轻金属复习资料 (1)

1 氧化铝生产方法有哪些？

碱法酸法酸碱联合法热法

2 根据铝土矿的矿物成分，铝土矿分为哪些类型？

铝土矿按其含有的氧化铝水合物的类型可分为：

三水铝石型铝土矿；一水软铝石型铝土矿；一水硬铝石型铝土矿；混合型铝土矿。

3 铝土矿的主要化学成分有哪些？如何评价铝土矿的质量？

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和硫化物，微量的镓、钒、磷、铬等元素的化合物。铝土矿中的硅是碱法处理铝土矿制取氧化铝过程中最有害的杂质，铝土矿的铝硅比是衡量铝土矿质量的主要指标之一。

4 什么是铝土矿的铝硅比？高好还是低好？

铝硅比是指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅的质量比：即A/S=矿石中的氧化铝质量/矿石中的二氧化硅质量。通常写为：A/S= Al2O3/ SiO2

5 我国铝土矿的特点是什么？

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。

6、简述碱法生产氧化铝的工艺过程

碱法生产氧化铝，就是用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的氧化铝水合物和碱反应生成铝酸钠溶液。铝土矿中的铁、钛等杂质和绝大部分的二氧化硅则成为不溶性的化合物进入固体残渣中。这种残渣被称为赤泥。铝酸钠溶液与赤泥分离后，经净化处理，分解析出Al(OH)3，将Al(OH)3与碱液分离并经过洗涤和焙烧后，即获得产品氧化铝。

7、什么是铝酸钠溶液的分子比？

铝酸钠溶液分子比（苛性比）铝酸钠溶液的分子比是指溶液中的苛性碱与氧化铝的摩尔比，表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度，用MR表示。MR变化范围为：1.25-4.0，不存在MR小于1的铝酸钠溶液。

8、简述拜耳法提取氧化铝的基本原理和工艺过程。

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

9、简述拜耳法生产氧化铝工艺中SiO2的危害。

由于SiO2的存在，溶出时造成氧化铝和苛性碱的损失，生成的铝硅酸盐绝大多数进到赤泥之中而排除。但还有少量仍残留在溶液之中。在生产条件发生变化时，SiO2在溶液之中过饱和而析出，导致整个工厂管道和设备器壁上产生结疤，妨碍生产。残留在铝酸钠溶液中的SiO2在分解时会随同氢氧化铝一起析出，影响产品质量。因此，在生产过程要控制和减少SiO2的有害作用。

10.拜耳法工艺中添加石灰的作用。

高压溶出过程添加石灰的主要作用是：（l）消除含钛矿物的有害作用，显著提高Al2O3的溶出速度和溶出率；（2）促进针铁矿转变为赤铁矿，使其中的氧化铝充分溶出，并使赤泥的沉降性能得到改善：（3）活化一水硬铝石的溶出反应。（4）生成水化石榴石，减少Na2O损失，降低碱耗。

11.铝土矿的主要成分有哪些？

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

12 什么是单流法？什么是双流法？

单流法：将循环母液和矿石一起磨制成原矿浆进行预热溶出的方法。

双流法：仅将一部分循环母液送去磨制矿浆，大部分母液单独预热到溶出温度，再于溶出器内和浓稠矿浆混合进行溶出的方法。

13. 请写出铝土矿拜耳法溶出过程的主要反应？

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。三水铝石型铝土矿中的Al(OH)3与NaOH在常压下即可反应，反应方程式如下(﹥100℃)： Al(OH)3＋ NaOH ＝NaAl(OH)4而一水软铝石型或一水硬铝石型铝土矿中的AlOOH在相应的高温（高压）及高碱浓度下发生下列反应(﹥200℃和﹥240℃) ： AlOOH＋NaOH＝NaAl(OH)4含在某些一水硬铝石型铝土矿中的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。氧化铝水合物与苛性钠发生的反应是溶出过程的主反应。

14.什么是铝酸钠溶液的诱导期？

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。

15. 有哪些因素会影响铝酸钠溶液的稳定性？

铝酸钠溶液的稳定性是指从过饱和铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短。

形成铝酸钠溶液后立刻开始分解或经过短时间后即开始分解的溶液，称为不稳定的溶液。能够存放很久仍不发生明显分解的溶液，称为稳定的溶液。

影响工业铝酸钠溶液稳定性的主要因素有：溶液的分子比；溶液温度；溶液的氧化铝浓度；溶液中的杂质；结晶核心；机械搅拌等。

16.铝酸钠溶液碳酸化分解的基本原理是什么？

铝酸钠溶液的碳酸化分解过程是一个在气-液-固非均一系中进行的多相反应过程，它包括CO2气体被铝酸钠溶液吸收以及二者之间的化学反应和氢氧化铝的结晶析出等过程。在碳酸化分解过程后期伴随着二氧化硅的析出，并生成钠铝石类化合物。一般认为，分解过程开始时，通入溶液中的CO2使部分游离苛性碱被中和按下式进行反应： 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 反应的结果使溶液苛性比值降低，铝酸钠溶液的过饱和度增大，溶液变得不稳定，分解结晶析出Al(OH)3，反应式如下：NaAl(OH)4+aq= Al(OH)3↓+NaOH+aq

反应产生的NaOH不断为连续通入的CO2气体所中和，从而使上述平衡向右移动。在分解后

期由于铝酸钠溶液中的NaOH大部分被CO2中和，这时CO2可直接与溶液反应：

2NaAl(OH)4+CO2+aq= 2Al(OH)3↓+Na2CO3+ H2O +aq

17. 对碳酸化分解过程SiO2的析出行为进行分析，怎样提高碳酸化分解过程氢氧化铝的质量？

二氧化硅在碳酸化分解过程中的行为：第一阶段：铝酸钠溶液分解初期，Al(OH)3会首先析出，SiO2则会被刚析出的表面活性很大和吸附力很强的Al(OH)3所吸附，所以在碳分初期溶液中的SiO2会有少量析出。第二阶段：碳分中期，由于析出的Al(OH)3不断长大，表面活性降低，不能再吸附溶液中的SiO2，而铝酸钠分解析出的速度又很慢，所以这一阶段只有Al(OH)3会不断析出，而SiO2几乎不沉淀析出。析出的Al(OH)3中SiO2含量很低，本阶段时间会随着精液硅量指数的增大而延长。第三阶段：即碳分末期，溶液的苛性碱和氧化铝浓度大大降低，铝酸钠在溶液中的溶解度也随之大大降低，从而溶液中的SiO2会在这一阶段以铝硅酸钠形式大量析出；通常这一阶段会在溶液中的Al(OH)3析出80%以后出现。如果此时不停止分解，则会使溶液中的Al(OH)3全部析出，同时溶液的SiO2也几乎全部析出。生产上把这种现象称为彻底碳酸化。

1）分解原液的纯度和碳酸化深度，欲在保证产品质量的前提下提高产量，就要求送来碳酸化的铝酸钠溶液应该充分的脱硅。

2） CO2气体的纯度、浓度和通气速度3）分解温度4）晶种5）搅拌

18. 请写出熟料烧结过程的主要反应。

熟料烧结发生的主要反应是：1）Al2O3与Na2CO3反应，生成铝酸钠固熔体；2）SiO2与CaO 反应，生成2CaO·SiO2；3）Fe2O3和Na2CO3反应，生成铁酸钠固熔体。

19 .简述我国碱石灰烧结法工艺流程的特点

1）用石灰代替石灰石配料，用高浓度的石灰炉炉气（CO2含量38%~40%）来代替烧结窑（CO2含量10%~12%）进行碳酸化分解；2）采用生料加煤脱硫；3）粗液加石灰乳深度脱硅；

4）铝酸钠溶液碳分、种分并联分解；5）熟料溶出采用低苛性比值、高碳酸钠浓度二段湿磨溶出；6）生料浆采用低碱、高钙配方。

20. 碱石灰烧结法中配煤的作用是什么？

烧结法生料加煤，能够脱除大量的硫，具有稳定熟料窑操作的作用。

21.什么是碱比？钙比？饱和配方？非饱和配方？低碱配方？高钙配方？低钙配方

碱比是指生料浆中氧化钠与氧化铝和氧化铁的分子比。

钙比是指生料浆中氧化钙与氧化硅的分子比。

饱和配方：生产上把按化学反应所需理论量计算出的配方

非饱和配方：生产上把不能按化学反应所需理论量计算出的量进行的配方统称为。

非饱和配方中，又把碱比[N]/[A+F]＜1.0的叫做低碱配方。

钙比[C]/[S]＞2.0的叫高钙配方。