碱-石灰烧结法生产氧化铝的原理(精)

氧化铝的主‎要冶炼工艺‎介绍氧化铝的冶‎炼工艺大致‎可以分为烧‎结法、拜耳法和烧‎结-拜耳联合法‎等。

一、烧结法1.1烧结法的‎基本原理将铝土矿与‎一定数量的‎纯碱、石灰（或者石灰石‎）、配成炉料在‎高温下进行‎烧结，使氧化硅和‎石灰化合成‎不溶于水的‎原硅酸钙，氧化铝与纯‎碱化合成可‎溶于水的固‎体铝酸钠，而氧化铁与‎纯碱化合成‎可以水解的‎铁酸钠，将烧结产物‎（熟料）用稀碱溶液‎溶出时固体‎铝酸钠便进‎入溶液，铁酸钠水解‎放出碱，氧化铁以水‎合物与原硅‎酸钙一道进‎入赤泥。

在用二氧化‎碳分解铝酸‎钠溶液便可‎以析出氢氧‎化铝，经过焙烧后‎产出氧化铝‎。

分离氢氧化‎铝后的母液‎成为碳分母‎液经过蒸发‎后返回配料‎。

1.2烧结法工‎艺过程简述‎烧结法生产‎氧化铝有生‎料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离以‎及洗涤、粗液脱硅、精液碳酸化‎分解、氢氧化铝的‎分离以及洗‎涤、氢氧化铝焙‎烧、母液蒸发等‎主要生产工‎序。

生料浆制备‎：将铝土矿、石灰（或石灰石）、碱粉、无烟煤以及‎碳分母液按‎一定的比例‎，送入原料磨‎中磨制成生‎料浆，经过料浆槽‎的三次调配‎成各项指标‎合格的生料‎浆，送熟料窑烧‎结。

熟料烧结：配合格的生‎料浆送入熟‎料窑内，在1200‎℃-1300℃的高温下发‎生一系列的‎物理化学变‎化，主要生产使‎氧化硅和石‎灰化合成不‎溶于水的熟‎料。

熟料窑烧结‎过程通常在‎熟料窑（回转窑）内进行，氧化硅和石‎灰化合成不‎溶于水的原‎硅酸钙，氧化铝和纯‎碱化合成可‎溶于水的固‎体铝酸钠，而氧化铁与‎纯碱化合成‎可以水解的‎铁酸钠，并且烧至部‎分熔融，冷却后成外‎观为黑灰色‎的颗粒状物‎料即熟料。

熟料溶出：熟料经过破‎碎达到要求‎的粒度后，用稀碱溶液‎（生产上称调‎整液），在湿磨内进‎行粉碎性溶‎出，有用成分氧‎化铝和氧化‎钠进入溶液‎，成为铝酸钠‎溶液，而杂质铁和‎硅则进入赤‎泥。

赤泥分离和‎洗涤：为了减少溶‎出过程中的‎化学损失，赤泥和铝酸‎钠溶液必须‎快速分离，为了回收赤‎泥附液中所‎带走的有用‎成分氧化铝‎和氧化钠，将赤泥进行‎多次反向洗‎涤再排入堆‎场。

烧结法的原理和基本流程第一节烧结法的原理随着矿石铝硅比的降低，拜耳法生产氧化铝的经济效果明显恶化。

对于铝硅比低于7的矿石，单纯的拜耳法就不适用了。

处理铝硅比在4以下的矿石，碱石灰烧结法几乎是唯一得到实际应用的方法。

在处理SiO2含量更高的其它炼铝原料时，如霞石、绢云母以及正长石时，它也得到应用，可以同时制取氧化铝、钾肥和水泥等产品，实现了原料的综合利用。

据报导，国外以霞石为原料的烧结法企业，由于原料综合利用，实现了无废料生产，氧化铝的生产成本反而最低。

在我国已经查明的铝矿资源中，高硅铝土矿占有很大的数量，因而烧结法对于我国氧化铝工业具有很重要的意义。

我国第一座氧化铝厂——山东铝厂就是采用碱石灰烧结法生产的。

它在改进和发展碱石灰烧结法方面作出了许多贡献，其Al2O3的总回收率，碱耗等指标都居于世界先进水平。

法国人勒·萨特里在1858年提出了碳酸钠烧结法，即用碳酸钠和铝土矿烧结，得到含固体铝酸钠Na2O· Al2O3的烧结产物。

这种产物称为熟料或烧结块，将其用稀碱溶液溶出便可以得到铝酸钠溶液。

往溶液中通入CO2气体，即可析出氢氧化铝。

残留在溶液中的主要是碳酸钠，可以再循环使用。

这种方法，原料中的SiO2仍然是以铝硅酸钠的形式转入泥渣，而成品氧化铝质量差，流程复杂，耗热量大，所以拜耳法问世后，此法就被淘汰了。

用碳酸钠和石灰石按一定比例与铝土矿烧结，可以在很大程度上减轻SiO2的危害，使Al2O3和Na2O的损失大大减少。

这样就形成了碱石灰烧结法。

在处理高硅铝土矿时，它比拜耳法比越。

除了这两种烧结法外，还有单纯用石灰与矿石烧结的石灰烧结法，它比较适用干处理粘土类原料，特别是含有一定可燃成分的煤矸石、页岩等。

这时原料中的Al 2O 3，烧结成铝酸钙，经碳酸钠溶液溶出后，可得到铝酸钠溶液。

目前用在工业上的只有碱石灰烧结法。

它所处理的原料有铝土矿、霞石和拜耳法赤泥。

这些炉料分别称为铝土矿炉料。

铝土矿是如何变成氧化铝的？铝土矿实际上是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。

铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的矿石资源，世界上99%以上的氧化铝是用铝土矿为原料生产的。

由铝土矿生产氧化铝方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。

但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。

本文将为大家简单介绍这四种氧化铝的生产方法，碱法中拜耳法应用最为广泛，因此本文对拜耳法工艺作了较为详细的叙述。

一、碱法碱法工艺流程文字说明：碱法生产氧化铝，是用碱（NaOH或Na2CO3）来处理铝矿石，使铝矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。

矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则形成不溶解的化合物，将不溶解的残渣（常含有大量氧化铁，呈红色，习惯上称为赤泥。

）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合利用，以回收其中的有用组分。

纯净的铝酸纳溶液在合适的条件下分解析出氢氧化铝，经与母液分离、洗涤后进行焙烧，得到氧化铝产品。

分解母液可循环使用，处理另一批矿石。

碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和拜耳法-烧结法联合法等多种流程。

1拜耳法拜耳法是一种工业上广泛使用的从铝土矿生产氧化铝的化工过程。

由K.J.Bayer于1889-1892年提出的，一百多年来它已经有了许多改进。

它适用于处理低硅铝矿，尤其是在处理三水型铝土矿时，具有流程简单，作业方便，产品质量高，经济效益高等特点。

拜耳法基本原理：用浓氢氧化钠溶液将铝土矿中的氧化铝水合物转化为铝酸钠，通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝重新析出，剩余的铝酸钠溶液也叫母液重新用于处理下一批铝土矿，实现了连续化生产。

下图为拜耳法生产氧化铝的基本工艺流程图，每个工厂由于条件不同，可能采用的工艺流程会稍有不同，但原则上它们没有本质的区别。

从拜耳法生产的基本工艺流程，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、母液蒸发及一水苏打苛化等，具体流程如下图所示。

1.简述拜耳法生产氧化铝拜的原理。

答：用苛性碱溶液溶出铝土矿中氧化铝而而制成铝酸钠溶液，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，将分解后母液经蒸发用来重新的溶出新的一批铝土矿，溶出过程是在加压下进行的。

2.简述铝酸钠溶液碳酸化分解的基本原理答：往铝酸钠溶液中通入CO2 中和溶液中的游离苛性碱，使溶液的苛性比值降低，从而使铝酸钠溶液的稳定性下降，分解结晶析出Al(OH)3 。

3.圆锥破碎机的工作原理是什么？答：由动锥和定锥组成环行的破碎腔，物料经分配盘均匀地撒入破碎腔，动锥在偏心轴的带动下在定锥的内表面做偏旋运动，时而靠近定锥，时而离开定锥。

当动锥的表面靠近定锥的内表面一侧时，此处的矿石受到挤压、弯曲、磨削的作用而破碎，当动锥离开此处时，已破碎的矿石从锥底部排料口排出，上面的矿石随之而下落一段距离。

当动锥离开此处而靠近另一处时，另一处的矿石同样受到挤压、弯曲、磨削的作用而破碎，并从锥底排出。

如此连续不断的重复的工作，直到矿石全部破碎完并排出。

4.铝土矿高压溶出过程的目的是什么？答：用苛性碱溶液迅速将铝土矿中氧化铝溶出，制成铝酸钠溶液5.工业生产氧化铝，铝酸钠溶液分解的方法有哪两种？分别说明它们的概念。

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

碳酸化分解：往铝酸钠溶液中通入CO2 气体，使其迅速分解析出Al(OH)3。

6.球磨机的工作原理是什么？答：将物料和钢球按一定的比例装入球磨机内，在传动装置的带动下磨机一定的转速转动，磨机内的钢球一部分沿磨机筒体内壁一起被提升一定的高度后抛落下来，对磨机内物料产生冲击作用使之粉碎，同时，由于摩擦力的作用磨机内钢球还产生自转，对物料产生研磨作用，磨机内的物料在冲击力和研磨力的作用下粉碎，达到生产要求后从排料口排出。

7.离心泵的工作原理是什么？答：在泵启动前向泵内灌满所输送的液体。

氧化铝生产工艺发展应用解析【摘要】氧化铝作为重要的功能材料之一，在机械、化工、电子等行业被广泛使用，本文介绍了氧化铝的几种生产工艺和发展应用。

【关键词】氧化铝；生产工艺；应用前言火山爆发过程中形成的氧化铝在岩石中呈现为无色的晶体。

而现实生产中所使用的氧化铝是指工业氧化铝，其是各种氧化铝水合物经过加热分解的脱水产物。

不同氧化铝特性因制造方法和条件的不同而不同，因根据需要，选择适宜的制备工艺和条件。

1 氧化铝的特性工业氧化铝按照其生成温度可以划分为低温氧化铝和高温氧化铝。

通常点解炼铝用的氧化铝是属六角晶系的一种混合物，因其具备坚固的晶体，其具备稳定的化学性，在酸或碱液中不溶解。

成品氧化铝主要成分是三氧化二铝，除此之外，还含有少量其它杂质。

氧化铝中残存的结晶水以灼减表示，属有害杂质。

当灼减少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，危及到操作人员的安全。

2 氧化铝生产工艺2.1 氧化铝生产概述氧化铝的生产过程即从铝矿石中提取氧化铝，使之和杂质分类。

自然界中的铝矿石及含铝原料的类型有很多种，同一类型的铝土矿中各种杂质的含铝有有所不同。

为了最经济地生产出氧化铝，针对不同的铝矿，需要采取不同的方法，生产氧化铝的方法大致有碱法、电热法、高压水化学法以及酸法联合法等。

2.2 碱法碱法生产氧化铝就是用碱处理铝土矿，使得矿石中的氧化铝和碱反应制成铝酸钠溶液。

矿石中的铁、钛等杂志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。

这种残渣通常被称为赤泥，因其被氧化铝染成砖红色。

和赤泥分离后的铝酸钠溶液经过净化处理之后，可以分解析出氢氧化铝，讲其溶液分离并经过洗涤和焙烧后，就可以获得氧化铝。

分离氢氧化铝后的溶液被称为母液，可以被用来处理下一批矿石，因而也被称为循环母液。

碱法生产氧化铝，按照其生产过程的特点，又被分为拜耳法、烧结法和二者联合法，目前工业上普遍采用碱法生产氧化铝。

2.3 拜耳法生产氧化铝的原理和基本工艺流程拜耳法是由奥地利化学家拜耳（K·J·Bayer）于1889～1892年发明的一种从铝土矿中提取氧化铝的方法。

冶金工程专业课程设计题目：碱石灰烧结法生产氧化铝工艺设计班级：学号：姓名：2010年7月目录第一章碱石灰烧结法生产氧化铝设计任务及分析.................................................. - 3 -1.1铝土矿的组成及其物理化学性质..................................................................................................... - 3 -1.1.1主要含铝矿物.............................................................................................................................. - 3 -1.1.2铝土矿的物理化学性质.............................................................................................................. - 4 -1.1.3.我国铝土矿资源现状.................................................................................................................. - 4 -1.1.4其他铝矿及含铝资源.................................................................................................................. - 4 - 1.2碱石灰烧结法生产氧化铝工艺设计任务......................................................................................... - 5 - 1.3 烧结法生产氧化流程工艺分析........................................................................................................ - 5 -1.3.1碱石灰烧结法特点及技术现状.................................................................................................. - 5 -1.3.2碱石灰烧结法流程概况.............................................................................................................. - 5 - 第二章组织与分工....................................................................................................................... - 7 -2.1 项目组织 ........................................................................................................................................... - 7 - 2.2 分工 ................................................................................................................................................... - 7 -第三章课程设计正文.................................................................................................................. - 8 -3.1 总体设计方案 ................................................................................................................................... - 8 -3.1.1烧结过程工艺.............................................................................................................................. - 8 -3.1.2溶出工艺 ................................................................................................................................... - 10 -3.1.3脱硅工艺 ................................................................................................................................... - 13 -3.1.4铝酸钠溶液的碳酸化分解........................................................................................................ - 16 -3.1.5烧结法的改进途径.................................................................................................................... - 17 - 3.2工艺流程图 ...................................................................................................................................... - 18 - 3.3参考文献 .......................................................................................................................................... - 19 -第一章碱石灰烧结法生产氧化铝设计任务及分析1.1铝土矿的组成及其物理化学性质1.1.1主要含铝矿物铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的矿石资源,世界上95%以上的氧化铝是使用铝土矿生产出来的.其主要的含铝矿物为三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石。

第二篇烧结法生产氧化铝第一章原料制备教学内容1、原料制备在烧结法生产中的重要作用。

2、矿石的破碎。

3、烧结法配料及配料计算。

4、磨矿。

5、石灰的煅烧。

6、煤粉制备。

教学要求1、理解原料制备在烧结法生产中的重要作用。

2、掌握矿石的破碎的方法、设备构造和工作原理。

3、掌握烧结法配料及配料计算。

4、了解烧结法磨矿过程、设备。

5、了解石灰煅烧反应、生产过程和石灰炉的构造。

6、了解煤粉制备及要求。

重点与难点重点1、烧结法配料及配料计算。

2、磨矿过程、设备构造和工作原理难点1、烧结法配料及配料计算2、破碎机、原料磨、石灰炉、煤粉磨的构造和工作原理。

教学时数：8学时第一节概述一、什么叫碱石灰烧结法生产氧化铝？碱石灰烧结法就是把铝土矿、补充的碱粉、石灰（小石渣）、循环碱液（即碳分蒸发母液）和拜尔法赤泥按比例配料并磨制成合格的生料浆，喷入熟料窑中在高温下烧结成熟料，熟料和调整液在湿磨中粉碎溶出，溶出液经赤泥分离得到粗液，粗液经脱硅、叶滤后得铝酸钠精液送入碳酸化分解，析出氢氧化铝经焙烧得到产品氧化铝。

赤泥经6-8次反向洗涤送赤泥堆场，赤泥洗液配调整液。

碳分母液经蒸发返回循环碱液槽。

山东铝业公司开采和购进的国内铝土矿，其中的氧化铝的矿物组成大多为一水硬铝石，即α-AI2O3²H2O或α-AI O OH，并且混矿铝硅比较低（A/S≈4），采用拜尔法生产（拜尔法生产要求矿石A/S>7），矿石中的SiO2要求高压溶出温度比较高，在溶出时SiO2都转变为含水铝硅酸钠，需要消耗大量的苛性碱。

采用碱—石灰烧结法更为有利。

但是，烧结法存在工艺复杂流程长、设备投资高、能耗高和产品质量差等缺点。

将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）配成炉料并磨细，在高温下烧结，使其中的氧化铝与纯碱化合成可溶于水的铝酸钠（Na2O²AI2O3），氧化硅与配入的石灰化合成不（难、微）溶于水的原硅酸钙（2CaO²SiO2），氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠（Na2O²Fe2O3），将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时铝酸钠（Na2O²AI2O3）——进入溶液铁酸钠（Na2O²Fe2O3）——水解放出碱、氧化铁进入赤泥原硅酸钙（2CaO²SiO2）——大部分进入赤泥，小部分溶于溶液（所以需要脱硅）。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟碱石灰烧结法生产氧化铝碱石灰烧结法是在铝土矿中配入石灰石（苏打和石灰）、纯碱、碳分母液制备生料浆，生料浆打入窑内在高温下烧结成铝酸钠熟料，用水溶出熟料得铅酸钠溶液，铝酸钠溶液脱硅得精液，通二氧化碳气体分解得氢氧化铝，分解后的母液蒸发后循环使用。

在1200℃下烧结时，铝土矿中的氧化铝与碳酸钠反应生成可溶性的铝酸钠，杂质氧化铁、二氧化硅和二氧化钛分别被烧结生成铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钙。

要求烧结所得到的熟料具有适当的强度和可磨性，溶出后的赤泥沉降性好。

用熟料中的氧化铝和苛性碱的标准溶液出率来衡量熟料质量的好坏。

标准溶出率就是指为了使熟料中可溶性氧化铝和苛性碱能全部溶出而不进入泥渣的溶出率，通常要求96%。

优质熟料粒度均匀（大部分30～50mm），堆积密度1.20～1.30，黑灰色。

为此，要求严格的控制生料浆的配制，即铝硅比、铁铝比、碱比、钙比、水分、固定碳含量及干生料的粒度；严格控制绕结温度。

我国采用低碱高钙配方，熟料质量较好。

在用热水溶出铝酸钠时，铁酸钠水解出游离苛性碱。

原硅酸钙和钛酸钙不溶于水，与碱溶液的反应也较弱。

用稀酸溶液溶出时。

可将熟料中的氧化铝和苛性碱溶出，得到铝酸钠溶液，与赤泥中的原硅酸钙、钛酸钙和水合三氧化二铁残渣分离。

如果溶出制度不当，尽管熟料质量好，溶出过程也会因发生一系列二次反应而使溶出来的氧化铝和苛性碱又进入赤泥。

根据低铁熟料的特点，我国研究出低苛性比值在80℃下二段磨料溶出流程，氧化铝和苛性碱的溶出率都达到92%～93%，得到的铝酸钠溶液中含Al2O3 达100g/L。

溶出时由于原硅酸钙与铝酸钠溶液发生二次反应，熟料的溶出液中通常含二氧化硅达4～6g/L，硅量指数仅为20～30，需要进行专门脱硅。

通常在150～170℃下的压煮器中以水合铝硅酸钠形式进行一段脱硅，使硅量指数达400，再进行第二段加石灰常压脱硅（形成。