拜耳法氧化铝生产工艺流程框图
拜耳法氧化铝生产工艺流程框图
拜耳法氧化铝生产工艺流程框图成品氧化铝图一焙烧2O 3图二 碱法生产氧化铝基本过程开曼铝业氧化铝厂工艺流程简图氧化铝厂主要生产车间一车间：原料准备包括：地磅房、破碎站、原矿堆场、均化库、石灰仓、石灰消化及原料磨等工段a.石灰消化：3台ф1200x10500m化灰机，2用1备b.石灰仓：3台ф14x18mc.拜尔原料磨（棒球两段磨加水力漩流器）：4组，每组配一级棒磨ф3.2x4.5m及二级球磨ф3.6x8.5m，产能100t/h,用3备1。
二车间：高压溶出包括：常压脱硅、高压泵房、管道化预热、溶出及稀释a.常压脱硅:3台带加热管束搅拌的ф10x16m预脱硅加热槽及11台机械搅拌的ф10x16m脱硅槽，1台ф6x6m赤泥洗液槽。
其中预脱硅加热槽2用1备，脱硅槽10用1备。
b.高压泵房:3台高压引进的高压隔膜泵，泵压力6～6.8MPa，流量400－500m31备。
c.溶出装置:26级套管预热，4级压煮器预热，新蒸汽间接加热，保温压煮器停留30分钟，10级闪蒸降温。
每组配套预热管预热器长度2880m，19台ф2.8x16.8m压煮器，12台ф3.0-5.0x9.7m闪蒸器。
2台ф12.5x13.5m溶出后槽，稀释料浆停留4.2小时，产能400－500kt/a.三车间：赤泥沉降包括：赤泥分离及洗涤、絮凝剂制备、控制过滤、赤泥贮槽及赤泥泵站、赤泥堆场、热水站a.赤泥分离及洗涤:2组。
采用高效深锥沉降槽技术及设备。
每组配6台ф14x16－18m高效沉降槽，其中分离槽1台，洗涤槽4台，备用槽1台。
b.控制过滤：7台226m2立式叶滤机，其中用6台备1台。
c.赤泥泵站：3台引进的高压隔膜泵，2用1备。
d.絮凝剂制备、热水站。
四车间：分解分级包括：精液热交换、分解分级、中间降温、种子过滤a.精液热交换（板式换热器）：4组。
每组为两级换热，第一级精液与母液换热，配3台450m3 换热器，第二级精液与水换热，配1台230 m3 换热器。
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。
氧化铝工艺流程图
拜耳法生产氧化铝的基本流程⒈原矿浆制备。
首先将铝土矿破碎到符合要求的粒度（如果处理一水硬铝土型铝土矿需加水量的石灰），与含有游离的NaOH的循环母液按一定的比例配合一道送入湿磨内进行细磨，制成合格的原矿浆，并在矿浆槽内贮存和预热。
⒉高压溶出。
原矿浆经预热后进入压煮器组（或管道溶出器设备），在高压下溶出。
铝土矿内所含氧化铝溶解成铝酸钠进入溶液，而氧化钛以及大部分的二氧化硅等杂质进入固相残渣即赤泥中。
溶出所得矿浆称压煮矿浆，经自蒸发器减压降温后送入缓冲槽。
⒊压煮矿浆和稀释及赤泥分离和洗涤。
压煮矿浆含氧化铝浓度高，为了便于赤泥沉降分离和下一步的晶种分解，首先加入赤泥洗液将压煮矿浆进行稀释（称赤泥浆液），然后利用沉降槽进行赤泥与铝酸钠溶液的分离。
分离后的赤泥经过几次洗涤回收所含的附碱后排至赤泥场（国外有排入深海的），赤泥洗液用来稀释下一批压煮矿浆。
⒋晶种分解。
分离赤泥后的铝酸钠溶液（生产上称粗液）经过进上步过滤净化后制得精液，经过热交器冷却到一定的温度，在添加晶种的条伯下进行分解，结晶析出氢氧化铝。
⒌氢氧化铝的分级与洗涤分解后所得氢氧化铝浆液送去沉降分离，并按氧化铝颗粒大小进行分级，细粒作晶种，粗粒经洗涤后送焙烧制得氧化铝。
分离氧氧化铝后的种分母液和氢氧化铝洗液（统称母液）经热交换器预热后送去蒸发。
⒍氢氧化铝焙烧。
氢氧化铝含有部分附着水和结晶水，在回转窑内经过高温焙烧脱水并进行一系列的晶相转变制得含有一定γ—Al2O3和α—Al2O3的产品氧化铝。
⒎母液蒸发和苏打苛性化。
预热后的母液经蒸发器浓缩后得到合乎浓度要求的循环母液，补加NaOH后又返回湿磨，准备溶出下一批矿石。
在母液蒸发过程中会有一部分Na2CO3·H2O与水溶解后加石灰进行苛化使之变成NaOH用来溶出下批铝土矿。
碱—石灰烧结法生产氧化铝基本工艺流程1.生料浆的制备。
将铝土矿、石灰(或石灰石)、碱粉、无烟煤及碳分蒸发母液按一定的比例，送入原料磨磨成料浆，经料浆槽调配合格即成生料浆，它是烧结合格熟料的物质基础。
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。
上海凯泉泵业集团有限公司氧化铝工艺流程及用泵情况介绍-拜耳法工艺流程图(PPT31页)
8.5 机械密封的寿命
铝厂机械密封在正常使用条件下，保证正常的轴 封水量和水压，机械密封寿命约为2000小时（个
别工况除外）。 矿制车间由于浆体浓度高，碱腐蚀性大，所以机 封寿命较短。其中缓冲泵机封平均寿命700小时，
饲料泵机封平均寿命900小时。 国内机封厂家能把大部分的机封寿命提高到半 年以上，但因为成本高，无价格竞争力，这样做的
从拜耳法生产的基本工艺流程，我们可以把 整个生产过程大致分为如下主要的生产工序：原 矿浆制备、高压溶出、溶出矿浆的稀释及赤泥的 分离和洗涤、晶种分解、氢氧化铝分级与洗涤、 氢氧化铝焙烧、母液蒸发及苏打苛化等。
拜 耳 法 工 艺 流 程 图
5.2 传 统 碱 石 灰 烧 结 法 工 艺 流 程 图
三、铝矿石的组成成分和性质
项目
三水铝石 一水软铝石 一水硬铝石
化学分子式
Al2O3·3H2O
Al2O3·H2O
Al2O3·H2O
氧化铝含量
65%
85%
85%
莫氏硬度
2.3-3.5
3.5-5
6.5-7
密度
2.3-2.4
3.01-3.06
3.3-3.5
三水铝石型铝土矿中的氧化铝最容易被苛性 碱溶液溶出，一水软铝石次之，而一水硬铝石的
⑵ KD系列单壳体渣浆泵采用单壳体结构设计， 较双壳体结构去掉前后泵壳，过流部件只保留叶 轮、后护板和蜗壳，使泵更紧凑、轻便，维修更 方便，性价比更高。
⑶ KD单壳体渣浆泵常规工作条件为：重量浓度 Cw＜20%，介质温度≤110℃，固体相对密度S ＜20，固体颗粒d50＜0.05mm。
6.5 LRB铝工业流程泵介绍（单壳体结构）
含固量和浆体密度较高，此类浆体主要集中 在熟料溶出、赤泥分离及洗涤、赤泥外排、粗液 脱硅和硅渣分离等阶段。
拜耳法
国内外铝土矿资源
铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐钛矿、金红石、 钛铁矿等矿物的混合矿，是现代炼铝的原料。 铝土矿是目前Al2O3生产中最主要的矿石资源，世界上95%以上 的Al2O3是用铝土矿为原料生产的。铝土矿中Al2O3的含量(w)变 化很大，低的在40%以下，高者可达到70%以上。 铝土矿主要用于Al2O3生产 (约90%)。铝土矿是一种组成复杂、化 学性质变化很大的含铝矿物。主要化学成分是 Al2O3﹑SiO2﹑Fe2O3﹑TiO2、少量的CaO ﹑MgO 等。 铝土矿中的Al2O3主要以三水铝石 [Al(0H)3] 、一水软铝石 (γAlOOH) 及一水硬铝石[α-AlO(OH)] 状态赋存。依据铝土矿中铝矿 物的含量，一般可将它们分为三水铝石型、一水软铝石型、一水 硬铝石型和各种混合型铝土矿。 铝土矿中除了Al2O3以外，还含有多种杂质。铝土矿的质量主要 取决于其中氧化铝的矿物形态和有害杂质含量（铝硅比）。 衡量铝土矿质量标准： 铝硅比：工业上要求铝硅比不低于3～3.5 铝土矿类型：决定氧化铝生产的方法。
碱法生产氧化铝
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A1(OH)3， 将A1(OH)3与碱液分离并经过洗涤和焙烧后，即获得产品氧化铝。
目前工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝，根据原料的质量，又分为： 拜耳法、烧结法、拜耳－烧结联合法。
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。
氧化铝生产工艺流程简介
氧化铝工艺流程简介一、生产工艺简介公司采用国际先进的拜耳法生产工艺，主要设备从德国、法国、荷兰、澳大利亚等国进口；生产指挥系统采用美国Rockwell公司的DCS控制系统.公司还建有庞大的生产ERP系统及信息管理系统，集生产调度、控制、信息采集、管理于一体。
二、生产工艺流程图铝土矿氧化铝三、工艺流程简述1、原料工序原料矿石堆场在建厂初期，为方便装卸矿石及避免大量杂质在倒运过程进入生产流程，堆场使用原矿石将地基提升50cm压实后用于储存铝土矿。
原矿石由汽车运进厂的铝土矿经地磅站称重后和原矿堆场的铝土矿经破碎后一起倒入卸矿站，经胶带输送机送往均化堆场堆存,为避免斗轮取料机将杂质当做矿石取走，取料机斗轮离地面30cm,其间用矿石进行填充,再由胶带输送机将铝土矿送往原料磨的磨头仓。
外购石灰由汽车运进厂，卸入石灰卸矿站,经胶带输送机送往石灰仓，一部分石灰通过胶带输送机送往原料磨磨头仓，另一部分石灰送往石灰消化工段.在石灰消化工段，石灰与热水一同加入化灰机中，制备的石灰乳流进石灰乳槽，石灰乳用泵送往蒸发车间苛化工序和沉降车间控制过滤工序。
在原料磨工段，铝土矿、石灰及循环母液按比例加入原料磨中磨制原矿浆,原矿浆用水力漩流器进行分级，分级机溢流为合格的原矿浆，送入原矿浆槽,分级机底流返回原料磨。
为应对磨机突发故障及流程稳定，矿浆槽必须保持一定液位.2、溶出工序来自原料磨已研磨好的原矿浆首先进入溶出预脱硅槽，矿浆通过预脱硅槽的压差进行自溢流至末槽，同时为消除矿浆中的SiO2对溶出过程的影响，根据车间操作规程，矿浆在预脱硅槽首槽加热至100℃，且原矿浆在脱硅槽中停留8h以上，以达到预脱硅的目的。
在预脱硅末槽通过出料泵进入高压隔膜泵，再由高压隔膜泵注入溶出机组。
矿浆首先经过六级单管预热器被来自相应闪蒸槽的二次蒸汽间接加热到160℃左右,后进入六级带机械搅拌间接加热的预热压煮器,由来自相应级别的闪蒸槽的二次蒸汽预热到200℃左右，再进入带机械搅拌间接加热反应压煮器内，用来自热电的6。
氧化铝生产工艺
氧化铝生产工艺在氧化铝生产行业，氧化铝的生产方法大约分四类：碱法、酸法、酸碱联合法、和热法，但目前用于工业生产的基本全部属于碱法。
用碱法生产氧化铝，是用碱（NaOH或Na2CO3）来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变为铝酸钠溶液。
矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物，将不溶解的残渣（由于含氧化铁而成红色，故称赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合利用，已回收利用其中的有用组分。
纯净的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，经与母液分离、洗涤后焙烧，得到氧化铝产品。
用碱法生产氧化铝又可分为：①拜尔法②烧结法③联合法，因我国的铝土矿资源的特殊性，主要为一水硬铝石，因此在早期建厂的生产氧化铝的方法均采用烧结法、混联法，后期建厂和扩建工程多采用拜尔法较多，拜尔法具有工艺流程简单，投入成本少，产品质量好等特点。
具体情况如下：中国铝业山东分公司：1954年建厂，采用烧结法，后经四次扩建，主要采用拜尔法，2006年的总产量已达128万吨中国铝业河南分公司：1965年建厂投产，主要采用混联法，1999年完成4次扩建，年产达80万吨，2005年新建年产70万吨的拜尔法生产线，2006年的年生产量已达到232万吨。
中国铝业贵州分公司：1978年完成一期拜尔法生产线，年产15万吨，后经扩建，采用混联法，2006年已达到年产120万吨。
中国铝业山西分公司：1987年一期烧结法投产，后经扩建，1992年完成二期混联法，年产达70万吨，2005年投产的拜尔法80万吨项目，到2006年已经达到年产219万吨目标。
中国铝业中州分公司：1992年一期投产烧结法，后经两次扩建选矿拜尔法生产线，2006年年产量达172万吨。
中国铝业广西分公司：1995年拜尔法投产使用，2006年总产量达94万吨。
中国铝业集团还有重庆、遵义准备建造氧化铝厂。
除中国铝业公司外，现已建或拟建的氧化铝项目29个，山东荏平氧化铝、山东魏桥氧化铝氧化铝、山西鲁能晋北氧化铝、山东龙口东海氧化铝、山东信发（100万吨）、河南开曼铝、东方希望铝业（三门峡）有限公司、广西华银（160万吨）、阳煤集团（120万吨）等众多氧化铝企业。
拜耳法氧化铝制取工艺(含电解)
通常写为：A/S= Al2O3/ SiO2
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
❖ 氧化铝外观为白色粉末，结晶状态为六方晶体结 构，分子式通常写为Al2O3，分子量为101.96。
❖ 氧化铝是典型的两性氧化物，不溶于水，可溶于 无机酸和碱性溶液，由于其结晶形式不同，在酸、 碱溶液中的溶解度及溶解速度也不同。
❖ 氧化铝有多种同素异构体，如：α-Al2O3、βAl2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3、θ-Al2O3、K-Al2O3、 δ-Al2O3。而常见稳定结构的氧化铝主要是αAl2O3、γ-Al2O3。
❖ 目前工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝。
铝土矿
❖ 铝土矿组成 ❖ 铝土矿分类 ❖ 铝土矿的铝硅比 ❖ 我国铝土矿特点
铝土矿组成
❖ 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硫化物、微量的镓、钒、磷、铬 等元素的化合物。
根据近年来的研究结果，可归纳为以下几点： （1）在一定温度下，中等浓度的铝酸钠溶液中，铝酸根
离子是以Al(OH)4-为主。据此，从铝或氢氧化铝转入溶 液的阳离子A13+与4个OH-化合时形成Al(OH)4-。3个 OH-离子与阳离子A1 3+以正常的价键结合，而第4个 OH-离子则以配价键结合Al(OH)4-离子有正规的四面结 体构。 （2）在稀溶液中且温度较低时，铝酸根离子以水化离子 [Al(OH)4-](H2Ｏ)x形式存在； （3）在较浓的溶液中或温度较高时，发生Al(OH)4-离子
氧化铝生产工艺教学(拜耳法)
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
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
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
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
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
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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
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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
2NaAlO2+2Na2SiO3+aq = 3 Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O +4NaOH
预脱硅
SiO2造成的危害
造成氧化铝和苛性碱的损失 结疤 影响产品质量
氧化铁水合物在溶出过程中的行为
（1）次生成核 次生成核又叫二次成核，所形成的晶
核成为次生晶核或二次晶核。在晶种分解 过程中，生成晶核表面粗糙，长成向外突 出细小的晶体，在颗粒相互碰撞或流体的 剪切力作用下，这些细小晶体便脱离母晶 而进入溶液中，成为新的晶核。分解温度 在75℃以上时，都无次生晶核形成。
（2）晶体长大 种分过程存在着晶体直接长大的过程，
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
Al2O3/
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
40
拜耳法循环图 200
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
拜耳法循环图
40
200℃
αK＝1.65
Al2O3/
60℃
20
B
30℃
αK＝3.40
％
C
A
D
10
20
Na2O％
拜耳法工艺流程图
主要工序
即在晶种表面结晶并沿平面展开，使晶粒 直径长大。晶体长大的速度取决于分解条 件。溶液的过饱和度大，有利于晶体长大。
氧化铝拜耳法
（3）氢氧化铝破裂 破裂是颗粒之间旳碰撞以及颗粒与糟壁
、搅拌器之间旳碰撞成果，使结晶体破裂 ，产生细小旳新颗粒。氢氧化铝结晶粒度 变细。
（4）附聚 附聚是指某些细小旳晶粒相互依附并粘结成
Al2O3·3H2O→Al2O3·H2O+2 H2O↑ 500℃左右 一水软铝石转变为无水γ-A12O3；
Al2O3·H2O→γ-Al2O3+ H2O↑ 900℃以上 转变为a-Al2O3；
γ-Al2O3→a-Al2O3
高压溶出 溶出矿浆稀释和赤泥分 离洗涤 晶种分解 氢氧化铝洗涤、焙烧 分解母液旳蒸发与碳酸 钠旳苛化 分解母液蒸发旳目旳 碳酸钠苛化旳目旳 碳酸钠苛化旳措施
（1）次生成核 次生成核又叫二次成核，所形成旳晶
核成为次生晶核或二次晶核。在晶种分解 过程中，生成晶核表面粗糙，长成向外突 出细小旳晶体，在颗粒相互碰撞或流体旳 剪切力作用下，这些细小晶体便脱离母晶 而进入溶液中，成为新旳晶核。分解温度 在75℃以上时，都无次生晶核形成。
（2）晶体长大 种分过程存在着晶体直接长大旳过程，
氧化亚铁，使赤泥旳沉降性能变坏，同步使苛性钠转 变为苏打。FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3
在生产溶液中往往具有2~3毫克/升以铁酸钠形态 溶解旳铁，还具有细度在3微米下列旳含铁矿物微粒 ，这些微粒极难滤除，则成为氢氧化铝被铁污染旳起 源。
氧化钛水合物在溶出过程中旳行为
铝土矿含钛矿物多以金红石和锐钛矿物存在 。
碳酸钠溶液苛化，返回生产流程。 水合硅铝酸钙（水化石榴石） 3Ca(OH)2 ＋2NaAlO2 ＋mNa2SiO3 = 3CaO·Al2O3·mSiO2·(6-
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拜耳法氧化铝生产工艺流程框图成品氧化铝图一焙烧2O 3图二 碱法生产氧化铝基本过程开曼铝业氧化铝厂工艺流程简图氧化铝厂主要生产车间一车间：原料准备包括：地磅房、破碎站、原矿堆场、均化库、石灰仓、石灰消化及原料磨等工段a.石灰消化：3台ф1200x10500m化灰机，2用1备b.石灰仓：3台ф14x18mc.拜尔原料磨（棒球两段磨加水力漩流器）：4组，每组配一级棒磨ф3.2x4.5m及二级球磨ф3.6x8.5m，产能100t/h,用3备1。
二车间：高压溶出包括：常压脱硅、高压泵房、管道化预热、溶出及稀释a.常压脱硅:3台带加热管束搅拌的ф10x16m预脱硅加热槽及11台机械搅拌的ф10x16m脱硅槽，1台ф6x6m赤泥洗液槽。
其中预脱硅加热槽2用1备，脱硅槽10用1备。
b.高压泵房:36～6.8MPa，流量400－500m3用1备。
c.溶出装置:2组。
采用法铝技术，6级套管预热，4级压煮器预热，新蒸汽间接加热，保温压煮器停留30分钟，10级闪蒸降温。
每组配套预热管预热器长度2880m，19台ф2.8x16.8m压煮器，12台ф3.0-5.0x9.7m闪蒸器。
2台ф12.5x13.5m溶出后槽，稀释料浆停留4.2小时，产能400－500kt/a.三车间：赤泥沉降包括：赤泥分离及洗涤、絮凝剂制备、控制过滤、赤泥贮槽及赤泥泵站、赤泥堆场、热水站a.赤泥分离及洗涤:2组。
采用高效深锥沉降槽技术及设备。
每组配6台ф14x16－18m高效沉降槽，其中分离槽1台，洗涤槽4台，备用槽1台。
b.控制过滤：7台226m2立式叶滤机，其中用6台备1台。
c.赤泥泵站：3台引进的高压隔膜泵，2用1备。
d.絮凝剂制备、热水站。
四车间：分解分级包括：精液热交换、分解分级、中间降温、种子过滤a.精液热交换（板式换热器）：4组。
每组为两级换热，第一级精液与母液换热，配3台450m3 换热器，第二级精液与水换热，配1台230 m3 换热器。
每两组换热器对应1组分解槽，用1组备1组。
b.种子过滤：8台120 m2立式过滤机，用5台备3台。
c.分解分级：2组。
每组14台ф14x29.5-34.5m，4600 m3/台平底机械搅拌分解槽，用13台备1台。
每组分解槽配340 m2中间降温换热器6台及两组水力漩流器分级机。
五车间：蒸发包括：蒸发原液槽及水洗、蒸发站、排盐苛化、循环母液、酸洗站a.蒸发原液及水洗：3台ф13m原液槽b.蒸发母液：3台ф13m母液槽c.液体碱储槽：3台ф10m液体碱补碱槽d.蒸发站：2组。
每组采用蒸水量22t/h六效管式降膜蒸发器组，带强制循环结晶排盐器。
六车间：焙烧包括：成品过滤及洗涤、氢氧化铝仓、焙烧、氧化铝输送、氧化铝仓、氧化铝包装及堆栈a.成品过滤：2台引进的62平盘过滤机b.焙烧：2台丹麦smith技术的1350t/d气体悬浮焙烧炉，燃料为城市煤气。
c.氢氧化铝仓：2400t容量。
d.氧化铝仓：4台7000t氧化铝仓。
e.氧化铝包装及储运：按1t大袋包装，包装堆栈厂房60x162m。
辅助车间：检修车间、清理车间、循环水车间、电器车间、计控车间工艺过程描述一、原料车间：由汽车运来的铝土矿经地磅站称重后,倒入卸矿站或铝矿原矿堆场，经胶带输送机送往破碎站，矿石粒度从200mm破碎到0～25mm，送入均化堆场堆存并凉干水分，在堆场内设有一个带棚的合格料场，经取料机平铺直取均化后，送入原料磨。
外构石灰由汽车运进厂，经斗式提升机卸入石灰仓，仓底设置板式给料机，胶带输送机，一部分石灰被送往原料磨磨头仓，另一部分石灰送往石灰消化工段。
在石灰消化工段，石灰与热水一同加入化灰机中，制备的石灰乳流进石灰乳槽，石灰乳用泵送往蒸发车间苛化工序，和沉降车间控制过滤工序。
消化渣用胶带机送消化堆场，消化渣最终用汽车运出厂，送赤泥堆场堆存。
铝土矿、石灰经计量后与循环母液按比例，加入两段磨矿系统的棒磨机中磨制原矿浆，原矿浆用水力漩流器进行分级，分级机溢流为合格的原矿浆，送原矿浆槽，再用矿浆泵送往溶出车间的预脱硅工段。
分级机底流返回两段磨矿系统中的球磨机进一步磨浆，然后仍进入水力漩流器进行分级，形成闭路磨浆系统。
二、溶出车间：从原料车间送来的原矿浆进入常压脱硅工段的加热槽中，将温度从82～87℃提升到100～105℃，然后送入预脱硅槽中进行连续脱硅。
经8小时后在预脱硅槽中的末槽用剩余循环碱液混合，调整经脱硅后的原矿浆的碱度和温度，合格原矿浆送至高压泵房的隔膜泵。
脱硅槽底部设有返砂管、返砂泵，每班定期将粗砂返回原料磨工段。
原矿浆经隔膜泵送入6级单套管二次汽预热器预热至174～180℃，再经4级带机械搅拌的罐式预热器用二次汽预热至210～220℃，然后进入罐式加热器和保温溶出器，用新蒸汽间接加热至265℃进行保温溶出30～50分钟。
溶出后矿浆经10级自蒸发降温，温度从260℃降至125℃，然后送入稀释槽与赤泥洗涤送来的赤泥洗液混合。
稀释料浆用泵送往溶出后槽，停留4小时以上，以脱除溶液中的硅、铁、锌等杂质。
各级矿浆自蒸发器产生的二次汽用于预热矿浆和作预脱硅的热源，自蒸发的冷凝水逐级闪蒸后排出进入冷凝水罐。
冷凝水汇总后送往热水站制备热水。
新蒸汽冷凝水闪蒸至158℃送回锅炉房。
二次汽剩余部分送入低压汽管网。
三、沉降车间：溶出后的矿浆经赤泥洗液稀释后采用高效沉降槽进行分离和4次反向洗涤，絮凝剂经计量后分别加入分离和洗涤沉降槽。
分离沉降槽底流含固率约为38～42％，用泵送往洗涤沉降槽，洗水从末槽加入，末次洗涤底流固体含量约为46％～53%,赤泥经浆化后用隔膜泵直接送往赤泥堆场进行干法堆存。
分离沉降槽溢流送控制过滤工段的粗液槽，控制过滤采用立式叶滤机，同时将少量石灰乳加进粗液槽中作为助滤剂，从叶滤机得到的精液送分解车间的精液热交换工段，叶滤渣入滤渣槽中，用泵返回一洗沉降槽。
氢氧化铝洗液加进一洗沉降槽，苛化渣加入二洗沉降槽中。
四、分解车间：由控制过滤工段送来的精液进入分解车间的精液热交换工序，精液在此工段经两级换热，精液温度从100～105℃降为61～62℃，然后送种子过滤冲晶种。
第一级为精液与分解母液换热，第二级为精液与水换热。
精液冲晶种后，制备成固含为800g/L的氢氧化铝料浆，用晶种泵送往1～2分解槽中，分解采用高浓度，高种子比工艺制备砂状氢氧化铝，在分解槽尾部适当位置设置二台水力漩流器分级机组，分级底流为粗颗粒氢氧化铝料浆，作为本车间产品送往焙烧车间成品过滤工序，分级溢流返回分解槽中，分解倒数第二槽为种子出料槽，在槽中上部适当位置出料自流进种子过滤工段，经过滤后晶中流进晶种槽中，过滤母液进锥形母液槽。
种分母液用泵输送，一部分送氢氧化铝分级，调配料浆固含比，另一部分送精液热交换工序与精液换热，热交换后母液温度从50～55℃升至85～90℃，送蒸发车间的蒸发原液槽。
为提高分解产出率，在分解槽顶部适当位置设有宽流道板式换热器，作为中间降温设备。
种子过滤采用氢氧化铝种子制备机，氢氧化铝分级采用氢氧化铝粒度分级机进行。
氢氧化铝粒度分级机的底流做为产品，泵送Al(OH)3分离洗涤工序的氢氧化铝成品分离洗涤机，分离所得母液去精滤，洗涤所得Al(OH)3洗液送去稀释，Al(OH)3滤饼去焙烧。
种子过滤和产品过滤Al(OH)3分离所得的种分母液送袋式过滤机精滤回收氢氧化铝浮游物，精滤后的种分母液送去蒸发。
部分种分母液经蒸发排盐后得到的蒸发母液，与未蒸发的种分母液及补充的液体苛性碱混合调配成N=245g/l的循环母液去源矿浆磨制工序。
母液蒸发后分离出的结晶碱用车送专用堆栈存放。
五、蒸发车间：从分解车间送来的母液进入蒸发车间的蒸发原液槽，蒸发工段采用母液部分蒸发工艺，一部分母液进蒸发器中，另一部分母液直接送往循环母液调配槽。
蒸发站由一组六效降膜蒸发器和一台强制循环结晶蒸发器及三级闪蒸组成，蒸发采用逆流流程。
原液由末效逐级送到前效蒸发，最后到一效。
一效的出料温度为140℃，此溶液进入三级闪蒸系统，逐级闪蒸降温，三闪出料温度92℃左右，三闪出料即为蒸发母液，送往循环母液调配槽制备循环母液。
由蒸发二闪出料引一定数量的母液进强制效，使其蒸浓到Na2O k320g/L以上，并从盐沉降槽底流中引入部分Na2CO3固体颗粒作为晶种，温度控制在103℃，加热蒸汽用一效产生的部分二次汽（或新蒸汽）做热源，控制好结晶条件，使从强制效母液中析出的碳酸钠主要为颗粒粗大、沉降及过滤性能较好的无水碳酸钠，结晶器出料去盐沉降槽，底流进盐过滤机，经过滤后的碳酸钠滤饼稀释后进苛化槽。
苛化料浆送苛化分离过滤机，滤渣送往赤泥沉降车间的二洗沉降槽。
强碱液返回四闪，经闪蒸后送循环母液调配槽制备循环母液。
生产补碱用NaOH浓度大于42％的液体苛性碱，循环母液储槽区域设有补碱设备。
六、焙烧车间由分解分级来的氢氧化铝浆液经氢氧化铝浆液贮槽，用泵送入水平盘式过滤机，对氢氧化铝进行分离及洗涤，洗涤后滤饼含水率6～8％，用胶带输送机送往焙烧炉喂料箱或氢氧化铝仓，过滤后母液送种子过滤的锥形母液槽，氢氧化铝洗液送赤泥洗涤工序。
从成品过滤或氢氧化铝仓来的氢氧化铝卸入焙烧工序的50m3喂料箱内，喂料箱内料位与仓下皮带计量给料机联锁，控制焙烧炉进料量。
含水6～8％的氢氧化铝经胶带输送机，螺旋喂料机送入文丘里干燥器内，干燥后的氢氧化铝被气流带入第一级旋风预热器中，烟气和干燥的氢氧化铝在此进行分离，一级旋风出来的氢氧化铝进入第二级旋风预热器，并与从热分离器来的温度约为1000℃的烟气混合进行热交换，氢氧化铝温度达到320～360℃，附着水基本脱除，预焙烧过的氧化铝在第二级旋风预热器内与烟气分离卸入焙烧炉的锥体内，焙烧炉所用的燃烧空气预热到600～800℃从焙烧炉底进入，燃料与空气混合并燃烧、预焙烧的氧化铝及热空气在炉底充分混合，氧化铝的焙烧在炉内约1.4秒内完成。
焙烧好的氧化铝和热烟气在热分离器中分离。
热烟气经上述的两级旋风预热器，文丘里干燥器与氢氧化铝进行热交换后，温度降为145℃，进入电除尘器，净化后的烟气用排风机送入烟囱排入大气。
热分离器出来的氧化铝经两段冷却后温度降至80℃，第一段冷却采用四级旋风冷却器，在四级旋风冷却过程中，氧化铝温度从1050℃降为260℃，燃料燃烧所需空气温度预热到800℃，第二段冷却采用沸腾床冷却机，用水间接冷却，使氧化铝温度从260℃降为80℃。
从沸腾床冷却机出来的氧化铝用风力送入氧化铝仓，经包装送堆栈，氧化铝包装采用1吨大袋包装，包装好后的氧化铝用汽车运出厂。
电收尘器收下的粉尘，用螺旋输送泵送入第二级旋风冷却器中。
因电除尘收下的粉尘较细，可作为多种氧化铝外销。
主要工艺条件：1、破碎站：（1）进场粒度≤200mm;（2）出矿粒度≤25mm2、均化堆场：（1）铝矿进厂粒度≤25mm；（2）堆高10m(3)堆积角33～37℃；（4）堆场贮量10万吨(5)堆场贮存时间20天3、石灰消化：（1）石灰消化率80％；（2）消化渣含水率20%(3)石灰乳浓度CaO 180g/L；（4）石灰进厂粒度≤25mm；4、原料磨：（1）原矿产品细度100％<500um;99%<315um;70～75<63um；（2）循环母液浓度Na2O k 240g/L, Na2O C 22.3g/L, AL2O3 142.2g/L,(3)循环母液Rp 0.593, Na2O C/Na2O t≤8.5%,温度88－90℃；（4）石灰添加量：以全CaO计为7％（以干铝土矿重量计）（4）常压脱硅脱硅温度100－105℃，脱硅时间10小时，脱硅固含300－320g/L5、高压泵房(1)泵工作压力6.0-6.8MPa(2)泵的工作温度95－98℃（3）净吸压头0.12MPa(4)进料矿浆固含200－240g/L6、高压溶出（1）溶出温度260℃（2）矿浆预热：全部间接加热，用二次蒸汽将矿浆温度预热至210－220℃，再用高压新蒸汽加热到260℃（3）保温溶出时间30分钟（4）矿浆自蒸发：采用十级闪蒸，料浆温度从260℃降至125℃（5）高压新蒸汽压力6－6.2MPa，温度290±10℃（7）氧化铝相对溶出率≥93%（8）溶出液Rp 1.18(9)赤泥碱比Na20/SiO2≤0.387、稀释：稀释料浆苛性碱浓度168g/L；稀释浆固含60－78g/l；稀释浆温度107℃，最高110℃8、赤泥沉降分离洗涤：分解槽进料温度105℃，分离沉降槽底流含固量38－42％；溢流浮游物含量80－150mg/l，最大250mg/l;洗涤沉降槽温度90－95℃，沉降槽底含固量46－53％，分离及洗涤过程中水解损失1.5%9、控制过滤：叶滤机进料含固80－150mg/L; 叶滤机滤液温度100℃，最高105℃，叶滤机固含<15mg/l,叶滤机产能1.1m3/m2.h10、精液热交换：采用二级换热，第一级精液与分解母液换热，第二级为精液与水换热；进口温度100℃，最高105℃，出口温度60－62℃，分解母液进口50－55℃，分解母液出口85－90℃，水进口温度≤35℃，水出口48℃;11、分解及分级：精液温度60－62℃，分解槽首槽固含800g/l,(3)种子应具有的质量：粒度为<44u占3－15％，最大25％；种子含附液滤≤20%,分解产出率≥99kg/m3;分解时间45－50小时，分解首槽温度50－55℃；水旋器进料固含325g/l；水旋器进料压力0.1-0.12MPa水旋器底流稀释后固含780-794g/l；水旋器底流粒度<44u为2－9％。