硫酸铵焙烧铝土矿提取氧化铝及氧化铁
刘佳囡;翟玉春;贾志良
【摘要】以三水铝石矿、硫酸铵为原料,采用硫酸铵两段焙烧法提取铝土矿中的铝和铁,通过单因素试验研究了常压条件下硫酸铵焙烧铝土矿过程中低温段、高温段焙烧温度、低温段、高温段焙烧时间、铵矿比对铝土矿中氧化铝和氧化铁的提取率的影响.结果表明,粒度小于74 μm的铝土矿在铵矿比n=4,低温段焙烧温度300℃,焙烧时间60 min,高温段焙烧温度450℃,焙烧时间60 min的条件下,多次验证
Al2O3的提取率均在98％以上,Fe2O3的提取率均在88％以上.使铝土矿中的铝、铁、硅得到了有效地分离.
【期刊名称】《矿冶》
【年(卷),期】2015(024)003
【总页数】5页(P45-49)
【关键词】铝土矿;硫酸铵;氧化铝;氧化铁;焙烧条件
【作者】刘佳囡;翟玉春;贾志良
【作者单位】东北大学材料与冶金学院,沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院,沈阳 110819;东北大学秦皇岛分校,河北秦皇岛066004;东北大学材料与冶金学院,沈阳 110819
【正文语种】中文
【中图分类】TF821
铝土矿是一种以氢氧化铝矿物为主的成分复杂的岩石。其化学性质随其结构的不同差异很大，除了含氧化铝及其水合物外，还含有氧化硅、氧化铁、二氧化钛、少量的钙和镁的碳酸盐以及钠、钾和其他化合物和有机物。
目前，国内外铝土矿的处理工艺包括拜耳法、烧结法、联合法、酸法、酸碱联合法和热法。拜耳法是K.J.Bayer于1889～1892年提出的，它适用于处理低硅铝土矿，尤其是A/S＞8的优质三水铝石型铝土矿。其工艺流程简单，产品质量好，经济效益高。但是，矿石中的主要杂质SiO2以水合铝硅酸钠形式进入赤泥，造成Al2O3和Na2O的损失。烧结法是将铝土矿配入含有Na2CO3的碳分循环母液、石灰，在高温下烧结得到含固体铝酸钠的熟料，用稀碱溶液溶解熟料得到偏铝酸钠溶液。经脱硅后的纯净铝酸钠溶液用碳酸化分解法使溶液中的氧化铝以Al(OH)3析出。
此法能耗高、工艺比较复杂、成本高。并且只适合于处理A/S为3～5的高硅铝土矿。联合法适用于处理A/S为6～8的中等品位铝土矿。此方法矿石中氧化铝的回收率较低，碱耗较高，并且流程长、控制复杂。酸法用于处理分布很广的高硅含铝原料。但从铝盐溶液中除铁较困难，设备腐蚀严重，酸回收比较复杂，多数酸具有挥发性，造成环境上的污染〔1-16〕。以上方法都着眼于回收矿石中的铝，其他
物质均成为废渣排放，严重污染环境。因此，综合利用铝土矿，提取氧化铝、氧化铁、二氧化硅和其他有价物质，制备高附加值产品，减少环境污染，具有重要意义。本试验根据某铝土矿的特点，采用硫酸铵常压焙烧法〔17-19〕提取氧化铝、氧化铁，使矿物中的铝、铁与硅得到了有效地分离。
1 试验
1.1 试验原料
铝土矿化学组成见表1，XRD见图1所示。
表1 铝土矿化学组成Table 1 Chemical compositions of the bauxite ore /%成
分 Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 SO3 K2O MnO2 BaO2其它含量53.91 22.87 20.05 1.50 0.63 0.39 0.19 0.15 0.40
图1 铝土矿的XRD图谱Fig.1 XRD pattern of the bauxite ore
由表1可知，铝土矿中的氧化铝的含量占总质量的53.91%，氧化硅、氧化铁含量均较高，三者之和占铝土矿总质量的96.83%，具有综合利用价值。
由图1可知，该铝土矿中的铝大多以三水铝石形式存在，它的特征衍射峰尖锐。部分铝以高岭土的形式存在。大部分硅以石英形式存在，铁则以针铁矿形式存在。
1.2 试验原理
在焙烧条件下，铝土矿中的大部分铝、铁的氧化物与硫酸铵反应，生成可溶性的硫酸铵盐，而二氧化硅不参与反应。反应后得到的熟料通过浸出、过滤，实现铝、铁与硅的分离，二氧化硅在渣中得到富集。铝、铁以可溶性盐的形式存留在溶液中，待下一步分离。
试验中以氧化铝及氧化铁的提取率为指标。
1.3 试验过程
将铝土矿破碎、研磨至粒度小于74 μm，与粒度小于74 μm的硫酸铵按一定比例混合均匀后置于陶瓷坩埚中，在一定的温度下焙烧(此温度下坩埚不与物料反应)，随炉冷却、取样，将焙烧熟料取出后加入一定量的水浸出，过滤，滤饼用水洗3次后，置于真空干燥箱中烘干备用。采用EDTA滴定法检测滤液中Al的浓度，重铬酸钾法检测滤液中Fe的浓度，记录实验数据并计算Al2O3和Fe2O3的提取率(以下试验均进行了三次以上的重复)。硫酸铵焙烧处理铝土矿的工艺流程见图2。图2 硫酸铵法焙烧工艺流程图Fig.2 Process diagram of roasting
with(NH4)2SO4
得到滤饼即为产品微硅粉，所得溶液(含有硫酸铝铵、硫酸铁铵)待后续分离得到产
品氧化铝、氧化铁。
2 结果与讨论
2.1 铵矿比对Al2O3、Fe2O3提取率的影响
在低温段焙烧温度300℃、焙烧时间1 h，高温段焙烧温度450℃、焙烧时间1 h 条件下，考察铵矿比(摩尔比)对Al2O3和Fe2O3提取率的影响，结果如图3所示。由图3可知，随着铵矿比的增加，Al2O3和Fe2O3提取率随之增加，在铵矿比为4∶1时，达到平台点即配比高于4∶1，Al2O3和 Fe2O3提取率趋于稳定。结果
表明，铵矿比为4∶1时，即可保证反应基本完成。再提高铵矿比，Al2O3和
Fe2O3提取率变化不明显。故选用铵矿比为4∶1进行试验。
图3 铵矿比与Al2O3和Fe2O3提取率的关系Fig.3 Relation between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and ratio of(NH4)2SO4to ore
2.2 低温段焙烧温度对Al2O3、Fe2O3提取率的影响
在铵矿比(质量比)4∶1，高温段焙烧温度450℃，高温段、低温段焙烧时间均1 h
的条件下，考察低温段焙烧温度对Al2O3和Fe2O3提取率的影响，结果如图4
所示。由图4可知，低温段焙烧温度对Al2O3和Fe2O3提取率的影响较大，随
着温度的提高，Al2O3和Fe2O3提取率先上升后下降，在300℃时Al2O3和
Fe2O3提取率最大，分别为96.86%和86.89%。由于反应温度的升高，有利于更多的分子成为活化分子，有利于反应的进行。但随着反应温度的升高，
(NH4)2SO4逐渐分解。当温度高于330℃，(NH4)2SO4完全分解为NH3、SO2等物质不利于反应的进行。故低温段焙烧温度选300℃较佳。硫酸铵分解如下:
图4 低温段焙烧温度与Al2O3和Fe2O3的提取率的关系Fig.4 Relation between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and roasting temperature in low temperature range
2.3 低温段焙烧时间对Al2O3、Fe2O3提取率的影响
在铵矿比(质量比)4:1，低温段焙烧温度300℃，高温段焙烧温度450℃，高温段焙烧时间1 h的条件下:考察低温段焙烧时间对Al2O3、Fe2O3提取率的影响，结果如图5所示。
图5 低温段焙烧时间与Al2O3和Fe2O3的提取率的关系Fig.5 Relationship between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and reaction time in low temperature range
由图5可知，随着低温段焙烧时间的延长，Al2O3和Fe2O3提取率逐渐增大，在1 h时到达平台点，即时间到达1 h后Al2O3和Fe2O3提取率趋于稳定，说明低温段焙烧时间1 h即可保证 Al2O3和Fe2O3的提取率，再延长反应时间，能耗增加。因此，低温段焙烧时间选取1 h为宜。
2.4 高温段焙烧温度对Al2O3、Fe2O3提取率的影响
在铵矿比(质量比)4∶1，低温段焙烧温度300℃，高温段、低温段焙烧时间均1 h 的条件下，考察高温段焙烧温度对Al2O3、Fe2O3提取率的影响，结果如图6所示。由图6可知，高温段焙烧温度对Al2O3和Fe2O3提取率的影响较大，随着温度的升高，Al2O3和Fe2O3提取率先上升后下降，在450℃时Al2O3和
Fe2O3提取率最大，故高温段焙烧温度选为450℃较佳。
图6 高温段焙烧温度与Al2O3和Fe2O3的提取率的关系Fig.6 Relation between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and roasting temperature in high temperature range
2.5 高温段焙烧时间对Al2O3、Fe2O3提取率的影响
在铵矿比(质量比)4∶1，低温段焙烧温度300℃，低温段焙烧时间1 h，高温段焙烧温度450℃的条件下:考察高温段焙烧时间对Al2O3和Fe2O3提取率的影响，结果如图7所示。
由图7可知，随着高温段焙烧时间的延长，Al2O3和Fe2O3提取率逐渐增加。高温段焙烧时间1 h时提取率趋于稳定。因此，高温段焙烧时间选取用1 h为宜。
2.6 产品微硅粉的表征
经过焙烧、浸出、过滤铝土矿中的大部分铝、铁被提取出来，浸出渣中的主要成分为SiO2。按上述优化工艺条件将铝土矿焙烧，浸出得到产品微硅粉经多次洗涤、烘干后，对其进行化学成分分析、物相表征。分析结果见表2、图8所示。
表2 微硅粉的主要化学组成Table 2 Chemical composition of the silica residue/%成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3其他含量93.31 1.85 4.72 0.12
图7 高温段焙烧时间与Al2O3和Fe2O3的提取率的关系Fig.7 Relationship between Al2O3，Fe2O3 extraction rates and reaction time in high temperature range
图8 浸出渣的XRD谱图Fig.8 XRD pattern of residue by digestion
由表2可以看出，产品微硅粉的主要成分为二氧化硅，其含量为93.31%，但残留了部分未反应的Al2O3和Fe2O3。由图8可见，浸出渣主要物相为石英态的二氧化硅，衍射峰尖锐。浸出渣中还含有未反应完全的氧化铁，峰值不明显。用硫酸铵焙烧法使铝土矿中的铝、铁与硅得到了有效地分离。
3 结论
1)在矿物颗粒粒度小于74 μm条件下，硫酸铵常压两段焙烧铝土矿提氧化铝、氧化铁的最佳工艺条件为:铵矿比4∶1、低温段焙烧温度300℃，低温段焙烧时间1 h，高温段焙烧温度450℃，高温段焙烧时间1 h。多次验证Al2O3的提取率均在98%以上，Fe2O3的提取率均在88%以上。
2)浸出渣主要物相为石英态的二氧化硅和未反应完全的氧化铁、氧化铝。
3)用硫酸铵焙烧法使铝土矿中的铝、铁与硅得到了有效地分离。
参考文献:
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第二单元从铝土矿到铝合金 第三课时从铝土矿中提取铝 ●学习目标： 1.回顾铝三角之间的转化。 2.了解地壳中铝元素的含量，知识铝元素在自然界中主要存在形式。 3.了解工业上从铝土矿中获取铝的方法和其中的化学知识。 ●重点：从铝土矿中获取铝的方法 ●难点：从铝土矿中获取铝的方法 学习过程 【知识回顾】 “铝三角” Al(OH) 3 Al3+ 2 - 化学方程式离子方程式① ② ③ ④ ⑤ ⑥
【资料】 （一）法国皇帝拿破仑三世，为显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己打造了 一顶铝皇冠。他戴上铝皇冠，神气十足地接受百官的朝拜。在宴请宾客时，拿破 仑三世使用一套珍藏的铝制餐具，而大臣们使用的是金或银制餐具。 （二）门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制 奖杯。 【过渡】铝在地壳中都以化合态存在，如氧化铝等。在19世纪中期铝的冶炼的困 难导致了铝的价格的昂贵，甚至都超过了黄金，但现在随着科学技术的进步，人 们已经熟练地掌握了较好的冶炼铝的方法，铝的价格大大降低，走进了我们普通 百姓家。那么我们现在是如何提取铝的呢？ 【讲授】从铝土矿中提取铝 1.工艺流程一 【Array思 考】 （1）N a O H 溶 液 溶 解 铝土矿的目的是什么？溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是什么？ （2）把滤液酸化的作用是什么？ （3）过滤A和B的作用是什么？ （4）酸化是通过量的CO2，反应后生成了什么？滤液的主要成分？ 试着写出带序号的步骤化学反应方程式：
① ② ③ ④ 【讲解】 由于氧化铝的熔点（2054℃）很高，直接加热使其熔化需要消耗很大的能量。在实际生产中，向氧化铝中添加冰晶石（NaAlF ），使氧化铝熔融温度降低，从而 6 减少了冶炼过程中能量消耗。 2.工艺流程二 试着写出带序号的步骤化学反应方程式： ① ② ③ ④ 2Al2O 34Al+3O2↑ 【设问】1．该反应化合价是否发生变化？发生了什么反应？ 2．对比一下钠、镁和铝的提取，看有没有相似之处？ 【归纳】热分解法不适于制活泼金属，因为活泼金属氧化物很稳定，高温下也难
高中化学复习知识点：含氧化铝的混合物的提纯 一、单选题 1．铝土矿主要成分是氧化铝、氧化铁、二氧化硅等。从铝土矿中提炼氧化铝的流程如下： 下列说法正确的是() A．“滤渣”的成分是氢氧化铁 B．“沉淀”的成分是二氧化硅 C．“气体A”是足量的氨气 D．整个流程中铝元素的化合价没有发生改变 2．某同学采用硫铁矿焙烧取取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如图流程： 下列说法不正确 ．．．的是（） A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉 B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3，进入固体2 C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解 D．若在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离可得到FeSO4·7H2O 3．处理锂离子二次电池正极废料铝钴膜(含有LiCoO2、Al等)的一种工艺如下： 下列有关说法不正确的是 A．碱浸的目的是溶解铝B．酸溶时H2 O2被还原 C．H2SO4/H2O2可改用浓盐酸D．铝、钴产物可再利用
4．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列叙述正确的是() A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸 B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁 C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应 D．反应②的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3 5．除去氧化铁中的氧化铝，可采用的试剂是( ) A．盐酸B．硝酸C．氢氧化钠溶液D．氨水 6．铝土矿（主要含Al2O3、Fe2O3和SiO2等）是工业制备金属铝的主要原料，提取铝的一种工艺流程如图所示，下列说法正确的是（） A．焙烧时发生了氧化还原反应 B．气体a最好用NaOH溶液吸收 C．富集渣含有SiO2，沉淀1为Fe2(CO3)3 D．母液可循环再利用或制化肥 7．某同学采用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O)，设计了如图流程： 下列说法不正确的是（） A．固体1中含有SiO2 B．溶解烧渣选用足量盐酸，试剂X选用铁粉 C．控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3进入固体2 D．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化
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诚西郊市崇武区沿街学校高一化学从铝土矿中提取铝教案设计- 【教学目的】： 1、知识与技能： ①理解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要的存在形式 ②理解铝土矿制备铝的工艺流程，能解释每一步操作的物质成分变化，掌握相关反响的化学方程式。 ③理解两性氧化物的概念，知道氧化铝是两性氧化物。 ④理解铝合金、氧化铝在消费生活中的用途。 2、过程与方法： ①让学生自己解读铝土矿制备氧化铝的工艺流程，找出问题和困惑，培养学生自主学习和发现问题的才能。 ②通过实验探究，掌握Al2O3的性质，理解探究学习的一般过程与方法。 ③在工艺流程与学生分析冲突的根底上，引导学生完善工艺流程，培养学生质疑才能及多角度分析问题的才能。 ④通过概括与总结，进一步完善学生对活泼金属冶炼方法和过程的认识，并延伸到金属冶炼的一般过程与方法，培养学生从个别到一般的思维方式。 3、情感态度与价值观： ①从炼铝方法的变化体验化学科学的开展对人类生活的影响 ②通过问题讨论和实验探究，激发勇于探究的精神，培养严谨的科学态度和意识。
【教学重点】：铝土矿提取铝的化学原理和氧化铝的两性。 【教学难点】：运用学生初中的有关氧化物的概念与物质转化类型的知识，理解从铝土矿提取铝的化学原理。【设计说明】： 新教材与现行高中化学教材相比，弱化了按照元素自然族来介绍元素化合物知识的传统做法，所涉及的元素化合物知识内容在覆盖面上与现行课程的差异不大，详细化合物知识内容的选取以及处理的深广度也根本相近，但是内容的组织线索、学习的重点和方式等都有较大的变化，如现行课程元素化合物知识都是按构造→性质→用途与制法的组织形式进展教学，而专题3从矿物到根底材料的知识那么是从工业制备→性质→应用的组织形式呈现，新教材跳出以单一物质为中心的学习形式，以元素层面对待元素化合物的学习。 从铝土矿中提取铝是专题3从矿物到根底材料第一单元的第一课时的教学内容，学生经过专题1、专题2的学习，已有了一定的实验才能及活泼金属冶炼方法的初步概念，在初中科学中已详细学习了酸和碱的概念及性质，对两性氧化物概念的学习有较好的知识铺垫。本课以从铝土矿中提取铝的工艺流程为学习载体，通过自学导学、实验探究、交流评价等情景，不仅能进一步完善对活泼金属冶炼方法和过程的认识，而且通过工业制备流程理解氧化铝的两性知识。本课还根据学生需要，结合新课标进展非预设性教学。通过呈现氧化铝制备的工艺流程，给学生创设了自主学习的时机和发现问题的广阔空间；在实验探究、分析与工艺流程的冲突、工艺流程的改进等一系列学习活动中，学生不仅可以主动获得知识，理解化学解决问题的一般方法，而且能体验科学学习的过程，形成终身学习的意识和才能。 【情景设计】： 情景1理解铝合金的用途
从铝土矿中提取铝 [学习目标] 1、了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要存在形式。 2、了解工业上从铝土矿中提取铝的方法。 【课前检测】 1、⑴写出表示氧化铝是两性氧化物的离子方程式 ， ⑵写出表示是氢氧化铝两性氢氧化物的离子方程式： ， 一、从铝土矿中提取铝 1、铝元素占地壳总量的7.73%，是地壳中含量最多的元素，它主要以形式存在于（主要成分为，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂质）。【交流讨论】若给你一块铝矿石, 要想从中提取铝，你首先要对这块矿石做哪些处理？ 2、工业冶炼铝的流程 写出流程中的有关化学反应方程式 从铝土矿中提取铝的过程中的化学方程式或离子方程式 ① ② ③ ④
【问题思考】1、NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是什么？ 2、我们在酸化的时候用到的是CO2气体，那么可不可以用HCl呢？ 3、电解法炼铝时，添加冰晶石（Na3AlF6）的作用是 【知识拓展】P66 二、明矾——做净水剂 1、明矾是一种（由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐），化学式为 是一种常见的。 明矾溶于水后发生电离：，电离出的Al3+与水反应生成，方程式为。Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力，它能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。 2、向明矾溶液中加入氢氧化钡会有什么现象？并写出离子反应方程式 ， 【当堂训练】 1. 从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是（） A.铝土矿溶于NaOH溶液中 B.偏铝酸钠溶液的酸化 C.灼烧氢氧化铝固体 D.电解熔融的氧化铝 2. 下列既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物是（） A. NaHCO3 B.Al2O3 C. CuO D. CO2 3．下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是（）A．铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态 B．提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼 C．可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来 D．冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似, 可用电解法 4．将二氧化碳通入下列溶液中,最终一定会有沉淀的是( ) A.氢氧化钠溶液 B.澄清石灰水 C.偏铝酸钠溶液 D.氯化钙溶液 5.电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有0.3mol电子发生转移，则理论上能得到金属铝多少克？需氧化铝多少摩尔？
高铁铝土矿铝铁分离技术现状 张谦;文书明;王伊杰;丰奇成 【摘要】我国的铝土矿资源供给虽然不足,但大量的高铁铝土矿资源因为分离技术方面的原因而没有得到有效的开发利用.因此,开展高铁铝土矿资源的铝铁分离研究,提高氧化铝的品位和回收率,降低铁含量,对于综合利用高铁铝土矿具有实际意义.从物理法、包含化学的联合处理法、微生物法等方面综述了高铁铝土矿铝铁分离研究的现状,指出物理法能低耗地实现粗粒、易于单体解离高铁铝土矿石的铝铁分离;化学法可以完成复合型高铁铝土矿的铝铁分离,但不同性质的矿石需要选用与之相适应的工艺方案;微生物法虽然具有低耗、无污染的特点,但国内仍处于研究初期,因此,利用微生物处理高铁铝土矿石有望成为新的研究方向.%The supply of China's bauxite resources is insufficient,and a large number of high-iron bauxite has not been effectively developed and used due to the low separation technique. Therefore,it is of great practical sense to conduct a study on aluminum and iron separation for high-iron bauxite resources in order to improve the grade and recovery of alumina,and to reduce iron content. The current studies on aluminum and iron separation from high iron bauxite are reviewed including the physical method,chemical combined processing method,and microbiological method. Physical method can achieve separation of aluminum and iron from coarse high iron bauxite which is easily to be liberated;Chemical method can be used in aluminum and iron separation of the composite high-iron bauxite,while the choice of the process depends on the nature of the ore. At present, in spite of microbiological methods own the characteristics of low consumption and
第二课时从铝土矿中提取铝 从铝土矿中提取铝 1．铝的存在 (1)含量：铝元素是地壳中含量最多的金属元素。 (2)存在：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是Al2O3。 2．从铝土矿制备铝的工艺流程 (1)流程图 (2)反应原理 ①碱溶：化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O； 离子方程式：Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O； ②酸化：化学方程式：CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3； 离子方程式：AlO－2＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓ ＋HCO－3； ③灼烧：2Al(OH)3△,Al2O3＋3H2O； ④电解：2Al2O3通电,4Al＋3O2↑。 (3)电解氧化铝时冰晶石的作用 由于氧化铝的熔点很高，直接加热使其熔化需要消耗很大的能量。在实际生产中，向氧化铝中添加冰晶石(Na3AlF6)，使氧化铝熔融温度降低，从而减少了冶炼过程中的能量消耗。 1．从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是() A．铝土矿溶于NaOH溶液中 B．NaAlO2溶液的酸化 C．灼烧氢氧化铝固体 D．电解熔融的氧化铝 解析：选D从铝土矿制备铝所涉及的反应中，只有电解熔融的氧化铝涉及元素化合价的改变，2Al2O3(熔融)通电,4Al＋3O2↑，属于氧化还原反应。 2．铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量杂质，已知下列操作：①加NaOH溶液溶
解；②通入过量的CO 2；③过滤；④加盐酸酸化；⑤灼烧。要得到高纯度的Al 2O 3，上述操作的正确顺序是( ) A ．①②③⑤ B ．①③②③⑤ C ．①③④③⑤ D ．①④③⑤ 解析：选B 将铝土矿用NaOH 溶液溶解后过滤，目的是除去不与NaOH 溶液反应的矿渣，并使Al 2O 3变成AlO － 2。用CO 2酸化是因为Al(OH)3溶于强酸，若加入盐酸，则盐酸的量难以控制，故选B 。 [方法技巧] 从铝土矿(主要成分Al 2O 3，含Fe 2O 3、SiO 2杂质)中提取Al 2O 3两个流程： 有关氢氧化铝的图像分析 1．图像类型 (1)向含1 mol AlCl 3的溶液中加入氨水至过量 ①实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀不溶于过量氨水。 ②反应原理：Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋ 4 ③数量关系：n (NH 3·H 2O )n (Al 3＋)＝3时，生成沉淀的量最多。
“从铝土矿中提取铝”教学设计 1、教材分析和设计思想 “从铝土矿中提取铝”一节是苏教版《化学1》专题三“从矿物到基础材料”中的第一单元的一部分教学内容。专题3的特点是以从矿物资源获得的重要无机基础材料为主线，以“工业生产—性质探究—社会应用”为线索，在专题2学习了典型的金属和典型的非金属元素后，从工业冶炼的实际出发，通过实验探究的方法，引出了典型的两性元素—铝及其化合物知识、过渡金属—铁、铜单质及其化合物知识。通过对这些元素化合物性质的探究，学生将进一步体验科学探究，了解化学研究的方法和途径，更深入地认识到化学学科在充分、合理利用自然资源造福于人类方面所发挥的重要作用。 本节课介绍了铝的冶炼的工艺流程以及流程中涉及的Al 2O 3 、 Al(OH) 3 、NaAlO 2 的有关性质。对于金属铝的冶炼可以让学生在复习专题2钠和镁的提取的基础上，通过概括使学生在宏观上明确金属冶炼要解决的两个主要问题：冶炼方法的选择和矿物的提纯或富集。根据铝是比较活泼的金属学生很容易选择电解法，而 对于如何从铝土矿中除去Fe 2O 3 而得到纯的Al 2 O 3 涉及Al 2 O 3 的两性难点的突破， Al 2O 3 为何可以溶解在NaOH溶液中可以类比学生熟悉的CO 2 ,通过两性的探究学生 很容易通过类比迁移的方法思考是否也为两性物质，这也为后面的学习作了很好的铺垫。 2、教学目标 2.1知识与技能 了解铝元素的含量以及铝在自然界中主要存在形式。了解铝及其合金在生产生活 中的应用。了解Al 2O 3 的两性以及铝冶炼涉及的反应原理。 2.2过程与方法 通过对从铝土矿提取铝工艺原理的探究，让学生更熟悉酸、碱、氧化物之间的相互转化关系，掌握科学探究的一般过程。 通过概括和总结，进一步完善学生对金属冶炼方法和过程的认识，培养学生从个别到一般的思维方法。 2.3情感态度和价值观 从金属铝冶炼方法的变化体验化学学科发展对人类生活的影响。 通过问题讨论和实验探究培养学生严谨的学习态度和合作意识。 增强学生环保意识，树立可持续发展观。 3、教学过程实录 3.1、创设情景引入新课 [引入]播放“嫦娥二号”探月卫星成功发射录象 [师]这么漂亮的“嫦娥”的主体框架、各种收发天线的主要材料是什么吗？ [生]是铝〔铝合金〕。 [师]铝合金究竟有多少魅力，为什么我们选择它来做材料？ [生]密度小、强度高、…… 【投影】展示铝在高科技领域应用的有关图片 [过渡 ]铝不仅在高科技领域有广泛应用，而且跟我们的日常生活密切相关。它是大自然赐予人类的宝物。 [师]实物展示①铝壶②易拉罐③铝合金材料 【投影】生产生活中的实例图片。 [师]大家发现铝被非常普遍地应用于生产和生活的各个领域，但是铝在100多年
铝土矿提取氧化铝 铝土矿提取氧化铝是工业领域一项极为重要的工艺技术，据调查，全球氧化铝的产量占据了铝产量的约90%。本文将从铝土矿的定义、提取氧化铝的工艺流程、以及目前常用的提取方法三个方面对铝土矿提取氧化铝进行分析，具体内容如下： 一、铝土矿的定义 铝土矿是指以铝石和高岭土为主要原料的矿物，是一种含铝的非金属矿产。铝土矿主要分布在地球的热带和亚热带地区，其中中国拥有世界上最大的铝土矿资源储量。铝土矿在工业生产中是重要的原材料之一，主要用于提取氧化铝。 二、提取氧化铝的工艺流程 铝土矿提取氧化铝的工艺流程一般包括以下几个步骤： 1、粉碎：将原料的大块铝土矿经过破碎后，获得的矿石颗粒尺寸需要达到1-5mm。 2、酸浸：采用硫酸或氢氧化钠等酸性溶液进行酸浸，将铝土矿中的铝氧化物化为可溶性的铝离子。 3、净化：将浸出液进行清洗和沉淀，去除其中的杂质，以保证萃取后的纯度。 4、输送：将清洁的提取液输送至萃取车间。
5、萃取：采用具有选择性的药剂进行萃取，将铝离子从提取液中萃取出来，并获得成品。 6、精制：将萃取出的氧化铝进行进一步的精制，提高氧化铝的纯度，以便制造乙烯、电线电缆、航空器、建筑及交通工具等产品。 三、常用的提取方法 目前，铝土矿提取氧化铝常用的方法有卡尔门处理法和贝尔法两种。 1、卡尔门处理法 卡尔门处理法也称氢氟酸法，由挪威尔尔柏格卡尔门发明，故得名。这种方法的原理是将铝土矿与氢氟酸相反应，制成萃取液，并将萃取液用分离、蒸发等工艺处理，获得纯度较高的氧化铝。 2、贝尔法 贝尔法是利用碱金属氰化物在碱性介质中萃取氧化铝的工艺方法。与卡尔门处理法不同，这种方法可以同时提取铝、锂和钠等多种金属。其优点是能产生低成本的氢氧化铝，并且可以降低铝土矿浸出和提取的成本。 总之，铝土矿提取氧化铝是一项极为重要的工业技术，其发展进程不断加快。在未来，随着铝土矿资源的逐渐匮乏，对于铝土矿的可持续性开发和利用，以及提取氧
第一章氧化铝的生产原理和方法 第一节氧化铝和铝矿 烧结法和拜耳法是目前工业生产氧化铝的主要方法。 国外生产氧化铝绝大多数接受拜耳法生产氧化铝,中国结合自己的资源状况,首创了拜耳-烧结混联法,极大地提高了氧化铝的总回收率。随着生产技术的不断提高，石灰拜耳法、选矿拜耳法等一些新的生产方法不断被应用到生产中来。 一、、氧化铝的特性 存在于自然界中的氧化铝称为刚玉(α－Ａl2Ｏ3)，是在火山爆发过程中形成的。它在岩石中呈无色的结晶,也可与其他氧化物杂质（氧化铬和氧化铁等）染（形)成带色的结晶，红色的叫红宝石，蓝色的叫蓝宝石。 工业氧化铝是各种氧化铝水合物经加热分解的脱水产物,依据它们的生成温度可以分为低温氧化铝和高温氧化铝两类。 通常电解炼铝用的氧化铝是α－Aｌ2O3和γ-Ａｌ２O3的混合物。α－Ａl2Ｏ3它属六角晶系，由于有完整牢固的晶格，所以它是全部氧化铝同质异晶体中化学性最稳定的一种,在酸或碱液中不溶解。γ-Aｌ2O3属于立方晶系,具有很大的分散性,化学性质较为活泼,易与酸或碱溶液作用。 氧化铝的化学纯度 成品氧化铝除主要成分是Al2O3外,往往含有少量的Si Ｏ2、Ｆe2O3、Na２O和Ｈ2O等杂质。 氧化铝中残存的结晶水以灼减表示,它也是有害杂质。由于水与电解质中的AｌF3作用而生成HF,造成了氟盐的损失,并且污染了环境。此外,当灼减高或吸湿后的氧化铝与高温熔融的电解质接触时，则会引起电解质暴溅,危及操作人员的平
安。 氧化铝质量的分级依据标准ＹS/7274-１９98分为4个等级,如表１-2所示。 表１-2氧化铝质量等级标准 氧化铝的物理性质用于表征氧化铝物理性质的指标有：安眠角、α-Aｌ2O3含量、容量、粒度和比表面积以及磨损指数等。 二、铝土矿 地壳中铝的平均含量为8．7%左右，折合成氧化铝为16.４%，仅次于氧和硅，居于第三位,在金属元素中位于第一位。由于铝的化学性质活泼，它在自然界中以化合物状态存在。地壳中的含铝矿物约有250种左右,其中约40%是各种铝硅酸盐，最重要的含铝矿物只有1４-15种,而铝土矿就是目前氧化铝生产的主要矿石资源，世界上生产的氧化铝9５%左右是从铝土矿中提炼出来的。 评价铝土矿的质量不仅看它的化学成分、铝硅比的凹凸,而且还要看铝矿的类型。铝土矿中氧化铝的含量通常在４5%-７5%之间。铝土矿中的二氧化硅是碱法(尤其是拜耳法)生产氧化铝过程中最有害的杂质。我们通常把铝土矿中的氧
专题3从铝土矿到铝合金 教学目标: 知识与技能: 1、了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界中的主要形式，了解工业上从铝土矿获得铝的方法，金属铝的冶炼方法及变化过程。 2、知道铝、氧化铝的性质，了解铝及其化合物在生产中的重要应用。 3、了解两性氧化物的概念，知道氧化铝是两性氧化物。 过程与方法: 通过探究活动进一步了解探究学习的一般方法；尝试采用联想、类比等方法学习新知识，学习构建知识的常见方法。 态度与价值观: 1、通过学习金属铝冶炼方法的变化，体验化学科学的发展对人类生活的影响。 2、通过学习铝及其化合物在生产、生活中的重要应用，进一步认识化学与生产的关系。 教学重点: Al 2O 3 的两性。 教学难点: Al 2O 3 的两性。 教学方法: 试验探究、设疑、讨论、归纳总结。教学过程:
[导入新课]铝是大自然赐予人类的宝物，但人们对它的认识经历了较为漫长的过程。19世纪中期，法兰西第二共和国总统破仑三世，珍藏着一套铝制餐具平时舍不得用，直到国宴时才拿出来炫耀一下，而元素周期表的创始人门捷列夫在受到英国皇家学会的表彰时，得到却是一只铝杯呢？其实当时铝的冶炼相当的困难，从而导致了铝的价格相当的昂贵，甚至超过了当时的黄金，随着科技的发展，直到1886年电解法制铝工艺的发明，使铝在生产、生活中的应用得以迅速的普及，今天我们就来学习怎样从铝土矿中提取铝。 板书：从铝土矿中提取铝 板书：一、铝的存在形式、地壳中含量、物理性质以及用途 [学生举例]： [教师提问]我们今天大多数使用的都是单质态的铝，由于铝土矿是地壳铝元素的主要存在形式之一，因此我们采用铝土矿作为原料来提取铝。 [教师]展示铝土矿的图片 [学生]观察。 [教师讲解]我们来认识铝土矿，铝土矿的主要成分为氧化铝，还有少量的氧化铁和二氧化硅等杂质。 [学生]观察、倾听。 [教师]请同学们阅读62页，图3-2 从铝土矿制备铝的工艺流程 思考该工艺分哪几步？每一步操作的作用？ [学生]阅读、思考讨论 [教师提问]用NaOH溶液溶解铝土矿的目的是什么？
（19）中华人民共和国国家知识产权局 （12）发明专利申请 （10）申请公布号 CN101117227A （43）申请公布日 2008.02.06（21）申请号CN200710118678.X （22）申请日2007.07.12 （71）申请人中国铝业股份有限公司 地址100814 北京市海淀区复兴路乙12号中国铝业股份有限公司 （72）发明人尹中林;范伟东;刘汝兴 （74）专利代理机构中国有色金属工业专利中心 代理人李迎春 （51）Int.CI C01F7/02; C01F7/30; 权利要求说明书说明书幅图 （54）发明名称 一种从粘土矿中提取氧化铝的方法 （57）摘要 一种从粘土矿中提取氧化铝的方法，涉及 一种利用粘土矿中生产氧化铝及残渣的利用方 法。其特征在于其过程是在粘土矿中配入硫酸铵 进行烧结，将烧成的物料进行溶出、分离得到含 硫酸铝铵的溶液，将固液分离后的溶液进行蒸发 结晶或者降温后结晶，得到硫酸铝铵固相，固相 硫酸铝铵和氨气发生反应得到氢氧化铝和硫酸
铵，将得到的氢氧化铝焙烧后制得氧化铝。本发 明的方法，可以有效地从粘土矿中提取氧化铝， 并能综合利用提取氧化铝后的残渣，工艺方法简 单，对设备的耐腐蚀性无过高要求，易于大规模 的工业化应用。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2008-02-06公开公开 2008-04-02实质审查的生效实质审查的生效 2010-03-24发明专利申请公布后的视为撤 回 发明专利申请公布后的视为撤 回
权利要求说明书 一种从粘土矿中提取氧化铝的方法的权利要求说明书内容是....请下载后查看
硫酸铵焙烧铝土矿提取氧化铝及氧化铁 I. 简介 A. 硫酸铵焙烧法的原理及特点 B. 铝土矿的特点和应用 C. 目的和意义 II. 实验设计 A. 实验材料和仪器 B. 实验步骤和流程 C. 实验条件和处理方法 III. 实验结果分析 A. 热重分析结果及结论 B. 热重分析结果对焙烧过程的影响 C. X射线衍射分析结果 D. X射线衍射分析结果对产物结构的解释 IV. 提取氧化铝和氧化铁 A. 分离提取方法 B. 分离提取结果及分析 C. 硫酸铵焙烧法提取氧化铝和氧化铁的优缺点 D. 生产应用前景 V. 结论 A. 实验中得到的结果和结论 B. 对硫酸铵焙烧法提取氧化铝和氧化铁的评价 C. 实验中的不足和未来研究展望第一章节：简介
I.1 硫酸铵焙烧法的原理及特点 硫酸铵焙烧法是一种常用的铝土矿提取氧化铝和氧化铁的方法，其基本原理是在一定的温度范围内，将铝土矿与硫酸铵混合后进行加热，以使硫酸铵分解产生氨气和硫酸，进而使铝土矿发生氧化还原反应释放出氧化铁和氧化铝。这种方法具有反应速率快、产品纯度高、生产成本低等优点。此外，硫酸铵焙烧法还具有对铝土矿种类适用范围广、工艺技术成熟等特点。 I.2 铝土矿的特点和应用 铝土矿是一种重要的非金属矿物资源，其主要成分为氧化铝、氧化铁及其他金属氧化物，具有耐酸碱蚀、导电性好等特性，可广泛应用于航空航天、建筑材料、电子元器件等领域。 I.3 目的和意义 本文将通过对硫酸铵焙烧法的原理及特点、铝土矿的特点和应用进行阐述，进一步深入探讨硫酸铵焙烧法提取氧化铝和氧化铁的实验设计和结果分析，并对该方法的优缺点进行评价，对其在生产中的应用和推广进行探讨和展望。第二章节：实验设计 II.1 实验材料和仪器 实验中所用的铝土矿为红土矿，硫酸铵、氨水、氯化钠等化学试剂均为优质分析试剂。实验中所用的设备有恒温水浴、热重
硫酸氢铵法从粉煤灰中提取提氧化铝 硫酸氢铵法从粉煤灰中提取提氧化铝 硫酸氢铵焙烧粉煤灰提取氧化铝 王若超, 翟玉春, 吴晓卫, 宁志强, 马培华 东北大学材料与冶金学院, 沈阳 110819 摘要:采用 NH 4HSO 4 焙烧法从粉煤灰中提取 Al 2O 3。首先, 通过 NH 4HSO 4 焙 烧和去离子水浸出法提取粉煤灰中的 Al 和 Fe ; 然后, 加入 NH 4HCO 3 溶液沉淀浸出 液中的 Al 和 Fe , 利用 NaOH 溶液浸出得到的 Al(OH)3 和 Fe(OH)3 混合沉淀, 所得铝 酸钠溶液经碳酸化分解得到纯净的 Al(OH)3; 最后, 煅烧纯净的 Al(OH)3 制备α-Al 2O 3 产品。通过实验确定各工艺流程的最佳条件。制备的α-Al 2O 3 产品达到 YS/T 274-1998 标准的工艺指标。关键词:粉煤灰; 硫酸氢铵; 氧化铝; 提取 1引言粉煤灰是燃煤电厂粉煤灰燃烧烟道气中分离煤粉[ 1 ]，它是火电厂的主要副 产品。2021，在中国的粉煤灰总量将达到3000000000吨以上。大掺量粉煤灰是使用的建 筑行业，公路基础与水泥浆混合2−[ 6 ]。然而，尽管有这些积极的利用，粉煤灰生产速 度比它大得多的消费[ 7 ]。还有一部分是在池塘或填埋处理，使粉煤灰已成为电厂的主 要废物。因此，有必要提高粉煤灰的高附加值利用。氧化铝行业一直在中国近几年迅速发 展起来的。因此，有一个从粉煤灰中提取氧化铝的日益重视，随着铝土矿储量和可开采的 矿石品位的降低。目前，从粉煤灰中提取氧化铝的典型的冶金方法包括钠石灰烧结[ 10 ] 8−和酸浸11−[ 13 ]。钠石灰烧结具有重要的工业用的潜力，因为它类似于专业技术目前 在氧化铝厂目前[ 14 ]用。然而，这种方法有一定的缺陷，如高能耗[ 15 ]，大量废渣 和更多的Al2O3。酸浸法能有效地分离铝和硅，但由于高的设备要求 [ 16 ]和高成本，这种方法还没有被应用于工业实践。 在这项工作中，一种新的硫酸铵盐焙烧工艺从粉煤灰中提取氧化铝技术的建立。与上 面的方法相比，硫酸铵盐焙烧技术具有能耗低，高铝提取率和更好的工作环境。该技术包 括焙烧过程中，铝沉淀，碱溶解，碳酸化分解、煅烧。首先，Al 和Fe 从粉煤灰中提取硫酸铵盐焙烧和去离子水浸。第二，浸出液含有铝和铁是用于铝沉淀的碳酸氢铵溶液。第三，铝的混合沉淀（OH ）3和Fe （OH ）3的氢氧化钠溶液浸出除铁。第四，NaAl （OH ）4 溶液的分解碳化。最后，纯Al （OH ）3的制备α氧化铝焙烧。Al2O3提取渣为原料回收二氧化硅。目前的工作主要集中在制备α-氧化铝产品全过程及条件优化。此外，通过实验确定了最佳的操作参数 2 实验 NH4HSO4和NaOH 的工业级；硫酸锌，乙二胺四乙酸二钠，重铬酸钾和其他试 剂均为分析级。使用去离子水在整个实验需要的时候。粉煤灰用于本研究得到了来自内蒙古，中国的燃煤电厂，其体积分数以61～74μM.的详细的化学成分进行了检查，通过
硫酸铵焙烧粉煤灰提氧化铝 I. 绪论 A. 研究的背景和意义 B. 研究的目的和重要性 C. 已有相关研究综述 II. 硫酸铵焙烧粉煤灰的反应机理 A. 硫酸铵的热分解反应 B. 该反应与粉煤灰的反应机理 C. 实验条件对反应产物的影响 III. 实验方法 A. 实验材料及仪器 B. 实验步骤 C. 实验数据处理方法 IV. 结果与分析 A. 实验结果描述 B. 硬质铝矾土的产量和物相分析 C. 烟气处理 V. 结论与展望 A. 本研究工作的结论 B. 可能存在的问题与解决方案 C. 下一步研究的方向和建议 注：硫酸铵焙烧粉煤灰提氧化铝的实验过程，主要是通过将粉
煤灰和硫酸铵按一定比例混合后在高温下进行焙烧反应，从而提取出硬质铝矾土来。该研究对于锂电池、玻璃等工业的发展具有积极意义。第一章：绪论 A. 研究的背景和意义 随着工业的发展，各种废弃物的产生量也在不断增加。其中，粉煤灰是燃煤电厂产生的一种废弃物，它的处理一直是工业界和学术界关注的重点之一。研究表明，粉煤灰中含有多种有价值的元素和化合物，如氧化铝、硅酸盐、铁等，在工业上具有广泛的应用前景。其中，氧化铝的需求量较大，而且其价格也较高，因此提取氧化铝成为了一种具有潜在市场价值的研究方向。 目前，常用的氧化铝提取方法有化学法、物理法、生物法等。而其中，硫酸铵法是一种较为常见的化学法，其原理是通过将硫酸铵和粉煤灰混合，然后在高温下进行焙烧反应，将粉煤灰中的氧化铝转化为硬质铝矾土，再进行后续的处理和提取。该方法具有反应温度低、所需原料简单、反应产物纯度高等优点，越来越受到人们的关注。 B. 研究的目的和重要性 本研究的目的是探究硫酸铵焙烧法提取氧化铝的可行性，以及影响其反应过程和产物性质的因素。通过实验验证，深入了解该方法的反应机理，为其在工业应用中的推广提供科学依据。