４ ７ ０ 河 河 ６ ５０）
摘
要： 运用计算机辅助运算研究 了烧结法 氧化铝 熟料溶 出过程 调整液配 比， 阐述 了计 算机规划 求解法在配 比过程 中的快速高效及其灵 活性 和实用性 ， 并推倒建立 了相应 的数 学模型 ， 为 溶 出调整液配制计算方法 的改进从理论上进行 了拓展 。
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烧结法
3 熟料溶出
溶出用的原液：赤泥洗液、氢氧化铝洗液、 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。 一定数量的碳分母液调配而成的调整液。 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
1. 铝酸钠（Na2O·Al2O3） 铝酸钠（Na2O·Al2O3）
Na2O·A12O3+4H2O+aq=2NaAl(OH)4+aq 2. 铁酸钠（Na2O·Fe2O3） 铁酸钠（ ）
Na2O·Fe2O3+2H2O+aq=2NaOH+Fe2O3·3H2O↓+aq
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
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： 脱硅原理：
是使铝酸钠溶液中过饱和溶解的SiO2经过长 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·A12O 3·1.7SiO2·H2O+3.4NaOH+aq 为了加快脱硅反应速度，一次脱硅是在高温、 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。 高压和添加晶种的条件下进行的，称为压煮脱硅。
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， 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泥分离洗涤创造良好的条件。
烧结法
3 熟料溶出
3. 从水化石 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=3CaO·Al2 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 Al2O3量约为26％。采用碳酸钠溶液来 提取其中的Al2O3较为合适。 提取其中的Al2O3较为合适。
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： 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、 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； 水合铝硅酸钠进入赤泥而损失； 使溶液中的SiO2浓度达到 ～10g/L，必 浓度达到8～ 使溶液中的 浓度达到 ， 须采取脱硅工序； 须采取脱硅工序；
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 脱硫措施 3. 烧结过程工 艺 4. 影响熟料的 主要因素
2 熟料烧结
熟料烧结发生的主要反应是： 熟料烧结发生的主要反应是：
(1) A12O3与Na2CO3反应，生成铝酸钠 反应， 与 反应 固溶体； 固溶体； (2) SiO2与CaO反应，生成 反应， 与 反应 生成2CaO·SiO2； ； (3) Fe2O3和Na2CO3反应，生成铁酸钠 和 反应， 反应 固溶体。 固溶体。 (4) TiO2和CaO烧结反应的生成物是 和 烧结反应的生成物是 CaO·TiO2(钙钛矿 。 钙钛矿)。 钙钛矿
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： 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 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 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： 指数可提高到1000以上。用化学方程式表示为：
溶出过程中的二次反应
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·Al2 O3·x SiO2·yH2O+2xNaOH+aq 3Ca(OH)2+NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=3Ca O·Al2O3·xSiO2·yH2O+2(x+1)NaOH+aq
熟料 调整液 溶出湿磨 分级机
熟料 调整液 湿磨 返 砂 湿磨 泥 液 返 砂 分级机
分级机 赤泥沉降过滤
返砂
赤泥
磨料溶出
液
分
沉降
磨料溶出
沉降
熟料溶出
烧结法
4 铝酸钠溶液脱硅
在熟料溶出过程中，由于 在熟料溶出过程中，由于2CaO·SiO2与溶液中 与溶液中 NaOH，Na2CO3和NaAl(OH)4相互作用而被分解， 相互作用而被分解， ， 和 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 进入溶液， 使得 进入溶液 多SiO2。 。 在碳酸化分解或晶种分解之前， 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 尽可能转变为固相， 处理。使得溶液中的 尽可能转变为固相 出来。我们将这个过程叫做脱硅， 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。 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 硅量指数（ ）来表示，精液的硅量指数越高， 示溶液中SiO2含量越低，脱硅越彻底。 含量越低， 示溶液中 含量越低 脱硅越彻底。
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。 ）生料中含有的硫能使碱耗增加。
（2）熟料中的 ）熟料中的Na2SO4升高对大窑操作带来 升高对大窑操作带来 硫的行为和 困难。 困难。
脱硫措施
）母液中Na2SO4含量升高给蒸发操作带 含量升高给蒸发操作带 3. 烧结过程工 （3）母液中
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 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 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 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。
碱比是指生料浆中氧化钠与氧化铝和氧化铁 碱比是指生料浆中氧化钠与氧化铝和氧化铁 的分子比。 的分子比。 钙比是指生料浆中氧化钙与氧化硅的分子比 是指生料浆中氧化钙与氧化硅的分子比。 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 料浆在熟料烧结窑中高温烧结， 互相反应。使其中的Al2O3尽可能转变成易溶于 互相反应。使其中的 尽可能转变成易溶于 水或稀碱溶液的Na2O·Al2O3，而使 水或稀碱溶液的 ，而使Fe2O3转变 转变 成易水解的Na2O·Fe2O3，SiO2等杂质转变为不 成易水解的 ， 等杂质转变为不 溶于水或稀碱溶液的2CaO·SiO2，并形成具有 溶于水或稀碱溶液的 ， 一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟料， 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。 进行分离，最大限度提取氧化铝和回收碱。
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。
Al2O3+Na2O → NaAlO2
焙烧
→ NaAlO2
溶解
烧结法工艺流程
1. 生料浆的制备 2. 熟料烧结 3. 熟料溶出 4. 铝酸钠溶液脱硅 5. 分解：种分 碳分 分解：种分+碳分 6. 氢氧化铝分离、洗涤 氢氧化铝分离、 7. 氢氧化铝焙烧 8. 碳分母液蒸发
烧结法
1 生料浆的制备
配料： 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， 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。 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 配料指标： 要根据烧结反应来确定。 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 烧结过程形成 Na2O·Fe2O3，以及 ，以及2CaO·SiO等。 等