氧化铝生产工艺教学(拜耳法)

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。

拜耳法氧化铝生产工艺
拜耳法是一种常用的氧化铝生产工艺，下面是关于拜耳法氧化铝生产工艺的相关介绍。

拜耳法氧化铝生产工艺是指以铝土矿为原料，经过研磨、酸溶、饱和、沉淀、烘干等步骤制取氧化铝。

其工艺流程主要包括酸溶、过滤、烧结、冷凝等步骤。

首先是酸溶步骤。

将铝土矿与稀硫酸进行反应，生成含铝酸化物的溶液，并增加碱性物质调节溶液的pH值。

接下来是过滤步骤。

将酸溶液通过过滤设备，过滤出固体残渣和液相。

固体残渣中含有未被反应的铝土矿及其他杂质。

然后是烧结步骤。

将过滤后的液相通过加热设备进行脱水，脱除溶液中的水分，得到氧化铝的烧结体。

最后是冷凝步骤。

将烧结体经过冷却设备，冷却至室温，并通过气体分离装置分离出其中的气体组分。

拜耳法氧化铝生产工艺具有以下特点：1. 原料成本低。

铝土矿是一种广泛存在的矿石资源，具有丰富的储量。

2. 生产效率高。

拜耳法可以高效地将铝土矿转化为氧化铝，生产效率高。

3. 产品质量稳定。

拜耳法制取的氧化铝质量稳定，符合工业生产的要求。

拜耳法氧化铝生产工艺在铝工业中得到广泛应用，且不断进行技术改进，提高生产效率和产品质量。

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。

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。

拜耳法生产氧化铝工艺1.拜耳法定义所谓“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。

100多年来它已经有了许多改进，但仍然习惯地沿用着拜耳法这个名词。

拜耳法在处理低硅铝土矿，特别是用在处理三水铝石型铝土矿时，流程简单，作业方便，产品质量高，其经济效果远非其它方法所能媲美。

目前全世界生产的Al2O3和Al(OH)3，有90%以上是用拜耳法生产的。

拜耳法包括两个主要过程，也就是拜耳提出的两项专利。

（1）一项是他发现Na2O和Al2O3分子比为1.8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加Al(OH)3作晶种，不断搅拌，溶液中的Al2O3便可以呈Al(OH)3徐徐析出，直到其中Na2O和Al2O3的分子比提高到6为止。

这也就是铝酸钠溶液的晶种分解过程。

（2）另一项是他发现，已经析出大部分Al(OH)3的溶液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的Al2O3水合物，这也就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。

交替使用这两个过程就能够一批批地处理铝土矿，从中得出纯的Al(OH)3产品，构成所谓拜耳法循环。

拜耳法的实质也可用下列反应来表示。

反应在不同条件下的交替进行：Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH)4+aq2.拜耳法基本原理及适用范围2.1基本原理：（l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。

（2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。

2.2适用范围氧化铝的生产方法有拜耳法、烧结法、拜耳—烧结联合法三种。

各种方法的适用范围为：拜耳法：7<A/S；烧结法：3~3.5<A/S<5；联合法：以拜耳法为主，以烧结法补其不足，处理中间品位的铝土矿。

其中，符号A/S称为硅量指数，即铝酸钠溶液中的Al2O3与SiO2含量的比。

拜尔法用来处理低硅铝土矿（一般要求铝硅比7~10之间），特别是处理三水铝石型铝土矿的时候，具有流程简单、作业方便、能量消耗低、产品质量好、容易实现自动控制等优点。

教学过程设计：一、资讯教师：布置任务1 .1原矿浆的制取操作提出问题1、铝酸钠溶液的苛性比值对生产指导的意义，生产上如何如控制苛性比值？2、生产上如何提高循环效率？3．配矿的作用是什么？对混矿质量要求的指标。

4．磨矿的作用是什么？5．影响球磨机生产率的因素有哪些？6．原矿浆配料计算中确定配碱量的依据是什么？7．浆液液固比和密度的关系式？8．生产中是怎样进行原矿浆配料控制的？9. 磨矿常见故障的发生原因与处理方法？知识准备原矿浆制备操作的基础知识1.1 铝酸钠溶液的特性参数1.1.1 铝酸钠溶液浓度的表示法(Al2O3)=50g/L，或(Na2O k)=150g/L。

1.1.2 铝酸钠溶液的特性参数—苛性比值苛性比值是碱法生产氧化铝的重要概念和指标，它表示铝酸钠溶液溶解氧化铝的饱和程度及溶液的稳定性。

铝酸钠溶液的苛性比值是指铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的量的比值。

符号表示为。

计算公式：===换算成质量浓度表示：=式中： n(Na2O k)、n(Al2O3)——铝酸钠溶液中苛性碱和氧化铝的量，mol。

、——铝酸钠溶液中苛性碱和氧化铝的量浓度，mol/L。

(Na2O k)、(Al2O3)——铝酸钠溶液中苛性碱和氧化铝的质量浓度，g/L。

62和102——铝酸钠溶液中Na2O和Al2O3的摩尔质量，g/mol。

1.2 Na2O—Al2O3—H2O系1.2.1 30℃下的Na2O—Al2O3—H2O三元系平衡状态图图1—1为30℃下Na2O—Al2O3—H2O三元系平衡状态图。

图1—1 30℃下Na2O—Al2O3—H2O三元系平衡状态图1.2.1.1 30℃下Na2O—Al2O3—H2O三元系平衡状态图中各点线的含义。

B点：溶液在此点会同时与三水铝石固相和含水铝酸钠固相保持平衡共存，是溶液对三水铝石和含水铝酸钠的饱和点。

C点：是含水铝酸钠（Na2O·A12O3·2.5H2O）和一水氢氧化钠（NaOH·H2O）同时与溶液保持平衡，是共饱点。