氧化铝及铝土矿铝土矿溶出

三种氧化铝强化溶出生产新技术2008-9-3 16:17:39 中国选矿技术网强化溶出新技术有：（1）管道化溶出；（2）单管预热-高压釜溶出；（3）管道化加热-停留罐溶出。

一、管道化溶出管道化溶出就是“溶出过程在管道中进行，且热量通过管壁传给矿浆”的溶出。

有单流法和多流法两种。

德国采用单流法，匈牙利采用多流法。

1980年RA-6管道化溶出装置在Nab厂投产，采用图1所示的工艺流程。

LWT表示原矿浆-溶出矿浆热交换管，外管Φ368mm，内装4根Φ100mm管，共长160mm。

BWT（1～8）是溶出矿浆经八级自蒸发产生的二次蒸汽与原矿浆进行交换的管，有200×10=2000m。

BWT（1～6）的外管直径为400mm，BWT（7～8）的则为508mm，内装4根Φ100mm管。

E（1～8）为八级溶出矿浆自蒸发器，E （1～6）的规格为Φ2200mm×Φ4500mm，E（7）Φ2600mm×Φ4500mm，E（8）Φ2200mm×Φ4500mm。

K（0～7）为八级冷凝水自蒸发器，K（0～3）的规格为Φ1000mm×Φ1400mm，K（4～6）Φ1400mm×Φ1800mm，K（7）Φ3300mm×5000mm。

图1 RA-6管道化溶出流程1-矿水槽；2、3-混合槽；4-泵；5-高压泵；6、8-管式加热器；9-保温反应器；10-冷凝水自蒸发器；11-矿浆自蒸发器；12-泵；13-融盐槽原矿浆经LWT管加热到90℃，在BWT管中加热到220℃，再往SWT管中加热到280℃，经反应器充分溶出后，到八级自蒸发和LWT换热系统降温后排出。

RA-6管道化溶出装置还配有检测、控制和数据处理系统。

管道化溶出技术在德国用于处理三水铝石型和一水软铝石型铝土矿。

获得较好的经济指标。

1984年11～12月在Nab用RA-6装置对我国山西孝义一水硬铝石型铝土矿进行了工业试验。

化学化工C hemical Engineering铝土矿的溶出是拜耳法氧化铝生产的两个主要工序之一，不同类型铝土矿的溶出性能差别很大，需采用不同的溶出工艺[1]。

随着国内优质铝土矿储量日益降低，铝土矿品位逐年降低，国外进口铝土矿的使用占比越来越大。

2019年我国进口铝土矿首次突破亿吨，达到1.007亿吨，占我国铝土矿消耗总量的60%左右，主要来自几内亚、澳洲、印尼等国[2]。

进口铝土矿以三水铝石型铝土矿为主，高铝、低硅、高铁、高铝硅比，与我国高铝、高硅、低铁、中低铝硅比的一水硬铝石型铝土矿存在一定差异，其溶出工艺亦有一定差距[3]。

本文通过大量生产数据，分析国内外不同铝土矿拜耳法氧化铝溶出工艺的区别，为我国如何立足现有一水硬铝石型铝土矿溶出生产系统，改造生产设备，优化工艺技术参数，更好利用国外进口铝土矿，提供技术支撑。

1 铝土矿平均化学成分对比分析国内铝土矿以一水硬铝石型铝土矿为主，其平均化学成分如表1所示；国外进口铝土矿以三水铝石型铝土矿为主，其平均化学成分如表2所示。

从国内外铝土矿的平均化学成分对比分析可知，国内铝土矿氧化铝的平均绝对含量明显高于国外进口铝土矿，但氧化硅的平均含量远高于国外进口铝土矿，导致国内铝土矿的平均铝硅比远低于国外进口铝土矿，只有进口铝土矿铝硅比的44%，氧化铁、氧化钙等成分亦有一定差异。

因此，国内外铝土矿矿物类型及化学成分的差异，会造成其具体溶出工艺的不同。

2 铝土矿管道化矿浆固相A/S对比分析由于国内外铝土矿化学成分的差异，特别是铝土矿铝硅比（A/S）国产铝土矿只有进口铝土矿的一半不到，导致铝土矿的管道化矿浆固相A/S存在较大差异。

如图1所示，国产铝土矿的管道化矿浆固相A/S平均在4.30左右，而进国内外铝土矿拜耳法氧化铝溶出对比分析池清泉*1，金星1，戎慧2（１　中铝矿业有限公司，河南　郑州４５００４１；２　河南长城信息技术有限公司，河南　郑州　４５００４１）摘 要：铝土矿的溶出是拜耳法氧化铝生产中最重要工序之一，不同类型铝土矿需采用不同的溶出工艺。

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AI2O3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AI2O3、100克Na2O，则氧化铝和氧化钠的浓度分别表示成AI2O3120g/I、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 a k表示即：式中〔Nk〕--铝酸钠溶液中Na2Ok的摩尔数；〔A〕--铝酸钠溶液中AI2O3 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：+300卩m W 1% （即60#筛上残留w 1%）+63卩m w 25 % （即230#筛上残留w 25%）固含：300-400g/I配钙：生产上要求石灰添加量为铝矿石重量的7%〜9%。

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。

活性氧化铝生产工艺流程简介和检查混匀效果。

细碎碎铝土矿均化堆场铝土矿均化堆场至液碱贮存工段。

去原料磨去石灰消化2、石灰消化从石灰贮仓运来的石灰卸入本工序的石灰缓冲仓内，经溜槽直接入化灰机。

在消化工序，石灰和水同时加入化灰机，化灰机排出的石灰乳自流入石灰乳槽，由泵送往叶滤、排盐苛化等各用点，消化渣用汽车送往堆场堆存。

灰渣汽车运出厂去叶滤3、原矿浆磨制从均化堆场来的铝土矿和石灰贮仓来的石灰，经胶带输送机用卸料小车分别送入各自的磨头仓，磨头仓出料设有电子皮带称计量装置，按规定的配料比与经过计量的循环母液加入磨机。

磨矿过程采用双仓溢流型中心传动球磨机配水力旋流器流程，水旋器底流返回磨机再磨，水旋器溢流作为合格的原矿浆进入原矿浆槽。

循环母液中间泵池原矿浆槽4 、管道化溶出由原料磨工序送来的原矿浆进入预脱硅槽，进行加热预脱硅，然后用压力为10～12MPa的高压隔膜泵送入溶出系统，料浆首先经脉冲缓冲器进入一 ~ 九级用二次蒸汽间接加热的套管预热器和第十一级用熔盐间接加热的套管加热器，温度从85℃预加热至280℃，再经保温停留罐保温停留45分钟，使矿石中的氧化铝充分溶出。

溶出矿浆经十级矿浆自蒸发器闪蒸，使温度从280℃降至126℃，十级自蒸发器产生的二次蒸汽分别进入相应的一至九级预热器中，用来预热矿浆，末级自蒸发器出来的矿浆与一洗沉降槽来的洗液在稀释槽内汇合，稀释后的铝酸钠溶液浓度Na2O K 160g/l，用泵送往溶出后槽停留4小时，以便脱除溶液中的硅、铁、锌等杂质，再用出料泵送往赤泥沉降车间。

一次洗液10#自蒸发器1#保温停留罐9#自蒸发器4#保温停留罐1#自蒸发器去分离沉降槽稀释槽E2回水池E1熔盐罐重油预热器溶出料浆停留罐重油重油罐溶出料浆停留罐溶出料浆停留罐稀释槽矿浆母液溶出料浆停留罐去沉降图例水蒸汽重油熔盐管道化流程图5、赤泥沉降分离及洗涤由溶出车间送来的稀释矿浆进入Φ18m 的高效深锥分离沉降槽，部分分离沉降槽溢流循环返回沉降槽与进料混合稀释，其余分离沉降溢流即粗液用溢流泵送往控制过滤的立式叶滤机，在此加入少量石灰乳（或苛化渣）作为助滤剂。

探析氧化铝生产过程中有机物的影响与去除摘要：拜耳法氧化铝生产过程中，有机物随着铝土矿的溶出进入铝酸钠溶液中，并随着铝酸钠溶液的循环而积累。

当累积量达到一定浓度时，将严重影响拜耳法的生产，特别是草酸盐严重影响氧化铝产品质量。

本文综述了拜耳法氧化铝生产中有机物的来源、影响以及一种去除方法。

关键词：氧化铝；有机物；影响；去除1、氧化铝生产过程中有机物的产生拜耳法氧化铝生产过程中，有机物主要来自铝土矿，铝土矿溶解过程中，进入溶液中的有机物量取决于铝土矿的类型、处理方法和处理条件。

主要来自以下几个方面：（1）铝土矿。

在拜耳法生产氧化铝的过程中，系统中最大的有机物来源是铝土矿。

许多铝土矿的有机碳含量很高。

三水铝石型铝土矿和薄水铝石型铝土矿中有机碳含量可达到千分之几到几千分之几。

这些有机碳在溶出过程中与氢氧化钠反应溶解在溶液中，循环积累并最终形成草酸钠、碳酸钠等低分子钠盐。

（2）絮凝剂和消泡剂。

在氧化铝生产过程中，赤泥沉降是一个重要的过程，它关系到后续的生产和氧化铝生产的经济技术指标。

为了加快赤泥的沉降分离过程，通常加入大量的淀粉或高分子有机絮凝剂。

同时，在铝酸钠溶液的晶种分解过程中，为消除种分槽中的泡沫，消泡剂亦被常用。

2、有机物对氧化铝生产的影响当拜耳法氧化铝生产过程中有机质含量积累到一定值时，溶液的物理性质、氧化铝的产量和质量、以及氧化铝生产中的各个关键工序都会受到较明显影响。

2.1、溶液物理性质的改变铝酸钠溶液中有机物含量的增加，会使溶液的比重、粘度、沸点和比热增加，表面张力也会随着有机物的增加而减小，对铝土矿的溶解和赤泥的分离有不利影响；有机物会使蒸发过程中沉淀的一水碳酸钠的粒径变小，导致分解后沉淀和过滤分离困难。

同时溶液碱粘度的提高会增加泵的损失，降低经济效益。

随着铝土矿浸出过程中降解产物的含量增加，溶液或浆液中产生大量泡沫，使设备有效容积减小。

2.2、氧化铝产量及质量降低在拜耳法氧化铝生产过程中的晶种分解阶段，在分解后期，由于体系温度较低，有机杂质草酸盐很容易与氢氧化铝一起析出，会产生大量细小的氢氧化铝颗粒，从而降低其强度，增加碱消耗，增加氧化铝中杂质含量，降低产率。

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国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法生产氧化铝，中国结合自己的资源情况，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，按照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，由于有完整坚固的晶格，所以它是所有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SiO2、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。

因为水与电解质中的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，危及操作人员的安全。

氧化铝质量的分级根据标准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：安息角、α-Al2O3含量、容量、粒度和比表面积以及磨损指数等。