氧化铝知识问答

1. 简述拜耳法生产氧化铝的原理。

用苛性碱溶液在一定温度、一定压力条件下溶出铝土矿，氧化铝被溶出制得铝酸钠溶液，铝酸钠溶液净化后经过降温、添加晶种、搅拌分解析出氢氧化铝，析出的氢氧化铝经分离、洗涤、焙烧后得到氧化铝。分解后的母液（主要成分NaOH）经蒸发再重新溶出新的一批铝土矿，进入下一循环。氧化硅等杂质成为赤泥，经洗涤后外排或用于烧结法配料。

拜耳法的实质也就是下述反应在不同条件下的交替进行：

2. 拜耳法生产氧化铝的主要工序有那些？

原矿浆制备、溶出、溶出矿浆稀释、赤泥分离和洗涤、晶种分解、氢氧化铝分级和洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发及苏打苛化等。

3. 铝酸钠溶液的浓度

铝酸钠溶液的基本成分是Al2O3和Na2O，工业上铝酸钠溶液各成分的浓度一般是用每升铝酸钠溶液中所含溶质的克数来表示的（g/l）。如一升铝酸钠溶液中含120克Al2O3、100克Na2O，则氧化铝和氧化钠的浓度分别表示成Al2O3120g/l、Na2O 100g/l。

4. 铝酸钠溶液的苛性比值

铝酸钠溶液中的Na2O包括与氧化铝反应生成铝酸钠的Na2O和以游离的NaOH形态存在的Na2O，它们都称为苛性碱（以Na2Ok表示）。铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛性比值。以符号αk表示即：

式中〔Nk〕--铝酸钠溶液中Na2Ok的摩尔数；

〔A〕--铝酸钠溶液中Al2O3的摩尔数。

5. 拜耳法循环效率

循环母液每经过一次作业循环，便可以从铝土矿中提取出一批氧化铝。通常将1升（或1立方米）循环母液在一次作业周期中所生产的氧化铝的克数（或kg数）称为拜耳法的循环效率，以符号E表示。

6. 原矿浆的磨制

原矿浆的磨制是将碎铝矿按配比要求配入石灰和循环母液磨制成合格的原矿浆的过程。

原矿浆的技术指标要求：一般主要考核细度、固含、配钙（氧化钙添加量）

细度：+300μm≤1% (即60#筛上残留≤1%)

+63μm≤25 %（即230#筛上残留≤25%）

固含：300-400g/l

配钙：生产上要求石灰添加量为铝矿石重量的7%～9%。

7. 影响球磨机产能的因素

影响球磨机产能的主要因素有：矿石的可磨度、给矿粒度、产品细度要求、球级配比、球荷填充率、磨矿液固比等。

8. 拜耳法原矿浆指标对氧化铝生产的影响

1)、固含调矿固含过高将会影响铝土矿溶出反应完全程度，降低溶出率，增大赤泥量，降低氧化铝回收率；调矿固含过低会使溶出αk升高，造降低分解率和循环效率。

2、细度矿浆细度跑粗将会加速管道磨损，使预脱硅槽沉淀增多，影响铝土矿溶出反应完全程度。矿浆细度过细将使溶出赤泥变细，使赤泥沉降性能变差，影响拜耳法赤泥的沉降分离作业。

3、矿浆CaO含量矿浆CaO配入量要适中，以保证溶出过程中消除TiO2的危害。加入量不足时，将会降低溶出率；加入量过高，游离的CaO会造成Al2O3的损失。

9. 含钛矿物对一水硬铝石溶出过程中的危害？如何消除？

氧化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠，在一水硬铝石表面形成一层致密的保护膜，阻止碱液渗透到矿石内使Al2O3不能被溶出。因此铝土矿中的含钛矿物使一水硬铝石在铝酸钠溶液中的溶解过程显著恶化，氧化铝溶出率降低。

在铝土矿溶出时添加石灰是消除TiO2危害的有效措施。在高压溶出过程中，钙、钛化合物反应的主要产物为钙钛矿、羟基钛酸钙或钛水化石榴石。使一水硬铝石表面上不再生成钛酸钠保护膜，故Al2O3溶出过程不再受到阻碍，也降低了Na2O的消耗。

10. 在铝土矿的高压溶出过程添加石灰的主要作用？

(1)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。在拜耳法溶出中加入石灰后，一部分SiO2转变为水化石榴石，这样以水合铝硅酸钠存在的SiO2减少，使赤泥中钠硅比降低。

11. 影响铝土矿溶出过程的因素有哪些，如何影响？

1）、铝土矿的矿物组成及结构三水铝石溶出性能最好，一水软铝石次之，一水硬铝石最次。

2）、溶出温度的影响溶出温度提高，溶出速率提高，溶出设备的产能也显著提高。

3）、循环母液苛性碱浓度的影响当其它条件相同时，母液碱浓度越高，溶出速度越快。

4）、配料苛性比的影响配料苛性比就是预计矿石中Al2O3达到理论溶出率时，溶出液的苛性比。它的数值越高，溶出速度越快。为了提高循环效率，通常降低配料苛性比、提高循环母液苛性比。

5）、矿浆搅拌强度的影响搅拌可以强化了溶出过程。

6）、铝土矿的磨细程度矿石磨得愈细，溶出速度就愈快。

7）、添加石灰的影响添加石灰，有利于Al2O3 溶出速度的提高，碱耗明显降低。

8）、溶出时间的影响铝土矿溶出过程中，只要Al2O3的溶出率没有达到最大值，那么增加溶出时间，Al2O3的溶出率就会增加。

12. 溶出质量的指标

溶出的质量指标主要是氧化铝溶出率和溶出液的苛性比值。这两项指标的好坏取决于高压溶出工艺条件和技术操作以及配料的正确程度。

13. 氧化铝的溶出率

ηA=(1-)×100%

式中ηA-氧化铝的溶出率，%；

(A/S)赤泥-赤泥的铝硅比；

(A/S)矿石-铝土矿的铝硅比。

将溶出后的赤泥A/S值代入上式算得初溶出率；

将洗涤后的赤泥A/S值(或弃赤泥A/S值)代入上式算得净溶出率(实际溶出率)；

将硅渣中(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)理论铝硅比，即A/S=1的值代入则得理论溶出率η理。

氧化铝的实际溶出率与理论溶出率的百分比称之为相对溶出率η相。

η相=×100%

14. 沉降性能的表示方法

沉降性能主要是以固体颗粒在悬浮液中的沉降速度和固体颗粒的压缩性能来表示。在生产中通常是以10分钟或5分钟清液层的沉降高度来表示沉降速度(沉速)，即用100毫升量筒取满悬浮液，沉降10分钟或5分钟后观察清液层高度，记为mm/10min或mm/5min。

压缩性能通常以压缩液固比表示，即浆液不能再浓缩时的液固比。生产上一般是指沉降30分钟后浓缩浆液的液固比。

沉降速度越快，沉降性能就越好；压缩液固比越小，压缩性能就越好。

15. 影响过滤效率的因素

1、浆液的粘度浆液粘度对过滤影响较大，浆液粘度越大，通过过滤介质的速度越慢，过滤越困难，而且滤饼的指标不好。提高浆液温度、降低浆液浓度可降低浆液粘度，有利于过滤。

2、过滤压力过滤压力越大，过滤动力越强，过滤速度越快。因此有效的提高真空过滤机真空度或正压过滤机压力可大大提高过滤机的产能，但是过滤压力不可过高，否则会造成滤液浮游物高，滤布寿命缩短。

3、过滤介质滤布性质对过滤有明显的影响，一般情况滤布布孔越大，滤液穿过越容易，对产能较好，但滤布孔径太大还会造成细小的固体颗粒容易穿过进入滤液。同时滤布的使用周期也是很重要的因素，滤布周期短，过滤设备运转率降低，因此滤布的选用要根据实际情况进行选定。

4、固体物料的物理性质固体物料性质中粒度是影响过滤性能最重要的因素，一般情况下粒度越粗，滤饼作为过滤介质孔径越大，滤液穿透越容易，分离过滤性能越好；而粒度细的固体物料极易堵塞滤布孔，并且作为过滤介质孔径小，造成过滤速度下降。

16. 高压溶出矿浆稀释的作用

1）、降低溶液浓度便于晶种分解

2）、使铝酸钠溶液进一步脱硅

3）、便于赤泥分离

4）、有利于稳定沉降槽的操作

17. 赤泥附液损失

随赤泥附液带走而损失的碱和氧化铝，叫做赤泥附损，是赤泥洗涤的主要技术经济指标。计算公式是：

式中A附损--弃赤泥附液中的氧化铝损失，kg/t-干赤泥；

N附损--弃赤泥附液中的氧化钠损失，kg/t-干赤泥；

A--弃赤泥附液中的氧化铝浓度，g/l；

NT--弃赤泥附液中的氧化钠浓度，g/l；

L/S--弃赤泥的液固比(体积重量比)。

18. 絮凝剂溶液的使用

①应尽可能靠近需要絮凝的部位加入絮凝剂。

②将絮凝剂加至产生局部扰动的部位。

③对浓度大或粘度大的料浆，应在不同部位分段多点加入絮凝剂，这样可使药剂分散性好，絮凝性好，且节约药剂用量。

④絮凝剂溶液的加料方式，对絮凝效果也有较大影响。在连续操作的沉降槽中分注加入优于总药量一次加入方式。

配制好的絮凝剂溶液不能长时间存放，否则会影响絮凝效果。

19. 预脱硅机理

预脱硅就是铝土矿中的高岭石与循环母液中的Na2O反应，以Na2SiO3的形式进入溶液中，随即与溶液中铝酸钠发生脱硅反应生成含水铝硅酸钠进入赤泥中。

20. 预脱硅的主要控制条件

（1）温度控制95～105℃

（2）脱硅时间4～8h

21. 预脱硅率

式中：SH - 固体中酸溶性SiO2量；

ST - 固体中总SiO2量。

22. 晶种分解

向过饱和的铝酸钠溶液中添加晶种、降低温度和在不断搅拌的情况下，使之分解、结晶析出Al(OH)3。

23. 衡量分解作业效果的主要指标

氢氧化铝的质量、分解率以及分解槽的单位产能。

24. 氢氧化铝质量

对氢氧化铝质量的要求包括化学纯度和物理性质两个方面。氢氧化铝中主要杂质是SiO2、Fe2O3和Na2O等。物理性质主要氢氧化铝的粒度和强度。

25. 氢氧化铝所含的碱

有三种来源：一种是进入氢氧化铝晶格中的碱，称晶间碱，它是Na+取代了氢氧化铝晶格中的氢的结果，或氢氧化铝挟带的母液进入结晶集合体的空隙中。第二种为含水铝硅酸钠形态存在的碱，其量取决于原液的SiO2含量和分解时SiO2的析出量。以上两种碱用热水均不能洗去，称为不可洗碱。第三种为氢氧化铝挟带的母液吸附于颗料表面上的碱，这种碱在用热水洗涤氢氧化铝时可以洗去，称为可洗碱。

26. 分解率

氧化铝的分解率是分解工序控制的主要指标。它是以铝酸钠溶液中分解析出的氧化铝量占溶液中所含氧化铝量的百分比来表示的。

式中η种--种分分解率%

ακ原、ακ母--分别为分解原液和种分母液的苛性比值在保证产品质量的前提下分解率越高越好，分解率越高生产系统中的氧化铝循环量越少。

27. 什么是附聚？

附聚是指一些细小的原生晶粒在过饱和度较高的情况下，互相依附并粘结成为一个较大的晶体的过程。

当溶液的过饱和度高、晶种粒度小而颗粒数目较少、分解温度较高的条件下，附聚过程能强烈地进行。在分解初期附聚作用进行较快，随着分解率的提高，附聚作用急剧减弱。28. 影响晶种分解过程的主要因素？

1、分解温度温度是晶种分解重要的影响因素之一。随温度降低，其过饱和程度增加，稳定性降低，因而分解速度加快。工业生产上是采用将铝酸钠溶液逐渐冷却的变温分解制度。这有利于在较高分解率的条件下，获得质量较好的氢氧化铝。确定合理的温度制度包括确定分解初温、终温以及降温速度。

2、铝酸钠溶液的浓度和苛性比值溶液浓度和苛性比值是影响种分速度和分解槽单位产能最主要的因素，对氢氧化铝粒度也有明显影响。适当的提高溶液氧化铝浓度是提高分解槽单位产能的有效途径。

3、晶种的数量和质量提高分解时的种子比，既能得到较高的分解率，又能制取较粗粒的氢氧化铝。

4、分解时间及母液苛性比值的影响在保证分解母液苛性比值一定时，分解时间不宜过长，以避免因分解时间过长造成设备单位产能降低。

5、搅拌的影响搅拌速度过快和过慢都是不利的。过慢不但起不到搅拌作用，甚至可能造成氢氧化铝的沉淀，影响正常生产的进行；过快会造成氢氧化铝的磨蚀和破损，产生很多细粒子。

6、杂质的影响铝酸钠溶液中的有机物积累到一定程度，就使溶液的粘度增大，从而使铝酸钠溶液的稳定性增加，分解速度减慢。另一方面有机物能吸附于晶体表面，阻碍晶体长大，使产品氢氧化铝粒度变细。

29. 氢氧化铝在焙烧过程中要经过烘干、脱水、晶型转变三个过程

30. 氧化铝生产的主要技术经济指标

氧化铝总回收率、碱耗和工艺能耗

31. 碱耗

是指生产一吨产品氧化铝所耗用纯碱及烧碱的量（kg/t－Al2O3）。

碱耗损失分为化学损失、赤泥附液损失、氢氧化铝带走损失及其它损失。