拜耳法讲课内容
溶出(技师)

第一篇拜耳法生产氧化铝基础知识金属按照比重可以分为重金属和轻金属,比重大于3.5g/cm3的为重金属,比重小于3.5g/cm3的为轻金属。
金属铝的原子量27,比重为2.7g/cm3属于轻金属,水的比重是1.0 g/cm3氧化铝有四种同素异构体:α-Al2O3β-Al2O3 γ-Al2O3δ-Al2O3铝土矿类型反应温度(℃)三水铝石Al2O3.3H2O 140~145一水软铝石γ-Al2O3.1H2O 200一水硬铝石α-Al2O3.1H2O 230氧化铝的物理性质:机密第 1 页2013-8-4三水铝石一水软铝石一水硬铝石硬度 2.5~3.0 3.5~4.0 6~7比重 2.3~2.4 3.0 3.9~4.0化学性质:氧化铝是两性化合物,既溶于酸,也溶于碱氧化铝的用途主要有:大量用于电解铝生成金属铝----铝材料,铝材料用于建筑、汽车等行业,部分用于电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷等行业,活性氧化铝可用作干燥剂。
氧化铝的生产主要有拜耳法、烧结法等,当铝土矿的铝硅比A/S>7时,适用于用拜耳法生产氧化铝,而当铝土矿的铝硅比A/S<7时,用烧结法生产氧化铝比较经济。
目前生产氧化铝的方法主要有:一、拜耳法二、碱石灰烧结法三、联合法(拜耳法与碱石灰烧结法联合生产线)并联法:当矿区有大量的低硅铝土矿同时又有部分高硅铝土矿时,用拜耳法处理低硅铝土矿,用烧结法处理高硅铝土矿,烧结法系统得到的铝酸钠溶液并入拜耳法系统,以补偿拜耳法系统的苛性钠损失。
串联法:适用于处理中等品味的铝土矿和品味较低的三水铝石型铝土矿,先用拜耳法处理矿石,提取其中的大部分氧化铝,然后再用烧结法处理拜耳法赤泥,进一步提取其中的氧化铝和氧化钠。
混联法:串联法、并联法一起用第三章高压(低温)溶出第一节拜耳法生产氧化铝的原理高压溶出的目的:苛性减溶液迅速将铝土矿中的氧化铝溶出,制成铝酸钠溶液。
拜耳法生产氧化铝的基本原理:1、用NaOH溶液溶出铝土矿,所得到的铝酸钠溶液在添加晶种后,不断搅拌的情况下,溶液中的氧化铝呈氢氧化铝晶体析出;2、分解得到的母液,经蒸发后,用来溶出新的铝土矿化学反应式:Al2O3+NaOH+aq=NaAl(OH)4+aq第二节铝土矿溶出过程的化学反应一、氧化铝水含物在溶出过程中的行为循环母液主要成分:NaOH、NaAl(OH)4、Na2CO3、Na2SO4三水铝石:Al2O3.3H2O一水软铝石γ-Al2O3.1H2O一水硬铝石α-Al2O3.1H2O氧化铝水合物与碱液的化学反应式为:Al2O3.(1~3)H2O+ NaOH+aq=2NaAlO2+aq 这是溶出主反应二、含硅矿物在溶出过程中的行为SiO2是铝土矿中最常见的杂质,也是碱法生产氧化铝最有害杂质,铝土矿中含有硅的矿物有:无定形的蛋白石、石英等一类的氧化硅及其水合物,以及高岭石、叶蜡石、绢云母、伊利石等硅酸盐和铝硅酸盐。
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
下一页
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
拜耳法生产氧化铝工艺

生产氧化铝工艺流程从矿石提取氧化铝有多种方法,例如:拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳-烧结联合法等。
拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法,其产量约占全世界氧化铝总产量的95%左右。
70年代以来,对酸法的研究已有较大进展,但尚未在工业上应用。
碱石灰烧结法适用于处理高硅的铝土矿,将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料,在回转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(Na2O·Fe2O3、原硅酸钙(2CaO·SiO2)和钛酸钠(CaO·TiO2组成的熟料。
然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。
此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。
如果溶出条件控制适当,原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应,而与钛酸钙、Fe2O3·H2O 等组成赤泥排出。
溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程,SiO2O形成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O沉淀(其中x≈0.1),而使溶液提纯。
把CO2气体通入精制铝酸钠溶液,和加入晶种搅拌,得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。
氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。
水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。
碱石灰烧结法的主要化学反应如下:烧结:Al2O3+Na2CO3─→Na2O·Al2O3+CO2Fe2O3+Na2CO3─→Na2O·Fe2O3+CO2SiO2+2CaCO3─→2CaO·SiO2+2CO2TiO2+CaCO3─→CaO·TiO2+CO2熟料溶出:Na2O·Al2O3+4H2O─→2NaAl(OH)4(溶解)Na2O·Fe2O3+2H2O─→Fe2O3·H2O↓+2NaOH(水解)脱硅:1.7 Na2SiO3+2NaAl(OH)4─→Na2O·Al2O3··nH2O↓3 Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+x Na2SiO3─→3CaO·Al2O3·x SiO2·(6-2x)H2O↓+2(1+x)NaOH分解:2NaOH+CO2─→Na2CO3+H2ONaAl(OH)4─→Al(OH)3↓+NaOH中国碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就是:在熟料烧成中采用低碱比配方,在熟料溶出工艺中采用二段磨料和低分子比溶液,以抑制溶出时的副反应损失,使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分别达到94~96%和92~94%。
拜耳法生产氧化铝03溶出车间-sn

4. 影响铝土矿溶出过程的因素
• 在铝土矿溶出过程中,由于整个过程是复杂的多相反应, 所以影响溶出过程的因素比较多。这些影响因素可大致分 为铝土矿本身的溶出性能和溶出过程作业条件两个方面。 • 铝土矿的溶出性能指用碱液溶出其中的Al2O3的难易程度, 难易是相当而言的。结晶物质的溶解从本质上来说是晶格 的破坏过程,在拜耳法溶出过程中,氧化铝水合物是由于 OH-进入其晶格而遭到破坏的。各种氧化铝水合物正是由于 晶形、结构的不同,晶格能也不一样,而使其溶出性能差 别很大。除了矿物组成以外,铝矿的结构形态、杂质含量 和分布状态也影响其溶出性能。 下面主要讨论溶出过程作业条件的影响。
• 提高温度可以使矿石在矿物形态方面的差别所造成的影响 消失。但是,提高溶出温度会使溶液的饱和蒸汽压急剧增 大,溶出设备和操作方面的困难也随之增加,这就使提高 溶出温度受到限制。
4.2 搅拌强度的影响
• 1) 强烈的搅拌使整个溶液成分趋于均匀, 从而强化了传质过程。加强搅拌还可以在 一定程度上弥补温度、碱浓度、配碱数量 和矿石粒度方面的不足。 • 2) 在间接加热机械搅拌的高压溶出器组中, 矿浆除了沿流动方向运动外,还在机械搅 拌下强烈运动,湍流程度也较强。
的未饱和程度就越大,铝土矿中Al2O3的溶 出速度越快,而且能得到分子比低的溶出
液。从整个流程看,蒸发后的蒸发母液,
即循环母液的Na2O浓度不宜超过240g/L, 如果要求母液的碱浓度过高,蒸发过程的 负担和困难必然增大,所以从整个流程来 权衡,母液的浓度只宜保持为适当的数值。
4.4 配料分子比的影响
出液的浓度通常是180~240g/L的Na2O。
3.3一水硬铝石型铝土矿的溶出 • 在所有类型的铝土矿中,一水硬铝石型铝土矿 是最难溶出的。 • 一水硬铝石的溶出温度通常在260℃左右,溶 出液Na2O浓度为240~300g/L。我国的铝土矿 主要是一水硬铝石型铝土矿。 • 一水软铝石型或一水硬铝石型铝土矿在溶出过 程中发生反应为: AlOOH.H2O+NaOH+aq →NaAl(OH)4+ aq
拜耳系列产品讲座PPT课件

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拜耳法讲课内容

氧化铝知识培训内容——————氧化铝技术经济指标计算第一节:概述铝从十九世纪末才开始工业生产,在此以前,曾被认为是贵金属,地位甚至黄金之上,但其发展十分迅速,从1890年至1900年,全世界金属铝的总产量约为2.8万吨,而到二十世纪中叶,铝的产量已居世界有色金属之首,仅次于钢铁。
而1990年一年,世界原铝产量已达到1600多万吨,约占世界有色金属产量的40%。
1999年月日2209.7万吨。
二十世纪以来,全世界原铝产量迅速增长,铝的应用领域也日益广泛,目前,铝已广泛应用在日常生活以及现代工业的许多部门,如航天工业、交通运输业、建筑业等行业中。
正是由于铝金属肯有优越的性能和丰富的资源,它将成为21世纪的世纪金属或结构金属,在国民经济中占有重要位置。
1.1、金属铝产量和需求量由上表可知,原铝年产量在逐年递增,而原铝人格却在下降,但1999年后,铝价开始回升,供求关系发生变化,供不应求,一是因为美国凯撒公司的格雷默西氧化铝厂于1999年7月5日发生爆炸,丧失了100万吨/年的产能;二是印度两大氧化铝厂检修,丧失15万吨/年的产能。
8月份全球氧化铝供应紧张,价格上涨。
截止到2002年6月国内已建成电解铝厂122家,年产量已达400万吨。
1.2、氧化铝量和需求量的变化氧化铝是电解铝的主要原料,各国的氧化铝产量的90%左右用于生产金属铝,因此随着铝工业的发展,氧化铝工业也发展起来。
我国的氧化铝工业是伴随着电解铝生产的发展而建立和发展起来的。
我国铝工业建立以来,其内部各环节基本上是均衡发展的。
直到1983年,氧化铝产能与电解铝产能,特别是产量上出现严重不平衡,主要是由于地方及乡镇企业兴建小型铝电解厂而造成的。
根据资料统计,只有当氧化铝:原铝=2.3时,才能满足国内氧化铝的需要。
表2 氧化铝与原铝比值变化情况为补充缺口,我国从1983年开始进口氧化铝,到1999年累计进口氧化铝1397.04万吨,占同期我国氧化铝产量的45.75%。
[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。
拜耳法石灰添加的作用-图文

拜耳法石灰添加的作用-图文溶出添加石灰的作用摘要拜耳法溶出矿石时,增加石灰添加量,溶出赤泥N/S降低。
石灰添加量大于矿石量的12%时,溶出赤泥N/S下降变缓。
石灰添加量为矿石量的16%时,溶出赤泥N/S降至0.25左右。
考虑石灰费用和赤泥量,宜取最佳石灰添加量为12%。
此时,溶出赤泥N/S可达0.31,溶出赤泥A/S在1.19以下,氧化铝溶出率可达82.94%,其沉降速度,压缩性能及浮游物均能达到生产要求。
石灰添加量在8%—10%时,氧化铝相对溶出率最高,达97%左右。
本文通过对石灰添加量的讨论,找出最佳的添加量,为提高氧化铝溶出率提供有利的依据。
关键词:拜耳法溶出;一水硬铝石;石灰添加量;赤泥A/S;赤泥N/S 第1章石灰在氧化铝生产中的作用在拜耳法处理一水硬铝石铝土矿时,需要加入一定量石灰,以消除二氧化钛的有害作用,提高氧化铝溶出率。
近年来的研究表明,添加石灰可加速一水硬铝石型铝土矿的溶出,降低铝土矿溶出的碱耗。
但是,当石灰添加量超过某一限度时,生成许多水化石榴石,氧化铝溶出率反而下降,可见,存在一最佳石灰添加量。
事实证明,一水硬铝石型铝土矿添加石灰溶出速度和溶出率。
1.1溶出一水硬铝石型铝土矿添加石灰的意义1933年,前苏联学者首先发现,溶出一水硬铝石型铝土矿必须添加石灰。
这一重大发现,已在工业上得到普遍应用。
由于添加石灰不仅使一水硬铝石的溶出容易进行,使氧化铝的溶出率提高,而且在处理一水软铝石型铝土矿和三水铝石型铝土矿时,也普遍添加少量石灰。
事实证明,一水硬铝石矿,一水软铝石型铝土矿和三水铝石型铝土矿添加石灰溶出,都增大其溶出速度和溶出率。
1.2拜耳法高压溶出过程添加CaO的作用1.2.1消除铝土矿中Tio2不良影响,避免了钛酸钠的生成Ca0和Tio2生成几种化合物,石灰多时生成钛水化石榴石Ca0·(Al2O3·Tio2)·某(Tio2·Sio2)·(6—2某)H20。
探究拜耳法氧化铝生产中的水循环和水平衡

探究拜耳法氧化铝生产中的水循环和水平衡摘要:在拜耳的氧化铝制备流程中的水以熔融、稀释、溶解、挥发为主体产生的循环,此期间固相水和含气态水(液态、气态)不断的出入生产体系,为了保证生成体系的稳定性,必须调节进出体系的流水量,使之均匀。
关键词:氧化铝;拜耳法;水循环;水平衡引言:拜耳法氧化铝产品中的热水平衡主要是指流入拜耳法生产循环系统中的水和离开拜耳法生产循环系统的水之间的均衡情况,不涉及系统运行中所需要的冷却水或工艺设备换热所需要的冷却水。
由于拜耳法的生产工艺,主要是利用镁、钠等元素在水溶剂中或在电离状态下发生的物理化学反映。
由于拜耳法生产工艺主要是铝、钠等元素在水溶液中在离子状态下发生的化学反应。
流入和离开水循环中的水量经过累计之后,一旦水量过多或过少都将增加密闭式系统的主要成分如Al2O3,Na2Ok>Na2Oc的含量,进而引起基本类型环境改变,从而降低拜耳法系统的生产性能。
又比如,在溶剂稀释流程中,必须加入水(即赤泥洗液)来冲淡溶出后料浆,一旦加入的水过少,因此,在冲淡流程中,必须加入水(即赤泥洗液)来冲淡溶出器的后料浆,一旦对增加的水量干预研究,将使得溶解流程中碱含量增加,进而使得溶解的效率下降,生产力降低。
在蒸馏流程中,假如蒸馏时间过少,整个循环碱含量减少,将使得溶出器流程配碱液的总体积数量增加,溶出器流程的能源消耗和生产受限制;蒸发量过大,也会造成蒸发损耗增加,工艺体系的水量分布量出现变动。
1.拜耳法生产系统中水的基本形态与基本水循环系统在拜耳法制造氧化铝流程中,用水的形式一般有固相水和常规用水二个形式。
矿石中的结晶水以及按化合态存在的水分,这些水中的主要以固体矿物的形态出现,可称之为固相水,如一水铝石(AL• H20),矿物中以结晶水或化合态存在的水,这部分水的主要以固态矿物的形式存在,可称为固相水,如一水铝石(AL•H20),以及三水铝石(AI2O3)、高岭石(AI2O3-2SiO2•20)、针铁矿(FeOOH)等;还有这种形态的水溶液就是常态水(H2o),一般用作溶剂存在于氧化铝工业过程中的各种溶剂中。
拜耳法的原理和基本流程课件

=[1-1/(A/S)] ×100%
No 式中A/S为铝土矿的铝硅比(质量比) Image ∴ A/S越高,矿石越容易溶解,理论溶出率越高。
拜耳法的原理和基本流程
第十三页,共五十页。
3.1.2.拜耳法的基本(jī ěn)流程
步骤:
溶出:得到铝酸钠溶液,使氧化铝与杂质分离
溶出压力
4kg/cm2
溶出碱浓度
120~140g/L
溶出后液苛性比(α)拜耳法的原1理.和5基0本~流1程.65
第十九页,共五十页。
一水铝石溶出反应(fǎnyìng)方程式: AlO N OaH O H 2O H 2 0 C 0 2NaA 4 l(OH)
• 一水软铝石的主要溶出条件:
溶出温度
铝溶出率。
拜耳法的原理和基本流程
第二十页,共五十页。
• 一水硬铝石的主要溶出反应方程式:
Al N O a O C O H a H 2 H O O 2 H C 4 0 Na4 A C ( O la ) 2 (H OH
• 反应式中的石灰(shíhuī)的加入量,一般为铝土矿石总重量的 3~7%。
铝土矿中含铁的矿物有氧化物、硫化物、硫酸盐、 碳酸盐以及硅酸盐。最常见的是氧化物,其中包括
(bāokuò)赤铁矿α–Fe2O3、水赤铁矿α–Fe2O3等。
在拜耳法溶出过程中,赤铁矿实际上不溶于碱, 全部进入沉淀中,成为赤泥的重要组成。
拜耳法的原理和基本流程
第二十七页,共五十页。
TiO2在溶出过程(guòchéng)中的行为
溶剂:循环母液中的主要成分有:NaOH、NaAlO2、 Na2CO3、 Na2SO4等。
Al2O3(1或3)H2O+2NaOH(aq)==2NaAlO2(aq)
氧化铝拜耳法课件

• 叶滤:目的是净化清除粗液中浮游物,使净化后的
铝酸钠溶液含浮游物小于0.02g/l,满足产品质量要
求。
•氧化铝拜耳法
•22
高压溶出
各元素的溶出行为
• 种分过程是拜耳法生产氧化铝的关键工序 之一。它对产品的产量、质量以及全厂的 技术经济指标有着重大的影响。
•氧化铝拜耳法
•24
晶种分解的机理
• 晶种分解是将铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝 结晶析出的过程:
Al(OH)4- + xAl(OH)3→(x+1)Al(OH)3 + OH-
• 氢氧化铝结晶析出的过程是极其复杂的,分解 过程包括次生成核、晶粒破裂、晶体长大和附聚。
•氧化铝拜耳法
•13
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
•氧化铝拜耳法
•14
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。
• 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
•氧化铝拜耳法
•2
拜耳法循环图
40
200℃
αK=1.65
Al2O3/
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。
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氧化铝知识培训内容——————氧化铝技术经济指标计算第一节:概述铝从十九世纪末才开始工业生产,在此以前,曾被认为是贵金属,地位甚至黄金之上,但其发展十分迅速,从1890年至1900年,全世界金属铝的总产量约为2.8万吨,而到二十世纪中叶,铝的产量已居世界有色金属之首,仅次于钢铁。
而1990年一年,世界原铝产量已达到1600多万吨,约占世界有色金属产量的40%。
1999年月日2209.7万吨。
二十世纪以来,全世界原铝产量迅速增长,铝的应用领域也日益广泛,目前,铝已广泛应用在日常生活以及现代工业的许多部门,如航天工业、交通运输业、建筑业等行业中。
正是由于铝金属肯有优越的性能和丰富的资源,它将成为21世纪的世纪金属或结构金属,在国民经济中占有重要位置。
1.1、金属铝产量和需求量由上表可知,原铝年产量在逐年递增,而原铝人格却在下降,但1999年后,铝价开始回升,供求关系发生变化,供不应求,一是因为美国凯撒公司的格雷默西氧化铝厂于1999年7月5日发生爆炸,丧失了100万吨/年的产能;二是印度两大氧化铝厂检修,丧失15万吨/年的产能。
8月份全球氧化铝供应紧张,价格上涨。
截止到2002年6月国内已建成电解铝厂122家,年产量已达400万吨。
1.2、氧化铝量和需求量的变化氧化铝是电解铝的主要原料,各国的氧化铝产量的90%左右用于生产金属铝,因此随着铝工业的发展,氧化铝工业也发展起来。
我国的氧化铝工业是伴随着电解铝生产的发展而建立和发展起来的。
我国铝工业建立以来,其内部各环节基本上是均衡发展的。
直到1983年,氧化铝产能与电解铝产能,特别是产量上出现严重不平衡,主要是由于地方及乡镇企业兴建小型铝电解厂而造成的。
根据资料统计,只有当氧化铝:原铝=2.3时,才能满足国内氧化铝的需要。
表2 氧化铝与原铝比值变化情况为补充缺口,我国从1983年开始进口氧化铝,到1999年累计进口氧化铝1397.04万吨,占同期我国氧化铝产量的45.75%。
由上表可知,我国氧化铝产量严重不足,每年需要进口大量氧化铝,且在数年内,我国仍将是氧化铝进口国。
因此,国家九五计划和2010年远景目标纲要中明确指出:重点发展氧化铝。
第二节:主要技术经济指标计算一、拜耳法技术指标1、基础知识:拜耳法生产的基本原理介绍拜耳法的基本原量昌由拜耳精心研究出来的。
他在1889年的第一个专利谈到用氢氧化铝的晶粒作为种子,使铝酸钠溶液分解,也就是种子分解法。
1892年提出的第二个专利系统地阐述了铝土矿所含氧化铝可以在氢氧化钠溶液中溶解成铝酸钠的原理,也就是今天所采用的溶出工艺方法。
直到现在工业生产上实际使用的拜耳法工艺流程还是以上两个基本原理为依据的。
拜耳法的原理可以作如下描述:用苛性碱溶液溶出铝土矿中的氧化铝而制得铝酸钠溶液,采用对溶液降温、加晶种、搅拌的条件下,从溶液中分解出氢氧化铝,将分解后母液(主要成分是NaOH),经蒸发用来重新溶出新的一批铝土矿,溶出过程是在加压下进行的。
拜耳法的实质也就是下一反应在不同条件下进行的交替过程。
Al2O3.H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq1.7Na2SiO3+2NaAl(OH)4+aq=Na2O.Al2O3.1.7SiO2.nH2O+3.4NaOH+aq2、拜耳法配料技术指标概念及计算方法(1)、拜耳法循环效率拜耳法生产的主要原料是高铝矿、石灰和循环碱液,所谓循环碱液是指拜耳法生产过程中,溶出铝土矿的碱液是循环利用的。
拜耳法生产能力可用一个综合技术经济指标衡量,这个指标就是拜耳法循环效率,该指标的概念是:单位循环母液在一次作业周期中所生产的氧化铝的数量,如:一升循环母液可以提取多少克氧化铝;一立方米循环母液提取多少公斤氧化铝等,该指标的计算公式:循环母液αk-溶出矿浆αk拜尔法循环效率=1.645×循环母液Nk×溶出矿浆αk×循环母液αk循环效率公式的推导:设循环母液中苛性碱浓度为Nk1g/l,氧化铝浓度A1g/l;苛性比值为αk1.溶出液氧化铝量为:A2;苛性比值αk2.假设:单位循环母液中苛性碱在溶出过程中不损失。
则溶出前后,相同单位体积的循环母液苛性碱结合的氧化铝量为:溶出前:A1=Nk1*1.645/αk1.溶出后:A2=Nk1*1.645/αk2.则溶出前后,进入单位循环母液中的氧化铝量为:A=A2-A1= Nk1*1.645/αk2.- Nk1*1.645/αk1.=1.645*Nk1*(1/αk2-1/αk1)=1.645*Nk1*((αk2-αk1)/(αk1*αk2))循环效果是拜耳法生产中的一项基本技术经济指标,循环效果高意味着利用单位容积的循环母液可以产出更多的氧化铝。
这样,设备产能都按比例地提高,而处理溶液的费用也都按比例的降低。
经提高循环效率由循环效率公式看出,提高Nk和苛性比值以及降低苛性比值可以使循环效率值增大,而影响循环效率值最大因素是苛性比值。
所以在溶出过程中应该尽可能提高溶出温度以达到降低溶出液苛性比值的目的;而在分解过程中则应极力提高母液的苛性比值。
拜耳法循环效率计算举例:已知:拜耳法循环母液Nk: 240g/l,苛性比值为3.0,溶出液苛性比值为1.5,求拜耳法循环效率是多少?解:E=1.645*240*((3.0-1.5)/(3.0*1.5))=131.6kg/m3(2)、拜耳法循环母液配入量计算拜耳法配料组分为高铝矿、石灰和循环母液,那么对于单位循环母液要加多少矿石,或单位矿石应加多少循环母液呢?这有一个最佳配比的问题,这个配比可以从理论计算得出:要计算出单位矿石对应的循环碱液加入量,首先必须弄清拜耳法溶出过程中循环母液中有效碱的概念和苛性碱支出分布:有效碱的概念:循环母液中含有一定数量的氧化铝,已与部分苛性碱结合成铝酸钠,所以在溶出时,循环母液中的这部分苛性碱不能参与溶出铝土矿中的氧化铝的反应,称之为惰性碱;我们把参与溶出反应的苛性碱称为有效苛性碱,即有效碱。
有效碱计算公式:设:循环母液中苛性碱浓度为Nkg/l,氧化铝浓度为a g/l;苛性比值为α0;溶出后溶液苛性比值为αk..Nk有=Nk-Nk*αk/α0公式推导:假设:溶出前后,循环母液中苛性碱量没有损失,则溶出前后的惰性碱量一致。
由以上条件可计算出溶出液中的惰性碱量为:Nk惰=a*αk/1.645;a=Nk*1.645/α0则单位体积循环母液中有效碱量为:Nk有=Nk-Nk惰=Nk- a*αk/1.645= Nk- Nk*αk/α0拜耳法循环母液中有效碱计算举例:已知:拜耳法循环母液中Nk浓度为240g/l,苛性比值为3.0,溶出液苛性比值为1.5,求拜耳法循环母液中有效碱量是多少?解:Nk有=240-240*1.5/3.0=120g/l拜耳法溶出支出碱量计算拜耳法溶出过程中苛性碱支出项目为:a、与矿石中氧化铝结合的碱(N液),这部分碱进入铝酸钠溶液中;b、与固相中二氧化硅结合的碱(N固),这中分碱进入赤泥固相;c、与矿石中二氧化碳和空气中二氧化碳反应转变成碳酸碱(N反苛),这部分碱;d、苛性碱机械损失(N机)。
设:单位重量固相(矿石+石灰)中氧化铝量为A固、二氧化硅量为S固、二氧化碳量为C固、循环母液中苛性碱损失量为N机;溶出赤泥中氧化铝与氧化硅的比值为A/S赤,氧化钠与氧化硅的比值为N/S赤;溶出液苛性比值为αk溶。
则:①与从矿石中溶出氧化铝结合的苛性碱量计算进入赤泥中的氧化铝量为:A赤=S固* A/S赤从矿石中进入溶液的氧化铝量为:A液=A固- A赤= A固- S固* A/S赤与进入溶液中的氧化铝结合的苛性碱量为:N液= A液*αk溶/1.645②与固相中二氧化硅结合的苛性碱量为:N固= S固* N/S赤③与二氧化碳反应,转变成碳酸碱量:N反苛= C固*44/62(空气中CO2忽略)④N机拜耳法溶出支出碱量计算举例:已知:高铝矿与石灰成分如下:配灰量,按干铝土矿的10%溶出赤泥A/S:2.0;N/S :0.40;溶出苛性比值:1.5以一吨干铝土矿为基准进行计算:①固相量总量及其各成分量计算②拜耳法溶出碱支出量计算:二氧化硅带走的氧化铝量:72*2=144kg进入溶液中的氧化铝量:700-144=556kg溶出氧化铝结合的苛性碱量:556*1.5/1.645=507.0kg二氧化硅带走的苛性碱量:72*0.40=28.8kgCO2反苛化消耗的苛性碱量:22*62/44=31.0kg机械损失苛性碱量:不考虑则,对应一吨高铝矿理论上必须加入的总的苛性碱量为:566.8kg对应一吨高铝矿加入的循环母液量所加入的碱量应等于拜耳法溶出过程中的支出碱量与循环母液中有效苛性碱浓度之比。
566.8/120=4.7233m3/t-干矿调整后固含:1100/(566.8/2800+4.7233)=223.0g/l(3)、拜耳法溶出率的计算a、概念:指拜耳系统溶出的氧化铝量与矿石中总的氧化铝量之比。
b、计算公式:入磨高铝矿石A/S-过滤赤泥A/S拜尔法氧化铝净溶出率(%)= ×100%入磨高铝矿石A/S入磨高铝矿石A/S-过滤赤泥A/S拜尔法氧化铝相对溶出率:(%)= ×100%入磨高铝矿石A/S-1入磨高铝矿石A/S-1拜尔法氧化铝理论溶出率(%)= ×100%入磨高铝矿石A/Sc、影响拜耳法溶出率的因素:铝土矿的矿物组成及结构:三水铝石型矿最易溶出,一水软铝石次之;一水硬铝石最难溶。
溶出温度:溶出温度越高,溶出率越高。
循环母液苛性碱浓度:在一定范围内,Nk越高,碱液溶出能力增强,但Nk浓度过高一方面使氧化铝的溶出能力反而下降;同时Nk浓度高蒸发负担加重,蒸发能耗升高。
配碱苛性比值(原矿浆固含):所谓配碱苛性比值是指预计矿石中的氧化铝达到理论溶出率时,溶出液的苛性比值。
它的数量越高,即对单位重量的矿石配的碱量越多,溶出速度越快,但必然使拜耳法循环效率降低。
矿浆搅拌强度:强烈的搅拌可使整个溶液成分更趋于均匀,矿粒表面上的扩散层厚度也将减少,从而强化溶出过程。
铝土矿的磨细程度:铝土矿磨得越细,反应表面积越大,溶出速度越快,但粒度过细,会使赤泥粒子难以沉降,加重沉降分离的负担。
石灰添加量:添加石灰的主要作用是生成钛酸钙,消除二氧化钛对一水硬铝石溶出过程的有害影响,加速溶出过程。
过量的石灰会在溶出过程中生产钙霞石和水化石榴石,降低赤泥中的碱含量,但会使氧化铝的损失量升高。
(4)、拜耳法种分种子比及分解率的计算①、种子比概念:加入种子中的氧化铝量与分解精液中氧化铝量之重量比。
公式:氢氧化铝种子中AO/分解精液中AO种子比的大小是根据分解工艺制度而定。
②、分解率概念:分解析出的氧化铝量与分解精液中总的氧化铝量之比。