拜耳法简述

一 原理

1.原理：

1889---1892年俄国纤维工业需要大量氧化铝作媒染剂，在圣彼得堡工作的奥地利化学家卡尔·约瑟夫·拜耳提出了拜耳法并申请了两项专利:

一是发现只要添加氢氧化铝晶种，氢氧化铝会从稀释后的碱液中慢慢沉淀出来；

二是剩余碱液可以回收，提高浓度重新处理新的铝土矿，实现了连续生产。 世界上第一个用拜耳法生产的氧化铝工厂投产于1894年，年产量400t/a ，一百年来它已经有了许多改进，但仍然习惯地沿用着拜耳法这外名字。 一百多年来溶出技术的变化：

（1）溶出方法：由单罐阶段溶出作业发展为多罐串联连续溶出，并出现了管道化溶出技术。

（2）溶出温度：最初的为105度、200度、240度，现在的管道化溶出温度280度---300度。

（3）加热方式：蒸汽直接加热变为蒸汽接近加热，直到管道化溶出高温段的熔盐加热。

2实质：

aq OH aAl aq

O H x NaOH O xH O Al ++-++⋅42232)(2N )3(2分解

溶出

当溶出一水铝石和三水铝石时x 分别为1和3 当分解铝酸钠溶液时x 为3

3 拜耳法生成流程特点：

用在处理低硅铝土矿，特别是用在处理三水铝石型铝土矿时，流程简单，作业方便，其经济效果远非其他方法所能媲美。目前全世界生成的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上都是拜耳法生产的，且90%以上的氧化铝铝是供电解铝用的。

拜耳法处理高硅铝土矿时有相当多的碱和氧化铝的损失。

4拜耳法循环：

4.1主要包括两个过程：

（1）分子比为1.8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加氢氧化铝晶种，不断搅拌，溶液中的氧化铝便可以呈氢氧化铝状态析出，直到分子比提高到6为止，这也就是晶种分解过程。

（2）已经析出大部分氢氧化铝的溶液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这就是种分母液溶出铝土矿的过程。

这其实就是拜耳提出的两项专利，交替使用这两个过程就可以不断的处理铝土矿，从中得纯的氢氧化铝产品，这就构成拜耳循化。

4.2 拜耳法循化图：

4.2.1 四个点：

A点:循环母液的成分点。如果不考虑杂质造成的碱液损失，溶出时延一水铝石图形点连线变化，直到饱和。他在高温下是未饱和的具有溶出铝土矿的能力。

B点:溶出后溶液的成分点。在实际生产中由于溶解时间的限制，溶出过程在B点就结束，不会到达理论上的与溶解度等温线的交点。

C点：为了从其中析出氢氧化铝，加入赤泥洗液将其稀释以降低其稳定性，由于溶液中的氧化铝和氧化钠的浓度同时降低，其成分由B点沿等摩尔比线改

变为C点。分离赤泥后降低温度，使溶液的过饱和度进一步提高加入晶种，析出氢氧化铝，在分解过程中溶液成分沿C点与三水铝石的图形点连线变化。

D点: 如果溶液的分解最终冷却的30度，种分母液的成分在理论上可以达到连线与30度等温线的交点。在实际生产中，也由于时间的限制，在D点就结束了，D点的组成中仍然含有过饱和的氧化铝。如果D点的摩尔比与A点相同，通过蒸发，溶液成分又可以恢复到A点。

4.2.2 四条线：

AB:溶出线BC:稀释线BD:分解线DA:蒸发线

5 实际循环偏离理论循环的原因：

（1）存在氧化钠和氧化铝的化学损失和机械损失。（化学损失是指与其他物质发生了化学反应（这也是氧化铝和氧化钠的主要损失,他占到氧化钠损失的80%），机械损失是跑、冒、滴、漏带走的碱液，化学损失生成的水合铝硅酸钠会使的溶液中的碱损失比铝损失慢，水化石榴石会使得溶液中的铝降低，这样都会使得溶出液的苛性比增加）

（2）溶出时蒸汽冷凝水使溶液稀释（如果是间接加热可以避免）

（3）由于稀释沉降过程中发生的少量水解现象（由于加水稀释使得溶液的温度和浓度降低，会有部分碳酸钠被赤泥中的氢氧化钙苛化，同时也会生成一定量的水化石榴石，随着洗涤的进行溶液浓度进一步降低，这些反应都加强，使得溶液的苛性比增加）

（4）添加的晶种带入母液使溶液苛性比有所提高（在晶种分解过程中添加的晶种数量是惊人的，由于沉降分离后得到的晶种是不经过洗涤的，在晶种的上面附带了大量的碱液，附带的碱液累积而晶种在不断的消耗，使得母液中的氧化钠含量增加）

二．生产工艺

1 三个阶段:

溶出，分解，煅烧

2 主要工序：

破碎，湿磨，溶出，稀释，沉降分离，赤泥洗涤，晶种分解，煅烧，蒸发和苛化。

2.1 破碎：

通常分粗碎，中碎，细碎三个阶段。

2.2湿磨：

将铝土矿按配料要求配入石灰和循环母液磨制成合格的矿浆。下图为原矿浆的磨制流程：

2.3溶出：

在高温高压的条件下，使铝土矿中的氧化铝水合物从矿石中浸出来，制的铝酸钠溶液，而铁、硅等杂质进入赤泥中。

2.4稀释：

溶出后的浆液用赤泥洗液加以稀释，进一步脱出溶液中的硅，为沉降分离和晶种分解创造必要的条件。

2.5沉降分离：

稀释后的浆液进入沉降槽处理，以使铝酸钠溶液和赤泥分离来开。

2.6赤泥洗涤：

沉降分离出来的赤泥浆液，用水洗涤以回收有用成分，洗涤次数越大，有用成分损失越少。

2.7晶种分解：

将分离了赤泥的铝酸钠溶液送入分解槽，加入晶种，不断搅拌并逐渐降温，分解析出氢氧化铝，并得到分解母液。

2.8煅烧：

在高温下将氢氧化铝的附着水，结晶水除去，并使其晶型转变，以获得适合要求的氧化铝。

2.9蒸发：

种分母液通过浓缩，以提高其碱浓度，保持循环体系中水量平衡，使母液达到拜耳法循环要求。

3.0苛化：

在蒸发时有一定的一水碳酸钠结晶析出，将其分离出来用石灰乳苛化成氢氧化钠溶液，与蒸发母液一同送往湿磨配料。

3.工艺流程简述：

由汽车运进厂的铝土矿经地磅站称重后倒入卸矿站及铝土矿原矿堆场。经胶带机送往破碎站，破碎后的铝土矿经胶带机送往均化库堆存并凉干水分。外购石灰用汽车运进厂后经胶带输送机送往石灰仓储存，然后分别送往石灰消化工序及原料磨工序。

在原料磨工序将石灰、铝土矿、循环母液按一定比例混合后进入由棒、球二段磨进行磨矿，磨矿矿浆经水力旋流器进行分级，得到合格的原矿浆进入原矿浆槽。

原料磨送来的原矿浆由溶出前槽自流进入GEHO泵，送入五级单套管，五级压煮器组成的十级预加热器加热，用高压蒸汽间接加热压煮器内矿浆至溶出温度，经十级自蒸发器闪蒸器降温后，溶出矿浆用赤泥一次洗液稀释后进入溶出后c槽停留4个小时，脱出溶液中的硅和钛等杂质后送往赤泥分离和洗涤工序。闪蒸产生的二次蒸汽用于十级预热，新蒸汽冷凝水经闪蒸成6bar蒸汽，并入全厂低压蒸汽管网。

溶出后槽送来的稀释矿浆与从絮凝剂制备送来的絮凝剂混合后进入40米单层平底分离沉降槽进行固液分离，溢流用粗液泵送往控制过滤工序，底流用泵送入赤泥洗涤沉降槽。

分离底流进行三次反向洗涤再用赤泥过滤机进行过滤洗涤，热水分别进入过滤机和末次洗涤槽，滤饼进入漏斗经螺旋输送进入再次浆化槽，再用GEHO泵送