还原气氛中碱石灰与高铁铝土矿间的作用机理

初中化学碱石灰的主要作用《初中化学碱石灰的主要作用》同学们，今天咱们来聊聊碱石灰。

不过呢，在这之前，咱们得先搞清楚一些化学里的基础知识，这样才能更好地理解碱石灰的作用。

咱们先来说说化学键这个东西哈。

化学键就像是原子之间的小钩子，把原子们连接在一起。

这里面有离子键和共价键两种比较重要的“小钩子”。

离子键呢，就好比是带正电和带负电的原子像超强磁铁一样吸在一起。

比如说氯化钠，钠原子失去一个电子带正电，氯原子得到一个电子带负电，这一正一负就紧紧地吸住了，这就是离子键。

共价键呢，是原子们共用小钩子连接起来的。

就像两个人共同拿着一个东西，谁也不放手，通过这个共同的东西连接在一起。

再来说说化学平衡，这个就像是拔河比赛。

反应物和生成物就像是两队人在拔河。

当正反应的速率和逆反应的速率相等的时候，就好像两队人都使出了同样大小的力气，谁也拉不动谁了，这时候反应物和生成物的浓度就不再变化了，这就是化学平衡状态。

分子的极性也很有趣哦。

咱们可以把分子想象成小磁针。

比如说水，它是极性分子，氧原子那一端就像磁针的南极，带负电，氢原子那一端就像北极，带正电。

而二氧化碳呢，它是直线对称的分子，就像一个两边一样重的哑铃，是个非极性分子，没有像小磁针那样明显的正负电两端。

还有配位化合物，这个就像是一场聚会。

中心离子就像是聚会的主角，配体呢，就是那些提供孤对电子共享的小伙伴，大家聚在一起就形成了配位化合物。

氧化还原反应中的电子转移，就像做买卖一样。

比如说锌和硫酸铜反应，锌原子就像一个慷慨的商人，把自己的电子给了铜离子这个顾客。

结果锌变成了离子，铜离子得到电子变成了原子。

化学反应速率的影响因素也不难理解。

温度就像天气，温度高的时候呢，原子就像我们在炎热的天气里更有活力一样，它们运动得更快，反应也就更快。

浓度就好比是跑道上的人多少，如果跑道上的人多（反应物浓度大），相互碰撞的机会就多，反应就快；催化剂就像是一个神奇的教练，为反应物指出了一条更方便的路，让它们能更快地反应。

一氧化碳还原氧化铁中碱石灰的作用在实验室中，我们常常会使用一氧化碳还原氧化铁来制备纯净的铁粉。

但是，这个过程中还需要加入碱石灰，这是为什么呢？下面我们来分步骤探讨一下。

第一步，我们需要先准备好原料。

一氧化碳气体和氧化铁粉是这个实验的主角，而碱石灰作为辅助剂物质，有助于促进反应的进行和提高所得产物的纯度。

然后按照一定比例将它们混合在一起。

第二步，加热反应。

在混合得到的物质中，一氧化碳被视为还原剂，它能够与氧化铁反应，还原铁离子并释放元素的纯度较高的铁粉。

而碱石灰作为催化剂，可以加快反应速度，同时防止副反应的发生，保证反应的高效进行。

第三步，用冷水加以冷却。

反应后的产物中，含有未反应的一氧化碳气体和金属铁离子。

因此需要用冷水加以冷却，使气体（一氧化碳）和杂质（未被还原掉的铁离子）被冷却水溶解出来。

同时使纯净的铁粉沉淀下来。

第四步，过滤与干燥。

将所得物质过滤，去除其余的杂质，再将过滤后的纯铁粉进行干燥，使其完全脱水，获得精确的质量。

通过以上步骤，我们能够得到精确的纯净铁粉。

而在这个过程中，碱石灰起到促进反应并提高产物纯度的作用。

因为通常氧化铁并不是完全纯净的，可能会存在着其他离子带来的杂质影响，使所得的铁粉含有不同的杂质成分，影响铁粉的使用效果。

所以通过加入碱石灰这一辅助剂，有助于消除杂质影响和促进反应，从而得到更纯净的铁粉。

综上，碱石灰在一氧化碳还原氧化铁制备铁粉的过程中扮演了至关重要的角色，其作用不可忽视。

通过这个过程我们也可以认识到，我们在进行实验的过程中，常常需要加入一些辅助剂物质，以提高实验效果，这在很多化学实验中都是一个很重要的原则。

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。

石灰对氧化铝生产的影响石灰在石灰拜耳法氧化铝生产中起着重要的作用，石灰烧成质量、成分对配料、预脱硅、溶出率、碱耗等方面都有重要影响。

因此，拜耳法生产中使用优质的石灰能减少外排损失、节约能耗、降低生产成本。

一、石灰的主要成分石灰的主要成分是CaO，但由于烧成质量不好往往还含有一定量的CaCO3，同时由于各地石灰矿的不同，含有一定量的Mg、Si等，这些杂质都会对氧化铝生产造成一定的影响。

二、石灰的主要作用1、消除二氧化钛的危害。

铝土矿在高压溶出过程中表面会形成一层致密的钛酸钠包裹层，影响铝土矿的进一步溶出。

加入石灰将二氧化钛生成不溶性的钛酸钙沉淀，避免了二氧化钛的危害。

2、提高溶出率。

加入一定量的石灰可以提高铝土矿的活性，促进铝土矿的高压溶出反应，提高溶出率。

3、降低碱耗。

石灰能与SiO2反应生成稳定的水化石榴石（3CaO.Al2O3.xSiO2.yH2O），减少钠硅渣（Na2O.Al2O3.1.7SiO2.2H2O)的生成，降低碱耗。

4、由于石灰的催化作用，可以使针铁矿向赤铁矿发生转变，提高赤泥的沉降性能，进而提高溶出率。

5、作精滤介质。

精滤过程中，通过加入一定量的石灰乳和粗液中的SiO2生成水化石榴石，水化石榴石是疏松多空的结构，可以起到过滤效果，既叶滤机的工作原理。

三、石灰的主要危害1、石灰中的Si会造成氧化铝和氧化钠的损失。

2、石灰中的Mg能促进脱钛反应，一定量的Mg也能促进高压溶出反应，但过量的Mg会抑制高压溶出反应，从而降低溶出率。

3、石灰与SiO2反应生成水化石榴石在降低碱耗的同时，会增加氧化铝的损失，降低回收率。

4、利用石灰乳做精滤介质会造成氧化铝的损失，使精液苛性比升高，影响分解率和回收率。

5、石灰中未烧成的Ca2CO3会发生反苛化反应，生成Na2CO3，造成有效碱的损失，同时Na2CO3的富集会造成管道结疤和设备，影响设备的使用寿命。

综上所述，石灰对拜耳法生产氧化铝有利也有弊，但总体来说利大于弊。

2019考前必练（二）1．化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是【答案】B【题型】选择题【难度】一般2．铝土矿的主要成分是Al2O3、SiO2和Fe2O3等。

从铝土矿中提炼Al2O3的流程下列说法中错误的是A. 滤液Ⅰ的主要成分是Na2SiO3、NaAlO2和NaOHB. 滤液Ⅲ的含大量的阴离子是HCO3-C. 反应Y的离子方程式是2AlO2-＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32-D. 滤液Ⅱ中通入过量的X的目的是使AlO2-充分沉淀而不引进杂质【答案】C【解析】根据铝土矿的成分，Fe2O3属于碱性氧化物，不与NaOH反应，Al2O3属于两性氧化物，与NaOH反应生成NaAlO2，SiO2属于酸性氧化物，与NaOH反应生成Na2SiO3，因此滤液I中的成分是Na2SiO3、NaAlO2以及过量NaOH，故说法正确；B、加入CaO后，CaO与水反应生成Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Na2SiO3=CaSiO3↓＋2NaOH，滤液Ⅱ中含有NaAlO2，通入足量的CO2，发生AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－，故说法正确；C、因为通入足量的CO2，生成的HCO3－，故说法错误；D、碳酸的酸性强于氢氧化铝，通入足量的CO2，产生氢氧化铝沉淀，不引入新杂质，故说法正确。

【题型】选择题【难度】一般3．设N A为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A. 100g 98%的浓硫酸中含有的氢原子数目为2N AB. 常温下，2.7gAl与足量浓度为18mo1/L的浓硫酸反应时，转移的电子数为0.3N AC. 标准状况下，22.4L的CCl4含有的CCl4分子数大于N AD. 1 mol苯完全转化为环己烷，参与反应的碳碳双键数为3N AC【答案】【题型】选择题【难度】一般4．下列实验中，操作和现象以及对应结论都正确且现象与结论具有因果关系的是（）BaS O往乙醇中加入适量浓硫酸制备乙烯，溶液紫红【答案】A【解析】先加入足量稀盐酸，没有沉淀，再加氯化钡溶液，有白色沉淀，则原溶液一定含有硫酸根离子，故A正确；乙醇易挥发，乙醇也能使酸性高锰酸钾褪色，故B错误；饱和NaA 溶液与饱和NaB溶液溶液的浓度可能不同，不能根据PH判断水解程度，故C错误；CCl4密度比水大，在分液漏斗中加入碘水后再加入CCl4，充分振荡，分层，且下层溶液呈紫色，故D 错误。

碱法生产氧化铝中石灰的作用作者：陆建行来源：《中国科技博览》2013年第25期[摘要]因石灰在自然界中较易于烧制生产出来，用在工业生产中非常广泛也非常方便，在氧化铝生产中也有很高的利用价值。

本文阐述了石灰在氧化铝生产过程中的作用及其机理，对生产和降低成本起到一定的实际的指导作用。

[关键词]碱式拜耳法石灰乳预脱硅化学结合碱苛化反应助滤剂中图分类号：TF801 文献标识码：TF 文章编号：1009―914X（2013）25―0605―01前言：目前工业生产氧化铝基本全部是碱法。

碱法可分为烧结法、拜耳法及其联合法。

其共同点和特点就是用碱（NaOH或Na2CO3）溶液来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变为铝酸钠溶液。

铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，经与母液分离、洗涤后焙烧，得到氧化铝产品。

本文主要探讨碱式拜耳法中用到的石灰及其作用的基本理论。

碱式拜耳法生产氧化铝的过程工序中用的石灰主要有以下几方面：1）配制原矿浆时添加石灰以增加碱的浓度；2）溶出前对原矿浆进行预脱硅处理；3）溶出过程中除掉钛、铁等有害矿物；4）蒸发工序中添加石灰乳进行苛化反应以降低流程中碳酸钠的含量；5）洗涤铝酸钠溶液过程中添加石灰乳起到助滤的作用。

以下将一一作出阐述。

1.增加原矿浆的碱浓度碱式拜耳法生产工艺决定了再生产中用到大量的液碱即NaOH溶液，然而液碱的生产方式决定了其价格居高不下的实际情况，而且其浓度一般较低，只有40%到50%。

在配置原矿浆的时候适当的添加石灰首先能有效的提高碱浓度，因为石灰进入溶液后将和水作用生成熟石灰，即CaO生成Ca（OH）2的过程。

水量的减少将使得碱的浓度变高。

其次所生成的石灰乳Ca（OH）2也是呈强碱性，这又使得碱的浓度进一步增高了，可谓一举两得。

在实际生产的配料环节，石灰的配量是一个非常关键的指标。

因为除了考量以上所述两个因素外，还有以下所述的两个因素需要考虑即脱硅和除掉钛、铁等杂质。

所以一般是三者的合量即为石灰添加量的参考依据。