中南大学
硕士学位论文
拜耳法溶出降低赤泥钠硅比的研究
姓名：刘云峰
申请学位级别：硕士
专业：有色金属冶金
指导教师：李小斌
20060101
1、铝土矿中的主要化学成分有哪些？ 答：有Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2等主要化学成分。 2、根据铝土矿中含铝矿物存在的形态可将铝土矿分为哪几种类型？为什么要这样分类？答：可分为三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型和混合型四种类型。之所以这样分类是因为不同矿石形态对生产工艺有很大影响。 3、我国铝土矿质量方面有何特点？ 答：我国铝土矿资源以一水硬铝石为主，其储量占全国铝土矿总储量的98.46%，特点是含铝、高硅、低铁，铝硅比值偏低。 4、不同矿物类型对氧化铝的溶出性能有何影响？ 答：不同矿物类型对氧化铝的溶出性能影响很大，其中三水铝石型铝土矿中的氧化铝最容易被苛性碱溶液溶出，一水软铝石型次之，一水硬铝石型的溶出则较难。另外，铝土矿类型对溶出以后各湿法工序的技术经济指标也有一定的影响。 5、碱法生产氧化铝按生产流程特点，可分为哪几种方法？ 答：可分为拜耳法、烧结法和联合法三种。 6、根据氧化铝的物理性质可将氧化铝分为哪几种类型？ 答：可分为砂状氧化铝、粉状氧化铝和中间状氧化铝三种类型。 7、用于表征氧化铝物理性质的指标有哪些？ 答：有安息角、a-Al2O3含量、容积密度、粒度和比表面积以及磨损系数等。 8、铝土矿中最有害的杂质是什么？ 答：是二氧化硅（SiO2） 9、碱一石灰烧结法的生产原理是什么？ 答：碱一石灰烧结法生产氧化铝的原理是：将铝土矿与一定量的矸、石灰配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅酸钙（2CaO.SiO2），使氧化铁与纯矸化合成可以水解的铁酸钠（Na2O.Fe2O3），而氧化铝与纯矸化合成可溶于水的固体铝酸钠（Na2O.Al2O3），将烧结物——熟料用水或稀矸溶液溶出时，Na2O.Fe2O3水解放出矸，而氧化铁则以水合物的形态与2CaO.SiO2 一道进入赤泥外排，以后再用二氧化碳分解铝酸钠溶液，便可以排出氢氧化铝，分解氧化铝后的碳分母液经蒸发后返回配料循环利用，氢氧化铝经焙烧制得产品氧化铝，这就是矸——石灰烧结法生产氧化铝的基本原理。 10、拜耳法生产氧化铝的基本原理是什么，包括哪些主要生产工序？ 答：拜耳法生产氧化铝的原理是：用苛性碱溶液溶出铝土矿中的氧化铝而制得铝酸钠溶液，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，将分解后的母液经蒸发用来溶出新的一批铝土矿，溶出过程是在加压条件下进行的。拜耳法的实质是以下反应在不同条件下的交替进行： Al2O3·H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH)4+aq 拜耳法生产氧化铝包括原矿浆制备、高压溶出、鸭煮矿浆稀释及赤泥分离洗涤、精种分解、氢氧化铝洗涤、氢氧铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。 11、影响铝酸钠溶液稳定性的因素有哪些？这些因素对溶液的稳定性是怎样影响的？ 答：影响铝酸钠溶液的稳定性因素有： （1）溶液的苛性比值：在任何情况下，提高工业铝酸钠溶液的苛性比值，可以使溶液的稳定性提高。 （2）溶液温度：当铝酸钠溶液的可性比值以及浓度都相同时，溶液的稳定性随着温度的降低而下降，直到温度降到30度为止，温度低于30度时溶液又变得比较稳定。（3）溶液氧化铝浓度：氧化铝浓度低于25g/L的稀释溶液和高于是250g/L的浓溶液都具有很高的稳定性。中等浓度的溶液的稳定性较小。
拜耳法氧化铝生产中的有机物 有机物的积累和危害是大多数拜耳法氧化铝厂必须面对的问题。溶液中有机物含量较高时，其所产生的负面影响往往是多方面的，工厂的产量、产品质量及其它技术经济指标将因此受到严重影响。文献[1]报道，仅澳大利亚每年由于有机物造成的氧化铝产量损失就达130万吨。某些有机物的存在使生产砂状氧化铝变得困难。因此，有机物问题成为氧化铝生产中的主要研究方向之一。国外就拜耳法生产中有机物的行为、对生产过程的影响及其排除方法等进行了长期的、大量的研究，取得了重要进展。 我国大多数氧化铝厂采用混联法或烧结法生产，有机物的影响很小或完全不存在。平果铝业公司氧化铝厂是我国目前唯一的采用纯拜耳法生产的工厂，投产较晚，原矿中的有机物含量也较低，有机物的影响需继续观察和研究。我国在“九五”期间进行的中、低品位铝土矿选矿研究取得了重大的进展，但除原矿中部分有机物进入精矿外，还有一定数量的浮选药剂被带入精矿，这种浮选药剂在拜耳法生产中的行为及其影响如何，尚未见诸文献报道，非常值得重视。 一、拜耳法溶液中的有机物 拜耳法溶液中的有机物主要来自铝土矿，絮凝剂、消泡剂、脱水剂等添加剂也会带入少量有机物。但据文献报道，其数量和影响均较小。铝土矿中的有机碳含量通常为0.1-0.3%，但亦可低至0.03%或高达0.6%(某些地表矿)。热带铝土矿中有机碳含量较高，一般为0.2~0.4%，而一水硬铝石型铝土矿中
的含量则较低，通常为0.1%。南美、非洲、澳大利亚铝土矿中的有机物含量较高，而欧洲、俄罗斯和中国的大多数铝土矿有机物含量较低。 铝土矿中的有机物分为腐殖质和沥青两种[2]。腐殖质主要成分为木质素转变的产物—腐殖酸。腐殖质成分复杂，其平均元素组成为，%：58%C，36%O2，4%H2，2%N2及其它杂质。腐殖质易溶于碱液。沥青中的C和H含量比腐殖质中的高，实际上不溶于碱液。据文献[3]，铝土矿高压溶出时，腐殖质几乎全部溶入溶液，而沥青的溶出率不高于10%，在赤泥浆液稀释及沉降分离过程中，又全部析出进入赤泥。Jose G. Pulperiro等[4]报道，在铝土矿溶出条件下，60-90%的腐殖质溶解于强苛性碱溶液中，生成腐殖酸钠。不溶解的腐殖质是由于被铝土矿中不溶的无机物结合或吸附。 虽然原矿中有机物的含量一般不高，在铝土矿溶出时也非全部进入溶液，但由于种分母液与洗液是循环的，拜耳法流程中的有机物会逐渐积累，直至达到进出平衡为止。溶液中有机物的平衡浓度主要取决于铝土矿中有机物的含量及其组成，也与溶出条件等有关。一般情况下，拜耳溶液中有机碳含量为7-15g/L，在极端情况下可达25g/L[5]。文献[6]报道，处理热带铝土矿的德国施塔德氧化铝厂的溶出液中，有机碳含量甚至高达34g/L。 Β. Α. Зинченко[7]早期所作的乌拉尔氧化铝厂有机物的平衡表明：随铝土矿（一水硬铝石型）进入流程的有机物占全部有机物的88.5%，其余11.5%来自面粉（当时用作赤泥絮凝剂），而赤泥排走的有机物占全部有机物总量的83%，仅有17%进入溶液。进入溶液中的有机物主要随苏打结晶（据有关资料，苏打结晶中有机碳含量达0.5~1.5%）和氢氧化铝排出，二者分别占原矿中有机物总量的5.7%和4.5%，按对进入溶液中的有机物总量计算，则分别占33.5%和26.5%，其余则随苏打苛化后的石灰渣、蒸发母液等
拜耳法赤泥的处理和利用 赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过6×107t。我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量超过600万t ，全部露天堆存，并且大部分堆场坝体用赤泥构筑。目前，人们日益关注赤泥堆放给环境带来的危害。赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染。裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。因此，赤泥的综合利用和回收以及合理处理有重要的意义。拜耳法赤泥的处理有很强有力的经济利益和环保效益。 拜耳法赤泥与适量的石灰混合，经石灰消化、水热处理、煅烧处理和碱液溶出，可从赤泥回收70%以上的Al2O3和90%以上的Na2O，并使不溶残渣中NaO含量降到1%以下。分离的铝酸钠溶液被送往拜耳法溶出料浆稀释过程，分离的残渣被进一步在750～950℃煅烧，制得活性β–C2S为主的胶凝材料，可用作水泥的活性混合成分。 生产1 t 氧化铝通常排弃1t多的赤泥，但是不管是拜耳法工厂，抑或是烧结法、联合法工厂，目前都尚未有效地处理和利用赤泥。迄今已探明的我国铝土矿，约80%为中等品位即铝硅比5～7、含铁低的一水硬铝石型铝土矿。我们立足本国资源，成功地开发了单流法管道溶出技术，为经济、有效地处理拜耳法赤泥，使我国氧化铝工业获得更大的经济效益、社会效益，应进一步开发低温煅烧工艺。本文在铝土矿及其拜耳法赤泥加工试验的基础上，讨论了在回收赤泥中的氧化铝和氧化钠后进一步将其加工成水泥的工艺，及建立拜耳–低温煅烧法工艺处理我国铝土矿的可能性。 1 原料 拜耳法赤泥：拜耳法赤泥末次洗涤后排送堆场的设备上，再洗涤、烘干，置于干燥器内。 生石灰：化学纯试剂氧化钙，CaO含量不小于96 % ，经研磨，在1 000 ℃煅烧1h冷却后放入密闭瓶中，再置于干燥器内。
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。图1 拜耳法生产氧化铝的工艺流程铝土矿的溶出是拜耳法的关键工序。铝土矿中的三水铝石在140℃就很快地溶入苛性碱
1拜耳法生产氧化铝的工艺流程概述 拜耳法系奥地利拜耳（K.J.Bayer）于 1888年发明。其原理是用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净,并在950～1200℃温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液，蒸发浓缩后循环使用。 拜耳法的简要化学反应如下： 由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以要提供不同的溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125～140℃下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240～260℃并添加石灰（3～7％）的条件下溶出。 现代拜耳法的主要进展在于：①设备的大型化和连续操作； ②生产过程的自动化；③节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图1。
拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低，最低者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右，碱耗一般为100公斤左右（以Na2CO3计）。 拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每公斤SiO2大约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。 2 主要生产原理及过程 2.1 预脱硅与铝硅比的提高 拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2
烧结法生产氧化铝的基本原理 烧结法生产氧化铝的基本原理是将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅酸钙2CaO·SiO2,氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠Na2O·Al2O3、而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠Na2O·Fe2O3，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na2O·Al2O3便进入溶液，Na2O·Fe2O3水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。再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（主要成分为Na2CO3），经蒸发后返回配料。 烧结法生产氧化铝工序 ?生料浆的制备 ?熟料烧结 ?熟料溶出 ?铝酸钠溶液脱硅 ?碳酸钠分解 ?氢氧化铝分离、洗涤 ?氢氧化铝焙烧 ?碳分母液蒸发 碱比是指生料浆中氧化钠与氧化铝和氧化铁的分子比。 ?钙比是指生料浆中氧化钙与氧化硅的分 子比。 ?铁铝比是指生料浆中氧化铁和氧化铝的 分子比。 熟料烧结目的 ?烧结过程的目的就是要使调配合格后的 生料浆在回转窑中高温烧结，使生料各成 分互相反应。使其中的Al2O3尽可能转变 成易溶于水或稀碱溶液的Na2O·Al2O3， 而使Fe2O3转变成易水解的 Na2O·Fe2O3，SiO2等杂质转变为不溶于 水或稀碱溶液的2CaO·SiO2，并形成具有 一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟 料，以便在溶出过程中将有用成份与有害 杂质较好的进行分离，最大限度提取氧化 铝和回收碱。 熟料溶出的主要目的 ?熟料溶出的目的就是将熟料中的A12O3 和Na2O最大限度地溶解于溶液中，制取 铝酸钠溶液（粗液），而熟料中的原硅酸 钙转入固相赤泥中。实现有用成份氧化钠 和氧化铝与杂质进行分离，并为赤泥分离 洗涤创造良好的条件。混联法碱循环， 充分说明了混联法工艺特点和生产组织 状况。A、混联法工艺是密闭型的，所 以拜耳……烧结两系统间生产能力有一 定制约。就是说，混联法的主要联合点： 拜耳法产出的赤泥，必须为烧结法所平衡 (消耗)；烧结法向拜耳法供应的种分母液 必须满足拜耳法系统的碱输出(含损失)需 要，混联法才能平衡。其生产波动的缓冲 靠熟料仓、种分槽和碱赤泥浆贮槽。从这 方面看，混联法同串联、并联联合法一样， 烧结法从属于拜耳法。 B、烧结法有完整的生产流程，有独立的碱循环系统，除对拜耳法系统有从属的一面外，尚有独立的一面。就是说，当烧结法生产能力有富余时，可以加大其流量，从而扩大其碱循环量，获得比与拜耳法平衡的更多的氧化铝产量。这一点，不同于串联、并联联合法。混联法命名之根据，就在于此。 C、原则上，拜耳法流程不能独立，受烧结法生产能力，即烧结法向拜耳法补碱量和烧结法本身碱循环量的限制。就是说，当烧结法生产能力不足时，拜耳法富余的生产能力将不能充分发挥，如果以外排赤泥来挖掘其富余能力，只有在拜耳法以烧碱补充碱输出量，才能不破坏混联法的碱平衡关系。从混联法碱平衡特点出发，发挥其综合生产能力的途径是选择与碱循环有关的主工技术指标。主要技术指标的选择，要考虑矿石A/S，拜耳……烧结两大系统设备能力，经综合平衡来确定。 混联法碱循环工艺流程 碱法生产氧化铝存在一个碱循环问题。所谓碱循环，实际上就是氧化铝生产中液量(碱、水)的循环。生产方法不同，碱循环方式不同，循环碱量与 生产规模成正比。 混联法工艺碱循环最为复杂。它依靠补充纯碱来弥补生产过程中碱的化学、机械损失，保持多个(主要是两个)碱循环系统的平衡，周而复始，溶出一批一批铝土矿，获得氧化铝，排出赤泥。混联法两个主要的碱循环系统是：
氧化铝生产工艺流程及在线设备描述 我厂氧化铝生产工艺流程采用拜耳法工艺。其用的矿石、石灰用汽车运入卸矿站，通过板式输送机，胶带输送机及卸料车进入矿仓和石灰仓。磨头仓底部出料设有电子皮带计量装置。按规定的配料比与经过计量的循环母液加入磨机。磨矿过程采用一段球磨与水力旋流器分级闭路的一段磨矿流程，磨制合格的原矿浆送往原矿浆槽，再用泵送至溶出工序的矿浆槽。 矿浆槽内矿浆送入溶出系统，管道化溶出采用Φ159Φ×8/2 ∣Φ480×10×1150000管道化溶出器，三套管四层间接加热连续溶出设备（Φ159管走料，Φ480管供汽），通过四段预热和三段加热，使物料出口温度达145℃，送入保温罐保温一小时以上，经过三级闪蒸和稀释，完成溶出过程。 稀释矿浆在Φ16M高效沉降槽内进行液固分离，底流进入洗涤沉降槽，进行5～6次赤泥反向洗涤，末次洗涤沉降槽底流经泵送往赤泥堆场进行堆存。 将合成絮凝剂制备成合格的溶液，按添加量加入赤泥分离沉降槽，将制备好的合成絮凝剂按添加量加入赤泥洗涤沉降槽，以强化赤泥沉降、分离和洗涤效果。 分离沉降槽溢流用泵送入粗液槽，再送226m2立式叶滤机进行控制过滤，过滤时加入助滤剂（石灰乳或苛化渣），滤饼送二次洗涤槽，精液送板式热交换器。 精液经板式热交换器与分解母液和冷却水进行热交换，冷却至设定温度后，再与种子过滤滤饼（晶种）混合，然后用晶种泵送至种分分解槽首槽（1#或2#槽），经连续种分分解后，从11#槽（或12#槽）顶用立式泵抽取分解浆液进行旋流分级。分级溢流进13#（或12#）分解槽，底流再用部分分解母液稀释后自压或用泵至产品过滤机，分解11#槽的分解浆液，从槽上部出料自流或下部用泵至120m2种子过滤机，滤饼用精液冲入晶种槽，滤液入锥形母液槽。 AH浆液经泵送入80 m2平盘过滤机，进行成品过滤、洗涤、氢氧化铝滤饼经皮带送至氢氧化铝储仓或直接送至焙烧炉前小仓。母液送种子过滤机的锥形母槽。氢氧化铝洗液（白泥洗液）送溶出稀释槽。锥形母液槽的溢流进母液槽，底流送立盘过滤机过滤，滤液进母液槽，滤饼混合后作种分种子。母液槽内母液部分送氢氧化铝旋流分级底流作稀释液，其余经板式热交换器与精液进行热交换提温送至蒸发原液槽。 蒸发原液除少部分不经蒸发直接送母液调配槽外，大部分送六效管式降膜蒸发器内进行浓缩，经三次闪蒸后的蒸发母液送调配槽。在流程中Na2CO3高于规定指标时，需排盐，此时，蒸发二级闪蒸出部分母液送强制循环蒸发器内进行结晶蒸发，并加入部分盐晶种，作为蒸发结晶的诱导结晶，然后在析盐沉降槽进行分离，底流用排盐过滤机进行过滤分离，滤饼用热水溶解后，送入苛化槽内，添加石灰乳进行苛化，苛化渣送赤泥洗涤系统。排盐过滤机滤液和盐分离沉降槽溢流进强碱液槽，其一部分送入蒸发出料第三次闪蒸槽与蒸发母液混合，还有一部分送各化学清洗用点和种分槽化学清洗槽。新蒸汽含碱冷凝水和二次蒸汽冷凝水用作氢氧化铝洗水或送沉降热水站。生产补碱用NaOH浓度大于30%的液体苛性碱，循环母液储槽区域设有补碱设施。 焙烧炉前小仓料位与仓下皮带计量给料机连锁，控制焙烧炉进料量。含水6～8%的氢氧化铝经皮带、螺旋喂料机送入文丘里干燥器内，干燥后的氢氧化铝被汽流带入一级旋风预热器中，一级旋风出来的氢氧化铝进入第二级旋风预热器，并与从热分离器来的温度约1000℃的烟气混合后进行热交换，氢氧化铝的温度达320～360℃，结晶水基本脱除，预焙烧过的氧化铝在第二级旋风预热器与烟气分离卸入焙烧炉的锥体内，焙烧炉所用的燃烧空气经预热至600～800℃从焙烧炉底部进入，燃料、预焙烧的氧化铝及热空气在炉底充分混合并燃烧，氧化铝的焙烧在炉内约1.4秒钟时间完成。
1.不悔梦归处，只恨太匆匆。 2.有些人错过了，永远无法在回到从前;有些人即使遇到了，永远都无法在一起，这些都是一种刻骨铭心的痛! 3.每一个人都有青春，每一个青春都有一个故事，每个故事都有一个遗憾，每个遗憾都有它的青春美。 4.方茴说：“可能人总有点什么事，是想忘也忘不了的。” 5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 铝土矿拜耳法 拜耳法主要是针对高铁三水铝石矿，先按拜耳法溶解矿石提取氧化铝，经选矿或酸溶从赤泥中回收铁。对于拜耳法溶出的研究已较为成熟，故研究多集中在从赤泥中回收铁。陈德和徐树涛将高铁三水铝土矿进行了拜耳法溶出－赤泥选铁研究，氧化铝的回收率可达53%～58%；赤泥配入还原煤和燃烧煤，进行成型干燥、还原焙烧、磁选，铁的回收率达到80%以上，得到的海绵铁粉可进行造球、炼钢使用；刘培旺等人采用湿式高梯度脉动磁选法处理某拜耳法赤泥，可得到ＴＦｅ含量54%～56%的铁精矿，该铁精矿能用于高炉炼铁。陈世益对广西高铁三水铝石矿进行常压、低温和低碱浓度条件下溶出约10分钟，三水铝石矿溶出率高于90%，赤泥掺入煤粉经压团、干燥，进入回转窑还原焙烧，然后破碎、磁选、成型为海绵铁团块，产品的全铁品位和金属化率均高于90%，铁回收率大于85%。 拜耳法适合处理高铝硅比（A/S＞7）的三水铝石矿，对原矿的品质要求高，且在高铁三水铝土矿中，Al2O3不仅以三水铝石形式存在，有时会夹杂有一水硬铝石和一水软铝石，而拜耳法常压浸出时只能溶出三水铝石形式存在的Al2O3，Al2O3浸出率较低，原矿中Al2O3在浸出过程中损失较大，而且无法分离固溶在Fe2O3中的Al2O3，导致铁精矿中Al2O3含量会较 高。 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 2.老人们都笑了，自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。 3.石村不是很大，男女老少加起来能有三百多人，屋子都是巨石砌成的，简朴而自然。 4.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 5.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 6.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
第3期2009年6月 矿产保护与利用 CO NSERVATI O N AND UT I L IZAT I O N O F M INERAL RESO URCES №.3 Jun.2009 低苛性比溶出在拜耳法氧化铝生产中的应用3 郑朝付,李民菁,史智慧,王志勇 (河南未来铝业(集团)有限公司研发中心,河南焦作,454171) 摘要:铝土矿拜耳法生产氧化铝中,低苛性比溶出、种分母液参与稀释的实践增加了一条种分分解去稀释的 种分母液流程,解决了低苛性比溶出技术应用的关键问题,它的应用使低苛性比溶出技术的应用成为现实。 种分母液参与稀释减少去蒸发的种分母液量,节约了能耗,降低了氧化铝生产成本,对我国的管道化拜耳法 生产氧化铝具有一定的现实意义。 关键词:拜耳法氧化铝生产;种分母液;稀释;低苛性比;效率;节能 中图分类号:TF821 文献标识码:B 文章编号:1001-0076(2009)03-0037-04 Application of Lower Caustic M olecular Ratio D igestion i n Bayer Process ZHEN G Chao-fu,L I M in-jing,SH I Zhi-hui,et al. (R e sea rch and D e ve l o pm en t C en te r o f He’na n W e ila iA lum in i um I ndu s try(G r o up)Co.,L td,J iao zuo,He ’nan454171,C h ina) Abstract:I n Bayer p r ocess with bauxite,l ower caustic moecular rati o digesti on technol ogy app lica2 ti on was made possible by diluti on of digesting pul p with seeded p reci p itati on s pent liquors.Due t o diluti on of digesting pul p with seeded p reci p itati on s pent liquors,the seeded p reci p itati on s pent liq2 uors evaporated were decreased and energy consu mp ti on and p r oducti on cost reduced.The p r ocess i m p r ove ment in Bayer p r ocess contributed t o the existing alu m ina p r oducti on p ractices. Key words:Bayer alum ina’s p r oducti on p r ocesss;seeded p reci p itati on s pent liquors;diluti on; l ower caustic moecular rati o;efficiency;saving energy 1 前言 近年来,随着我国管道化溶出技术在拜耳法氧化铝生产过程的逐步成熟,由于管道化溶出具有导热性能好、传热系数高、溶出时间短、溶出率高、单位容积产能高、溶出苛性比低、改善赤泥的沉降性能等特点,使得溶出器组间接加热等拜耳法氧化铝溶出技术,逐步被管道化溶出技术所代替。但是由于传统理念的束缚,稀释技术和分离沉降思路一直停留在传统状态,从而造成管道化溶出所具有的技术优点没有被充分挖掘,而是沿着传统的稀释模式,采用传统溶出苛性比,形成高苛性比稀释料浆的思路运行。为改变这种状况,充分发挥管道化溶出技术的优势,河南未来铝业集团在低苛性比溶出、种分母液参与稀释方面进行了大胆的实践:在配料阶段适当增加管道化溶出配料固体含量(以下简称固含),得到需要的溶出料浆,使溶出设备的效率得到明显的提高;在种分母液处理上,增加回流工艺,形成种分 3收稿日期:2008-08-15;修回日期:2009-01-31 作者简介:郑朝付(1967-),男,河南唐河人,工程师,大学本科,现在河南未来铝业(集团)有限公司研究发展中心主要从事氧化铝生产与技术管理、新工艺研究。
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+2H2O Al2O3·3H2O+2NaOH=2NaAlO2+4H2O SiO2+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 + 2H2O γ－Al2O3·H2O 500℃γ－Al2O3 + H2O γ－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。 铝矿石进厂后经破碎、均化、贮存，碎矿石送下一工序湿磨。本工序的目的是使铝矿石破碎至≤15㎜粒度，并且使化学成分均匀地向湿磨供料，控制指标是：每7天的供矿量加权平均值A/S波动在±0.5范围内。 湿磨是使铝矿石进一步磨细并进行三组分（铝矿石、石灰、循环碱液）配料，使得到的产品原矿浆满足高压溶出的要求。本工序控制的技术条件是：石灰加入量为干铝矿量的7%；循环碱液配入量为控制溶出液的αk（苛性化系数）为1.4左右；磨矿细度为：－315μm 100%,－63μm 70%～75%。 高压溶出是拜耳法的核心部位，要求其热利用率高、建设投资少及易操作、经营成本低。对溶出一水硬铝石型矿石而言最常用的工艺型式是：将原矿浆送入套管预热器中，用二次蒸汽预热至160～180℃，之后进入用二次蒸汽间接加热、机械搅拌的预热压煮器中，将矿浆温度提高至220℃左右，再在机械搅拌的反应压煮器中用6.0Mpa的新蒸
N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S 赤泥是用铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其 为赤红色泥浆状而得名，是氧化铝厂最大的污染物。目前，全世界每年产生约6000万t 赤泥，我国的赤泥排放量每年为400万t 以上，且随着新厂投产和老厂增产改造，赤泥总量有上升的趋势，预计2011年我国氧化铝产量将达到1100万t ，赤泥量将达到900万～1200万t/年。对于赤泥的处理，国内外氧化铝厂大都将赤泥在堆场堆放，筑坝湿法堆存，靠自然沉降分离对溶液返回再用，易使大量废碱液渗透到附近土地中，造成土壤碱化、沼泽化，污染地表和地下水源。还有的将赤泥干 燥脱水后干法堆存。 晒干的赤泥形成的粉尘到处飞扬，破环生态环境，造成严重污染。这2种方法均占用了大量的土地和耕地、耗费较多的堆场建设和维护费用，使基础建设投资增加，还使赤泥中的许多可利用成分不能得到合理的利用，造成资源的二次浪费。赤泥的堆放不仅对企业造成资源浪费、经济损失，而且对工厂周围的环境景观造成严重污染[1-4]。赤泥的开发利用一直是一个世界性的难题，特别是由于拜耳法赤泥的硅含量比烧结法赤泥更低，化学成分极不均衡，其利用的难度更大；赤泥中含有很高的碱金属及碱土金属氧化物，在制备免烧制品的时候很难避免出现返霜现象，导致制品无法使用；此外还有部分地区赤泥放射性较高，就限制了在墙体材料方面的掺量，同时也限制了其在建材行业的应用。因而，现有技术对赤泥的利用量还是很低，对赤泥的开发利用还不够理想[5-6]。 拜耳法赤泥主要含有硅铝酸钠、硅铝酸钙、水化石榴石、赤铁矿等矿物，其物理力学性能和胶结性差，且在贵州等地拜 利用拜耳法赤泥制备免烧路面砖 及其性能研究 彭建军1，2，刘恒波1，2，高遇事1，2，万军1，张乃从1，顾汉念3，贾韶辉1， 2 （1.贵州省建筑材料科学研究设计院，贵州贵阳550007；2.贵州工业废渣综合利用研发测试中心，贵州贵阳 550007； 3.中国科学院地球化学研究所，贵州贵阳 550002） 摘要： 对利用拜耳法赤泥制备免烧路面砖工艺和产品性能进行研究，并提出免烧砖返碱现象解决办法。试验结果表明，利用拜耳法赤泥制备免烧路面砖是可行的，所测性能指标符合相关标准要求。 关键词： 拜耳法赤泥；路面砖；免烧砖；工业废渣；综合利用中图分类号：TU522.1+9文献标识码：A 文章编号：1001-702X （2011）04-0021-03 Study on preparation and performance of unburned paving brick by Bayer red mud PENG Jianjun 1，2，LIU Hengbo 1，2，GAO Yushi 1，2， WAN Jun 1，ZHANG Naicong 1，GU Hannian 3，JIA Shaohui 1，2 （1.Guizhou Building Materials Research &Design Institute ，Guiyang 550007，Guizhou ，China ；2.Guizhou Industrial Waste Utilization R &D Test Center ，Guiyang 550007，Guizhou ，China ；3.Institute of Geochemistry ，Chinese Academy of Sciences ，Guiyang 550002，Guizhou ，China ） Abstract ： This paper studies on technology and performance of unburned paving brick by Bayer red mud ，and studies the phenomenon of re-alkali and its solution.Through this research ， we find that it is feasible to make unburned paving brick by Bayer red mud ，and all the properties can meet the requirements of relevant standards. Key words ： Bayer red mud ；paving brick ；unburned brick ；industrial waste residue ；comprehensive utilization 基金项目：贵州省工业攻关项目（黔科合CY2008） 贵阳市科学技术计划项目（[2008]筑科工合字第30号） 收稿日期：2011-01-14 作者简介：彭建军，男，1963年生，工程师，江西樟树人，主要从事新型建筑材料研究。通讯作者：刘恒波。 全国中文核心期刊 21··
氧化铝氟化盐 拜耳法赤泥分离洗涤三种流程的比选 韩安玲 (沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001) 摘要:本文介绍了深锥沉降槽的特点。列举了三种赤泥沉降分离洗涤工艺流程:(1)深锥沉降槽分离、4次深锥沉降槽洗涤;(2)平底沉降槽分离、3次平底沉降槽加一次过滤洗涤;(3)平底沉降槽分离、2次平底沉降槽加2次深锥沉降槽洗涤。在同等条件下对上述流程进行洗涤平衡计算及经济分析比较。 关键词:拜耳法;赤泥;沉降分离洗涤;流程;深锥沉降槽 中图分类号:TF803.23 文献标识码:B 文章编号:10021752(2005)03001004 溶出后的稀释浆液是铝酸钠溶液和赤泥的混合物,将两者分离为纯净的铝酸钠溶液和高固含的赤泥是分离作业的目的;用水洗涤分离赤泥得到高固含、低附碱的弃赤泥浆是洗涤作业的任务。 作为固液分离设备的沉降槽,在氧化铝工业中广泛应用。由于早期的沉降理论认为,沉降槽的产能只与沉降面积有关与高度无关,因而早期建设的氧化铝厂普遍采用高度1.8~ 2.8m的单层或多层沉降槽。近些年来,随着沉降理论的发展和技术进步,其结构形式发生了很大变化,沉降槽的性能也有突破性的提高,原来使用的高度小的单层和多层沉降槽已逐步被淘汰。 考核沉降槽固液分离的效果,不仅要看其产能高低,还要看其溢流净度(溢流浮游物含量)和底流固含多少,这些产量、质量指标对于衡量沉降槽性能的先进性和取得较好的技术经济效益是至关重要的。 现代沉降理论、实验和生产实践证明,上述三项指标均与沉降槽高度有关。适当提高沉降槽的高度,使泥浆层受到进一步压缩,可增加底流固含;液体穿过更高的清液层得到进一步澄清提高了溢流的净度。因此,在新建的氧化铝厂和老厂的技术改造中,赤泥分离洗涤沉降槽已被大型高帮平底沉降槽、深锥沉降槽所取代。 深锥沉降槽是上世纪70年代由加拿大铝业公司和贝克工业设备公司开发研制并应用于氧化铝工业中的新型沉降槽。其进料管专利E-DUK的结构能从清液层中汲取溶液,有效地稀释进料浆液的固含,使赤泥的沉降过程在有利于赤泥沉降的状态下进行,其絮凝剂进料方式为多点加入,该絮凝剂具有快速絮凝和降解作用。不断增大的高度/直径(H/D 1)等诸多方面的改进对提高沉降槽的产量和技术指标起到了很大作用。 1 深锥沉降槽 深锥沉降槽的进料结构(见图 1) 图1 进料筒结构原理图 2 大型平底沉降槽和深锥沉降槽的比 较 大型平底沉降槽、深锥沉降槽的规格和性能指标见表1。 进料技术条件 Na2O浓度:Na2O k165g/l 收稿日期:2004-10-08
第 23 卷第 2 期中国有色金属学报 2013 年 2 月 V ol.23 No.2 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Feb. 2013 文章编号：1004-0609(2013)02-0543-06 高铁三水铝石矿拜耳法溶出过程中铝针铁矿的行为 李小斌 1, 2 ，孔莲莲 1, 2 ，齐天贵 1, 2 ，周秋生 1, 2 ，彭志宏 1, 2 ，刘桂华 1, 2 (1. 中南大学 冶金科学与工程学院，长沙410083； 2. 中南大学 难冶有色金属资源高效利用国家工程实验室，长沙 410083) 摘 要：为了查明铝针铁矿含量高的红土型铝土矿拜耳法溶出过程中氧化铝溶出率低的原因，研究针铁矿在溶出 过程中的转化规律及其对氧化铝溶出率的影响。结果表明：在溶出温度为110~240℃时，该类型铝土矿中的铝针 铁矿基本不发生转化，其中的氧化铝难以溶出； 提高溶出温度到260℃或在240℃左右溶出时， 添加干矿石量3% 的石灰可促使铝针铁矿转化为赤铁矿，且氧化铝的溶出率随着针铁矿转化程度的增加而提高。加入非钙质添加剂 也可以促使铝针铁矿在溶出过程发生结构转变，且氧化铝几乎完全参与反应，从而说明此类铝土矿中铝针铁矿在 溶出过程中难以转变是红土型铝土矿中氧化铝溶出率低的重要原因。 关键词：三水铝石矿；高铁；溶出；铝针铁矿 中图分类号：TF821 文献标志码：A Effect of alumogoethite in Bayer digestion process of high-iron gibbsitic bauxite LI Xiao-bin 1, 2 , KONG Lian-lian 1, 2 , QI Tian-gui 1, 2 , ZHOU Qiu-sheng 1, 2 , PENG Zhi-hong 1, 2 , LIU Gui-hua 1, 2 (1.School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China? 2.National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Refractory Non-ferrous Metals Resources, Central South University, Changsha 410083, China) Abstract: The transformation law of goethite and its effect on the alumina recovery were investigated in order to determine the reason of low alumina recovery in Bayer digestion process of gibbsitic bauxite with high alumogoethite content. The results show that the goethite present in this kind of bauxite has no obvious change in the digestion temperature range of 110℃ to 240 ℃ with low alumina recovery. And alumogoethite can be transformed to hematite by increasing digestion temperature to 260 ℃ or adding lime of 3% of dry ores added at about 240 ℃, and the alumina digestion rate increases with the increase of the goethite conversion degree. Adding non-calcareous additives in the re-digestion process of red mud containing goethite can promote the structure transformation of alumogoethite and thus alumina almost reacts completely. The transition of alumogoethite into other forms in Bayer digestion process is important for alumina recovery for lateritic bauxite. Key words: gibbsitic bauxite? high-iron? digestion? alumogoethite 针铁矿是铝土矿中常见的主要含铁矿物之一，在 以三水铝石和针铁矿为主要矿物的红土型铝土矿中， 铝类质同象置换针铁矿中的铁而形成铝针铁矿的现象 较普遍 [1] 。我国广西中部的贵港、宾阳和横县等地已 探明的超过 5 亿 t 的高铁三水铝石型铝土矿 [2] 是典型 的红土型铝土矿，它具有高铁、高铝的特点，是我国 铁、铝冶炼重要的潜在资源之一。为充分提取该类矿 石中的铁和铝，国内外开展了大量的研究工作。有研 究通过化学法 [3] 和生物法 [4] 等先富集铝土矿中的铁， 再 进行冶炼；也有人提出了先将高铁三水铝石型铝土矿 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51274242) 收稿日期：2012-03-29；修订日期：2012-07-19 通信作者：齐天贵，讲师，博士；电话：0731-88830453；E-mail：qitiangui@https://www.doczj.com/doc/e06707397.html,