氧化鋁知識問答

1、簡述拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的原理。用苛性堿溶液在一定溫度、一定壓力條件下溶出鋁土礦，氧化鋁被溶出制得鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉 溶液凈化后經(jīng)過降溫、添加晶種、攪拌分解析出氫氧化鋁，析出的氫氧化鋁經(jīng)分離、洗滌、焙燒后得到 氧化鋁。分解后的母液（主要成分NaOH）經(jīng)蒸發(fā)再重新溶出新的一批鋁土礦，進(jìn)入下一循環(huán)。氧化硅等雜質(zhì)成為赤泥，經(jīng)洗滌后外排或用于燒結(jié)法配料。拜耳法的實(shí)質(zhì)也就是下述反應(yīng)在不同條件下的交替進(jìn)行：拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序有那些？原礦漿制備、溶出、溶出礦漿稀釋、赤泥分離和洗滌、晶種分解、氫氧化鋁分級和洗滌、氫氧 化鋁焙燒、母液蒸發(fā)及蘇打苛化等。鋁酸鈉溶液的濃度鋁酸鈉溶液的基本成分是 AI2O3和Na

2、2O,工業(yè)上鋁酸鈉溶液各成分的濃度一般是用每 升鋁酸鈉溶液中所含溶質(zhì)的克數(shù)來表示的（g/l）。如一升鋁酸鈉溶液中含120克AI2O3、100克Na2O,則氧化鋁和氧化鈉的濃度分別表示成AI2O3120g/I、Na2O 100g/l。鋁酸鈉溶液的苛性比值鋁酸鈉溶液中的Na2O包括與氧化鋁反應(yīng)生成鋁酸鈉的Na2O和以游離的NaOH形態(tài)存在的Na2O,它們都稱為苛性堿（以Na2Ok表示）。鋁酸鈉溶液中所含苛性堿與氧化鋁的摩爾比叫做 鋁酸鈉溶液的苛性比值。以符號a k表示即：式中Nk-鋁酸鈉溶液中Na2Ok的摩爾數(shù)；A-鋁酸鈉溶液中AI2O3的摩爾數(shù)。拜耳法循環(huán)效率循環(huán)母液每經(jīng)過一次作業(yè)循環(huán)，便可以從

3、鋁土礦中提取出一批氧化鋁。通常將1升（或1立方 米）循環(huán)母液在一次作業(yè)周期中所生產(chǎn)的氧化鋁的克數(shù)（或kg數(shù)）稱為拜耳法的循環(huán)效率，以符號E表示。原礦漿的磨制原礦漿的磨制是將碎鋁礦按配比要求配入石灰和循環(huán)母液磨制成合格的原礦漿的過程。原礦漿的技 術(shù)指標(biāo)要求：一般主要考核細(xì)度、固含、配鈣（氧化鈣添加量）細(xì)度：+300 P mW 1% （即60#篩上殘留w 1%）+63 P m w 25 % （即 230#篩上殘留 w 25%）固含：300-400g/I配鈣：生產(chǎn)上要求石灰添加量為鋁礦石重量的7% 9%。影響球磨機(jī)產(chǎn)能的因素影響球磨機(jī)產(chǎn)能的主要因素有：礦石的可磨度、給礦粒度、產(chǎn)品細(xì)度要求、球級配比、

4、球荷填充 率、磨礦液固比等。拜耳法原礦漿指標(biāo)對氧化鋁生產(chǎn)的影響1）、固含調(diào)礦固含過高將會影響鋁土礦溶出反應(yīng)完全程度，降低溶出率，增大赤泥量，降低氧化鋁回收率；調(diào)礦固含過低會使溶出ak升高，造降低分解率和循環(huán)效率。2、 細(xì)度礦漿細(xì)度跑粗將會加速管道磨損，使預(yù)脫硅槽沉淀增多，影響鋁土礦溶出反應(yīng)完全程 度。礦漿細(xì)度過細(xì)將使溶出赤泥變細(xì)，使赤泥沉降性能變差，影響拜耳法赤泥的沉降分離作業(yè)。3、 礦漿CaO含量 礦漿CaO配入量要適中，以保證溶出過程中消除Ti02的危害。加入量不足時(shí)，將會降低溶出率；加入量過高，游離的CaO會造成A12O3的損失。含鈦礦物對一水硬鋁石溶出過程中的危害？如何消除？氧化鈦與苛

5、性鈉溶液作用生成鈦酸鈉，在一水硬鋁石表面形成一層致密的保護(hù)膜，阻止堿液滲透 到礦石內(nèi)使A12O3不能被溶出。因此鋁土礦中的含鈦礦物使一水硬鋁石在鋁酸鈉溶 液中的溶解過程顯 著惡化，氧化鋁溶出率降低。在鋁土礦溶出時(shí)添加石灰是消除TiO2危害的有效措施。在高壓溶出過程中，鈣、鈦化合物反應(yīng)的 主要產(chǎn)物為鈣鈦礦、羥基鈦酸鈣或鈦水化石榴石。使一水硬鋁石表面上不再生成鈦酸鈉保護(hù)膜，故 A12O3溶出過程不再受到阻礙，也降低了Na2O的消耗。在鋁土礦的高壓溶出過程添加石灰的主要作用？消除含鈦礦物的有害作用，顯著提高A12O3的溶出速度和溶出率。促進(jìn)針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，使其中的氧化鋁充分溶出，并使赤泥的沉降性

6、得到改善；活化一水硬鋁石的溶出反應(yīng)；生成水化石榴石，減少Na2O損失，降低堿耗。在拜耳法溶出中加入石灰后，一部分SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)樗袷@樣以水合鋁硅酸鈉存在的SiO2減少，使赤泥中鈉硅比降低。影響鋁土礦溶出過程的因素有哪些，如何影響？、鋁土礦的礦物組成及結(jié)構(gòu)三水鋁石溶出性能最好，一水軟 鋁石次之，一水硬鋁石最次。、溶出溫度的影響溶出溫度提高，溶出速率提高，溶出設(shè)備的產(chǎn)能也顯著提高。、循環(huán)母液苛性堿濃度的影響當(dāng)其它條件相同時(shí)，母液堿濃 度越高，溶出速度越快。、配料苛性比的影響配料苛性比就是預(yù)計(jì)礦石中A12O3達(dá)到理論溶出 率時(shí)，溶出液的苛性比。它的數(shù)值越高，溶出速度越快。為了提高循環(huán)效率，通

7、常降低配料苛性比、 提高循環(huán)母液苛性比。、礦漿攪拌強(qiáng)度的影響攪拌可以強(qiáng)化了溶出過程。、鋁土礦的磨細(xì)程度礦石磨得愈細(xì)，溶出速度就愈快。、添加石灰的影響添加石灰，有利于A12O3溶出速度的提高，堿耗明顯 降低。、溶出時(shí)間的影響鋁土礦溶出過程中，只要A12O3的溶出率沒有達(dá)到最大值，那么增加溶 出時(shí)間，A12O3的溶出率就會增加。溶出質(zhì)量的指標(biāo)溶出的質(zhì)量指標(biāo)主要是氧化鋁溶出率和溶出液的苛性比值。這兩項(xiàng)指標(biāo)的好壞取 決于高壓溶出工藝條件和技術(shù)操作以及配料的正確程度。氧化鋁的溶出率n A=(1-) x 100%式中 n A-氧化鋁的溶出率，%；(A/S)赤泥-赤泥的鋁硅比；(A/S)礦石-鋁土礦的鋁硅比

8、。將溶出后的赤泥A/S值代入上式算得初溶出率；將洗滌后的赤泥A/S值(或棄赤泥A/S值)代入上 式算得凈溶出率(實(shí)際溶出率)；將硅渣中(Na2OA12O31.7SiO2nH2O)理論鋁硅比，即A/S=1的值代入則得理論溶出率n理。氧化鋁的實(shí)際溶出率與理論溶出率的百分比稱之為相對溶出率n相。n 相=乂 100%沉降性能的表示方法沉降性能主要是以固體顆粒在懸浮液中的沉降速度和固體顆粒的壓縮性能來表示。在生產(chǎn)中通常 是以10分鐘或5分鐘清液層的沉降高度來表示沉降速度（沉速），即用100毫升量筒取滿懸浮液， 沉降10分鐘或5分鐘后觀察清液層高度，記為mm/10min或mm/5min。壓縮性能通常以壓縮

9、液固比表示，即漿液不能再濃縮時(shí)的液固比。生產(chǎn)上一般是指沉降30分鐘 后濃縮漿液的液固比。沉降速度越快，沉降性能就越好；壓縮液固比越小，壓縮性能就越好。影響過濾效率的因素1、漿液的粘度漿液粘度對過濾影響較大，漿液粘度越大，通過過濾介質(zhì)的速度越慢，過濾越困 難，而且濾餅的指標(biāo)不好。提高漿液溫度、降低漿液濃度可降低漿液粘度，有利于過濾。2、過濾壓力過濾壓力越大，過濾動(dòng)力越強(qiáng)，過濾速度越快。因此有效的提高真空過濾機(jī)真空度 或正壓過濾機(jī)壓力可大大提高過濾機(jī)的產(chǎn)能，但是過濾壓力不可過高，否則會造成濾液浮游物高，濾 布壽命縮短。3、過濾介質(zhì) 濾布性質(zhì)對過濾有明顯的影響，一般情況濾布布孔越大，濾液穿過越容 易

10、，對產(chǎn)能較好，但濾布孔徑太大還會造成細(xì)小的固體顆粒容易穿過進(jìn)入濾液。同時(shí)濾布的使用周期 也是很重要的因素，濾布周期短，過濾設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率降低，因此濾布的選用要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選 定。4、固體物料的物理性質(zhì)固體物料性質(zhì)中粒度是影響過濾性能最重要的因素，一般情況下粒度越 粗，濾餅作為過濾介質(zhì)孔徑越大，濾液穿透越容易，分離過濾性能越好；而粒度細(xì)的固體物料極易堵 塞濾布孔，并且作為過濾介質(zhì)孔徑小，造成過濾速度下降。高壓溶出礦漿稀釋的作用1）、降低溶液濃度便于晶種分解2）、使鋁酸鈉溶液進(jìn)一步脫硅3）、便于赤泥分離4）、有利于穩(wěn)定沉降槽的操作赤泥附液損失隨赤泥附液帶走而損失的堿和氧化鋁，叫做赤泥附損，是赤泥洗

11、滌的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)。計(jì)算公式是：式中A附損-棄赤泥附液中的氧化鋁損失，kg/t-干赤泥；N附損-棄赤泥附液中的氧化鈉損失，kg/t-干赤泥；A-棄赤泥附液中的氧化鋁濃度，g/l ；NT-棄赤泥附液中的氧化鈉濃度，g/l ；L/S-棄赤泥的液固比（體積重量比）。絮凝劑溶液的使用應(yīng)盡可能靠近需要絮凝的部位加入絮凝劑。將絮凝劑加至產(chǎn)生局部擾動(dòng)的部位。對濃度大或粘度大的料漿，應(yīng)在不同部位分段多點(diǎn)加入絮凝劑，這樣可使藥劑分散性好，絮凝 性好，且節(jié)約藥劑用量。絮凝劑溶液的加料方式，對絮凝效果也有較大影響。在連續(xù)操作的沉降槽中分注加入優(yōu)于總藥 量一次加入方式。配制好的絮凝劑溶液不能長時(shí)間存放，否則會影響

12、絮凝效果。預(yù)脫硅機(jī)理預(yù)脫硅就是鋁土礦中的高嶺石與循環(huán)母液中的Na20反應(yīng)，以Na2SiO3的形式進(jìn)入溶液中，隨即與溶液中鋁酸鈉發(fā)生脫硅反應(yīng)生成含水鋁硅酸鈉進(jìn)入赤泥中。預(yù)脫硅的主要控制條件溫度控制95 105 C脫硅時(shí)間4 8h預(yù)脫硅率式中：SH -固體中酸溶性SiO2量；ST -固體中總SiO2量。晶種分解向過飽和的鋁酸鈉溶液中添加晶種、降低溫度和在不斷攪拌的情況下，使之分解、結(jié)晶析出 Al(OH)3。衡量分解作業(yè)效果的主要指標(biāo)氫氧化鋁的質(zhì)量、分解率以及分解槽的單位產(chǎn)能。氫氧化鋁質(zhì)量對氫氧化鋁質(zhì)量的要求包括化學(xué)純度和物理性質(zhì)兩個(gè)方面。氫氧化鋁中主要雜質(zhì)是SiO2、 Fe2O3和Na2O等。物理

13、性質(zhì)主要?dú)溲趸X的粒度和強(qiáng)度。氫氧化鋁所含的堿有三種來源：一種是進(jìn)入氫氧化鋁晶格中的堿，稱晶間堿，它是Na+取代了氫氧化鋁晶格中的氫的結(jié)果，或氫氧化鋁挾帶的母液進(jìn)入結(jié)晶集合體的空隙中。第二種為含水鋁硅酸鈉形態(tài)存在的堿，其量取決于原液的SiO2含量和分解時(shí)SiO2的析出量。以上兩種堿用熱水均不能洗去，稱為不可洗堿。第三種為氫氧化鋁挾帶的母液吸附于顆料表面上的堿，這種堿在用熱水 洗滌氫氧化鋁時(shí)可以洗去，稱為可洗堿。分解率氧化鋁的分解率是分解工序控制的主要指標(biāo)。它是以鋁酸鈉溶液中分解析出的氧化鋁量占溶液中 所含氧化鋁量的百分比來表示的。式中n種-種分分解率aK原、aK母-分別為分解原液和種分母液的苛

14、性比值在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前 提下分解率越高越好，分解率越高生產(chǎn)系統(tǒng)中的氧化鋁循環(huán)量越少。什么是附聚？附聚是指一些細(xì)小的原生晶粒在過飽和度較高的情況下，互相依附并粘結(jié)成為一個(gè) 較大的晶體的過程。當(dāng)溶液的過飽和度高、晶種粒度小而顆粒數(shù)目較少、分解溫度較高的條件下，附聚過程能強(qiáng)烈 地進(jìn)行。在分解初期附聚作用進(jìn)行較快，隨著分解率的提高，附聚作用急劇減弱。影響晶種分解過程的主要因素？1、 分解溫度 溫度是晶種分解重要的影響因素之一。隨溫度降低，其過飽和程度增加，穩(wěn)定性 降低，因而分解速度加快。工業(yè)生產(chǎn)上是采用將鋁酸鈉溶液逐漸冷卻的變溫分解制度。這有利于在較 高分解率的條件下，獲得質(zhì)量較好的氫氧化鋁。確定合理的溫度制度包括確定 分解初溫、終溫以及降 溫速度。2、 鋁酸鈉溶液的濃度和苛性比值溶液濃度和苛性比值是影響種分速度和分解槽單位產(chǎn)能最主 要的因素，對氫氧化鋁粒度也有明顯影響。適當(dāng)?shù)奶岣呷芤貉趸X濃度是提高分解槽單位產(chǎn)能的有效 途徑。3、 晶種的數(shù)量和質(zhì)量提高分解時(shí)的種子比，既能得到較高的分解率，又能制取較粗粒的氫氧化 鋁。4、 分解時(shí)間及母液苛性比值的影響在保證分解母液苛性比值一定時(shí)，分解時(shí)間不宜過 長，以避免因分解時(shí)間過長造成設(shè)備單位產(chǎn)能降低。5、攪拌的影響攪拌速度過快和過慢都是不利的。過慢不但起不到攪拌作用，甚至可能造成氫氧化 鋁的沉淀，影響正常生產(chǎn)的進(jìn)行；過快會造成氫氧