從鋁土礦中提取鋁課件

一、鋁土礦的選礦二、氧化鋁的生產(chǎn)三、電解鋁《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆一、鋁土礦的選礦《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆1鋁土礦資源分布特點(diǎn)

鋁土礦也稱(chēng)鋁礬土，是生產(chǎn)氧化鋁的主要原料。按礦石中有用礦物成分種類(lèi)可將鋁土礦劃分為：三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型三種基本類(lèi)型。我國(guó)鋁礦資源豐富。儲(chǔ)量居世界第四位。主要礦石類(lèi)型為一水硬鋁石，約占總儲(chǔ)量的99％，而三水鋁石僅占總儲(chǔ)量的1％。鋁礦分布集中，其中96％的儲(chǔ)量分布在山西、貴州、河南、廣西、山東及四川、云南等七省區(qū)的255個(gè)礦區(qū)中。鋁土礦的平均品位為：Al2O361．99％，SiO210．40％。我國(guó)一水硬鋁石型鋁土礦具有高鋁、高硅、低鐵的特征，礦石的鋁硅比(礦石中Al2O3，與SiO2的質(zhì)量比，簡(jiǎn)稱(chēng)A／S)較低，A／S為4~6的較多，約占總貯量的60％，A／S為2~4的占10％，A／S大于10的礦石較少，因而導(dǎo)致我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦資源分布特點(diǎn)鋁土礦也稱(chēng)鋁礬土，是生產(chǎn)氧化2鋁礦石

三水鋁石低鋁，低硅，高鐵一水硬鋁石高鋁，高硅，低鐵一水軟鋁石《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁礦石三水鋁石一水硬鋁石一水軟鋁石《材料工程基礎(chǔ)》3鋁土礦利用現(xiàn)狀

以前由于我國(guó)鋁土礦絕大部分屬于高鋁、高硅、細(xì)粒嵌布一水硬鋁石型，鋁硅比(A／S)在10以上的鋁土礦不到總儲(chǔ)量的10％，大部分鋁土礦鋁硅比在4～8，而且洗選困難，因此不能經(jīng)濟(jì)地采用國(guó)外普遍采用的常規(guī)拜耳法生產(chǎn)氧化鋁(從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，拜耳法一般要求入料鋁硅比大于10)。氧化鋁工業(yè)主要采用堿石灰燒結(jié)法和混聯(lián)聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁，但是，這兩種生產(chǎn)方法與國(guó)外處理高品位鋁土礦的常規(guī)拜耳法比較，存在生產(chǎn)能耗高、工藝流程長(zhǎng)、建設(shè)投資大、制造成本高等缺點(diǎn)?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦利用現(xiàn)狀以前由于我國(guó)鋁土礦絕大部分屬于高鋁、4鋁土礦選礦脫硅

在用堿法生產(chǎn)氧化鋁的過(guò)程中，硅是鋁土礦中最有害的雜質(zhì)，溶出時(shí)產(chǎn)生鋁硅酸鈉(生產(chǎn)上稱(chēng)為鈉硅渣)引起鋁的損失，增加堿耗，同時(shí)使得生產(chǎn)工藝復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。資料表明：用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，礦石中的SiO2每增加1％，每噸礦石多消耗NaOH6．6kg、Al2O38.5kg；用燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁，礦石中SiO2每增加1％，則多消耗石灰石3．5kg。由于礦石硅高、鋁硅比低，必須采用熟料燒結(jié)。在燒結(jié)法生產(chǎn)中，熟料燒結(jié)的能耗最大，占總能耗的54．35％以上；在混聯(lián)法生產(chǎn)中，熟料燒結(jié)的能耗仍然占首位，達(dá)26．45％?？梢?jiàn)硅高、鋁硅比低是造成我國(guó)氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)成本高的主要原因。因此，必須設(shè)法降低礦石中的SiO2含量，提高鋁土礦的品位，使它們變成生產(chǎn)氧化鋁的優(yōu)質(zhì)原料，達(dá)到降低能耗、節(jié)省成本的目的?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅在用堿法生產(chǎn)氧化鋁的過(guò)程中，硅是鋁土礦5鋁土礦利用現(xiàn)狀

自50年代以來(lái)，我國(guó)有關(guān)單位開(kāi)展的鋁礦選礦試驗(yàn)，即以利用我國(guó)的一水硬鋁石資源為目的，礦石經(jīng)選礦脫硅后用于氧化鋁生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)“選一冶聯(lián)合”。改變我國(guó)氧化鋁工業(yè)因受礦石性質(zhì)和品位因素的制約，利用一水硬鋁石生產(chǎn)氧化鋁只能以能耗高、投資大、流程復(fù)雜的混聯(lián)法和燒結(jié)法工藝為主的現(xiàn)狀?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦利用現(xiàn)狀自50年代以來(lái)，我國(guó)有關(guān)單位開(kāi)展6鋁土礦選礦脫硅鋁土礦脫硅的主要方法化學(xué)選礦法生物選礦法物理選礦法《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅鋁土礦脫硅的主要方法化學(xué)選礦法生物選礦法物理選7鋁土礦選礦脫硅化學(xué)選礦法主要是在一定的溫度下，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)分解礦石中的含硅礦物(主要是高嶺石)，然后用苛性鈉溶液對(duì)焙燒產(chǎn)物進(jìn)行溶出處理，其中SiO2優(yōu)先溶出，進(jìn)入液相，鋁礦物仍留在固體中，然后通過(guò)固液分離等方法便可達(dá)到脫硅的目的?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅化學(xué)選礦法主要是在一定的溫度下，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)分8鋁土礦選礦脫硅

生物選礦法是用微生物來(lái)分解硅酸鹽、鋁硅酸鹽礦物，如細(xì)菌可以將一個(gè)高嶺土分子破壞為氧化鋁和二氧化硅，從而使二氧化硅轉(zhuǎn)化為可溶物，而氧化鋁不溶，得以分離。這種方法對(duì)于處理膠狀極細(xì)粒鋁土礦較為適合，它能保證得到較高的工藝指標(biāo)，并消除對(duì)環(huán)境的污染，而且成本低，是具有良好前景的選礦脫硅方法。其缺點(diǎn)就是脫硅速度慢、周期長(zhǎng)、條件要求苛刻，目前難于在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅生物選礦法是用微生物來(lái)分解硅酸鹽9鋁土礦選礦脫硅《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆10鋁土礦選礦脫硅

1洗礦和篩分

洗礦和篩分流程是利用某些鋁礦物一高嶺石型的鋁土礦中高嶺石具有易泥化的特點(diǎn)，將礦石破碎后通過(guò)圓筒洗礦機(jī)、槽式洗礦機(jī)、振篩機(jī)和水力旋流器等設(shè)備，通過(guò)洗礦和篩分可將其除掉，從而提高原礦的鋁硅比。一般適用于鋁礦物嵌布粒度較粗、礦石含泥量較高、含鋁較低的三水鋁石礦和個(gè)別一水硬鋁石礦?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅1洗礦和篩分《材料工程基礎(chǔ)》講授人：11鋁土礦選礦脫硅2選擇性破磨礦

我國(guó)鋁土礦主要是一水硬鋁石，屬鏈狀結(jié)構(gòu)，原子間主要以離子鍵相連，其硬度較大，莫氏硬度一般為6～7；含硅脈石礦物主要是高嶺石、伊利石、葉蠟石等黏土礦物，均為層狀結(jié)構(gòu)，層間為氫鍵、弱離子鍵、分子鍵，其硬度較低，莫氏硬度一般為1～3。因此，這兩類(lèi)礦物在相同外力場(chǎng)中粉碎時(shí)，粒度減小速率不同，這是鋁土礦石中鋁、硅礦物選擇性破磨的基礎(chǔ)。在鋁土礦的選擇性破磨過(guò)程中，諸多因素都會(huì)影響其選擇性，如鋁土礦礦石工藝礦物學(xué)性質(zhì)、破磨設(shè)備、磨礦介質(zhì)等?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅2選擇性破磨礦《材料工程基礎(chǔ)》講授人：12鋁土礦選礦脫硅3.選擇性絮凝選擇性絮凝是將鋁土礦磨到一定細(xì)度以后，利用含鋁礦物和含硅礦物性質(zhì)的差異，采用合適的絮凝劑，使礦漿中的各種礦物發(fā)生選擇性絮凝，然后將絮凝物分離。該方法主要適用于嵌布粒度很細(xì)的一水軟鋁石型礦石，成功與否的關(guān)鍵在于找到合適的分散劑和絮凝劑。有報(bào)道將嵌布粒度很細(xì)一水軟鋁石型礦石磨細(xì)至-5μm約30%~40%，依聚本稀酰胺作為絮凝劑，用蘇打苛性鈉作為pH調(diào)整劑，以六偏磷酸鈉作為分散劑，礦漿中鋁礦物發(fā)生絮凝，絮凝物沉淀與懸浮物分離，原礦鋁硅比2.75，經(jīng)選擇性絮凝后，精鋁硅比提高到5.0，回收率為50.40%?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅3.選擇性絮凝《材料工程基礎(chǔ)》講授人：13鋁土礦選礦脫硅4.反浮選脫硅工藝鋁土礦中一般硅礦物的含量遠(yuǎn)低于鋁礦物的含量。反浮選脫硅工藝是依據(jù)浮少抑多原則，使硅礦物捕收劑以靜電力或氫鍵作用吸附于硅礦物表面，并通過(guò)自身碳鏈問(wèn)的分子間作用來(lái)強(qiáng)化礦粒表面的疏水性，使硅礦物選擇性地富集在氣泡上浮于液相表面，從而實(shí)現(xiàn)與鋁礦物分離的一種脫硅工藝。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅4.反浮選脫硅工藝《材料工程基礎(chǔ)》講授14鋁土礦選礦脫硅

反浮選是具有發(fā)展前途的一種方法，美國(guó)、前蘇聯(lián)等研究表明，在礦漿pH7～8時(shí)，胺類(lèi)陽(yáng)離子捕收劑可有效地選出鮞綠泥石等硅酸鹽礦物，利用六偏磷酸鈉有助于礦漿的分散．IshchenkoV·V等，采用十二胺陽(yáng)離子捕收劑進(jìn)行反浮選，原礦A／Si1.7～2．4時(shí)，浮選攪拌速度為1750r/min，液固比為3，可獲得精礦A／Si7左右，精礦產(chǎn)率為27．40％《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅反浮選是具有發(fā)展前途的一種方法，美國(guó)15鋁土礦選礦脫硅5.正浮選脫硅工藝正浮選脫硅工藝是利用鋁礦物捕收劑吸附鋁礦物增加其疏水性，使其富集在液相氣泡表面而上浮，并利用抑制劑阻止硅礦物上浮，從而實(shí)現(xiàn)鋁、硅礦物分離的一種脫硅工藝。正浮選時(shí)有效的鋁礦物捕收劑有脂肪酸及其皂類(lèi)(如油酸、733、氧化石蠟皂、塔爾油、癸二酸下腳料)、黃酸鹽類(lèi)、異羥肟酸鹽類(lèi)等。調(diào)整劑或分散劑有碳酸鈉、六偏磷酸鈉、水玻璃、單寧酸、焦磷酸鈉、磷酸鈉、腐殖酸鈉、硫化鈉、氫氧化鈉等《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅5.正浮選脫硅工藝《材料工程基礎(chǔ)》講授16鋁土礦選礦脫硅

自六十年代以后，我國(guó)對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦進(jìn)行了大量的浮選脫硅試驗(yàn)研究，一般磨礦細(xì)度-0．074μm為95％，甚至更細(xì)，用碳酸鈉和氫氧化鈉調(diào)整pH至9左右，采用六偏磷酸鈉、硅酸鈉、腐殖酸鹽、木質(zhì)素和硫化鈉等作為分散劑，常用氧化石臘皂與塔爾油(多為4BI)或癸二酸下腳料等作捕收劑，流程多為二次粗選一次精選。山東、山西、河南等地一水硬鋁石型鋁土礦浮選脫硅研究結(jié)果為，原礦鋁硅比約為5時(shí)，選精礦鋁硅比可達(dá)9左右，氧化鋁回收率達(dá)到90％《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅自六十年代以后，我國(guó)對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦進(jìn)行17二、氧化鋁的生產(chǎn)《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆二、氧化鋁的生產(chǎn)《材料工程基礎(chǔ)》講授18氧化鋁的生產(chǎn)

從礦石提取氧化鋁有多種方法，例如:拜耳法、堿石灰燒結(jié)法、拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法等。拜耳法一直是生產(chǎn)氧化鋁的主要方法，其產(chǎn)量約占全世界氧化鋁總產(chǎn)量的95％左右。70年代以來(lái)，對(duì)酸法的研究已有較大進(jìn)展，但尚未在工業(yè)上應(yīng)用?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆氧化鋁的生產(chǎn)從礦石提取氧化鋁有多種方法，例如:拜耳法191、拜耳法

奧地利拜耳（K.J.Bayer）于

1888年發(fā)明。其原理是用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘?jiān)ǔ嗄啵┓蛛x后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種,經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間攪拌,鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈,并在950～1200℃溫度下煅燒，便得氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱(chēng)為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。

由于三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石的結(jié)晶構(gòu)造不同,它們?cè)诳列遭c溶液中的溶解性能有很大差異,所以要提供不同的溶出條件，主要是不同的溶出溫度。三水鋁石型鋁土礦可在125～140℃下溶出，一水硬鋁石型鋁土礦則要在240～260℃并添加石灰（3～7％）的條件下溶出。

現(xiàn)代拜耳法的主要進(jìn)展在于：①設(shè)備的大型化和連續(xù)操作；②生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化；③節(jié)省能量，例如高壓強(qiáng)化溶出和流態(tài)化焙燒；④生產(chǎn)砂狀氧化鋁以滿足鋁電解和煙氣干式凈化的需要?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆1、拜耳法奧地利拜耳（K.J20

拜耳法的優(yōu)點(diǎn)主要是流程簡(jiǎn)單、投資省和能耗較低，最低者每噸氧化鋁的能耗僅3×106千卡左右，堿耗一般為100公斤左右（以Na2CO3計(jì)）。

拜耳法生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果決定于鋁土礦的質(zhì)量，主要是礦石中的SiO2含量，通常以礦石的鋁硅比，即礦石中的Al2O3與SiO2含量的重量比來(lái)表示。因?yàn)樵诎荻ǖ娜艹鲞^(guò)程中，SiO2轉(zhuǎn)變成方鈉石型的水合鋁硅酸鈉(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，隨同赤泥排出。礦石中每公斤SiO2大約要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的損失。鋁土礦的鋁硅比越低，拜耳法的經(jīng)濟(jì)效果越差。直到70年代后期，拜耳法所處理的鋁土礦的鋁硅比均大于7～8。由于高品位三水鋁石型鋁土礦資源逐漸減少，如何利用其他類(lèi)型的低品位鋁礦資源和節(jié)能新工藝等問(wèn)題，已是研究、開(kāi)發(fā)的重要方向。

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆

拜耳法的優(yōu)點(diǎn)主要是流程簡(jiǎn)單、投資省和能耗較21（一）拜耳法（濕堿法）生產(chǎn)氧化鋁1．基本原理工業(yè)上幾乎全部采用堿法處理鋁土礦，拜耳法是典型的濕法冶金方法。實(shí)質(zhì)是在不同條件下，控制以下反應(yīng)向不同的方向進(jìn)行，基本反應(yīng)式，Al2O3·3H2O(Al2O3·H2O)+2NaOH2NaAl(OH)4原理：①壓煮器中NaOH溶液高溫浸出礦物中氧化鋁水合物，得到鋁酸鈉溶液，雜質(zhì)進(jìn)入殘?jiān)ǔ嗄啵?；②分離赤泥；③鋁酸鈉溶液降溫、稀釋?zhuān)砑泳ХN并不斷攪拌，進(jìn)行晶種誘導(dǎo)分解得到氫氧化鋁；④分解后的母液蒸發(fā)濃縮，返回壓煮器，浸出下一批礦石；⑤氫氧化鋁煅燒得到氧化鋁。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆（一）拜耳法（濕堿法）生產(chǎn)氧化鋁《材料工程基礎(chǔ)》講授22《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆23原礦漿制備工藝流程《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆原礦漿制備工藝流程《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆24原礦漿制備的主要設(shè)備包括

帶式輸送機(jī)、球磨機(jī)、礦漿磨、螺旋分級(jí)機(jī)。

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆原礦漿制備的主要設(shè)備包括帶式輸送機(jī)、球磨25鋁土礦破碎從礦山開(kāi)采的礦石一般呈不規(guī)則形狀。根據(jù)目前破碎設(shè)備的生產(chǎn)性能，一次破碎成符合磨礦粒度要求的細(xì)顆粒很困難，所以，破碎一般采用分段破碎，將破碎分成粗碎、中碎、細(xì)碎過(guò)程進(jìn)行。由直徑1500mm~500mm的礦石破碎成400~125mm，叫粗碎；由400~125mm破碎成100~25mm叫中碎；由100~25mm破碎成25~5mm叫細(xì)碎。影響礦石破碎的因素很多，主要與礦石的結(jié)構(gòu)、硬度、形狀大小以及均勻性等物理性質(zhì)有關(guān)。鋁土礦破碎主要有以下幾種方法：壓碎、壁碎、折斷、磨剝、擊碎?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦破碎從礦山開(kāi)采的礦石一般呈不規(guī)則形狀。根據(jù)目前破碎設(shè)備26礦石破碎方法（1）壓碎：利用兩破碎工作面逼近時(shí)加壓，使物料破碎。此法的特點(diǎn)是作用力逐步加大，作用力的范圍較大，適用于破碎較硬的礦石。（2）壁碎：破碎工作是由尖齒楔入物料的壁面而完成的。其特點(diǎn)是作用力的范圍較為集中而發(fā)生局部破裂。此法適用干脆性礦石的破碎。（3）折斷：物料在破碎工作面間如同承受集中負(fù)荷的支點(diǎn)梁，除在外力作用點(diǎn)處受壁力之外，礦石本身發(fā)生折屈而破碎。（4）磨剝：破碎工作面在物料上相對(duì)移動(dòng)，對(duì)物料施加剪壓力，這種力是作用在物料的表面上。此法適用于細(xì)粒物料的磨礦。（5）擊碎：利用擊碎力的瞬間作用于物料上使物料破裂，是動(dòng)力破碎?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆礦石破碎方法（1）壓碎：利用兩破碎工作面逼近時(shí)加壓，使物料破27配礦計(jì)算假設(shè)已知兩種鋁土礦的成分如下：SiO2（%）Fe2O3（%）Al2O3（%）A/S第一種S1F1A1K1第二種S2F2A2K2要求混礦的A/S為K，計(jì)算兩種礦石的配礦比例。根據(jù)條件必須是K1＜K＜K2或K1＞K＞K2，否則達(dá)不到調(diào)整要求。假設(shè)第一種礦石用1噸時(shí)，需要配入第二種礦石X噸，根據(jù)鋁土礦鋁硅比的定義進(jìn)行計(jì)算：

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆配礦計(jì)算假設(shè)已知兩種鋁土礦的成分如下：《材料工程基礎(chǔ)》28配堿單位礦石所需要的循環(huán)母液量叫配堿量。生產(chǎn)中，要求溶出液具有一定分子比。此指標(biāo)是工廠根據(jù)具體生產(chǎn)條件而確定。配堿量主要考慮以下三方面的用堿量：（1）鋁酸鈉結(jié)合堿。例如當(dāng)規(guī)定的MR＝1.45時(shí)，即是溶出一個(gè)分子的氧化鋁，在溶液中就要保留有1.45個(gè)分子的氧化鈉；（2）與氧化硅反應(yīng)生成鈉硅渣所需堿。礦石中有一公斤的氧化硅就要配入M（Kg）的苛性鈉；（3）在溶出過(guò)程中由于反苛化反應(yīng)和機(jī)械損失的苛性堿。但配料時(shí)加入的堿并不是純苛性氧化鈉，而是生產(chǎn)中返回的循環(huán)母液。循環(huán)母液中除苛性氧化鈉外，還有氧化鋁、碳酸鈉和硫酸鈉等成份。所以在循環(huán)母液中有一部分苛性氧化鈉與母液本身的氧化鋁化合，稱(chēng)為惰性堿。剩下的部分才是游離苛性氧化鈉，它對(duì)配料才是有效的?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆配堿單位礦石所需要的循環(huán)母液量叫配堿量?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》29原礦漿液固比調(diào)整在磨礦中，球磨機(jī)的下料量要求穩(wěn)定。因此，原礦漿液比固的調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)循環(huán)母液的加入量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在拜耳法磨礦中，循環(huán)母液由三個(gè)點(diǎn)加入，而磨機(jī)內(nèi)和分級(jí)機(jī)溢流的液固比在磨礦的操作中要求穩(wěn)定。因此，調(diào)節(jié)原礦漿的液固比，實(shí)際上是靠增減加人混合槽的循環(huán)母液量來(lái)實(shí)現(xiàn)。穩(wěn)定循環(huán)母液的濃度和嚴(yán)格鋁土礦的配礦制度，是確保拜耳法正確配堿的有效措施。同時(shí)應(yīng)盡量減少非生產(chǎn)用水進(jìn)入流程及提高石灰質(zhì)量等，也是拜耳法正確配料，達(dá)到良好溶出指標(biāo)的重要保證?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆原礦漿液固比調(diào)整在磨礦中，球磨機(jī)的下料量要求穩(wěn)定。因此，原礦30預(yù)脫硅

為了減輕拜耳法過(guò)程中，硅渣在溶出時(shí)析出，影響溶出效果，在原礦漿進(jìn)入溶出之前進(jìn)行預(yù)脫硅，是減輕結(jié)疤的有效途徑。

預(yù)脫硅就是在高壓溶出之前，將原礦漿在90℃以上攪拌6-10h，添加鈉硅渣晶種，使硅礦物盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)楣柙?，該過(guò)程稱(chēng)為預(yù)脫硅。

預(yù)脫硅過(guò)程并不是所有的硅礦物都能參加反應(yīng)，只有高嶺石和多水高嶺石這些活性的硅礦物才能反應(yīng)生成鈉硅渣，保持較長(zhǎng)時(shí)間，可以使生成鈉硅渣的反應(yīng)進(jìn)行得更充分?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆預(yù)脫硅為了減輕拜耳法過(guò)程中，硅渣在312．拜耳法流程關(guān)鍵工序（1）鋁土礦浸出循環(huán)母液主要成分：NaOH、NaAlO2、Na2CO3等，主要由NaOH浸出。氧化鋁水合物、礦石中其他成分和堿作用。主要反應(yīng)如下，①氧化鋁Al2O3·nH2O+2NaOH→2NaAlO2+nH2O（1.1.2.2）②

二氧化硅SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O（1.1.2.3）2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O→Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH（1.1.2.4）Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O進(jìn)入赤泥，造成苛性鈉、氧化鋁損失。因此，拜耳法僅適宜處理含SiO2較少(5～8%以下)、鋁硅比大于7的鋁土礦?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆2．拜耳法流程關(guān)鍵工序《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆32③氧化鐵浸出中，F(xiàn)e2O3不與NaOH反應(yīng)，以固相進(jìn)入殘?jiān)?，呈粉紅色，稱(chēng)為赤泥。④二氧化鈦它與配入的石灰作用，生成不溶解的鈦酸鈣。2Ca(OH)2+TiO2→2CaO·TiO2·2H2O（1.1.2.5）⑤

碳酸鹽：主要是CaCO3、MgCO3，它們與NaOH作用。CaCO3+2NaOH→Na2CO3+Ca(OH)2（1.1.2.6）MgCO3+2NaOH→Na2CO3+Mg(OH)2（1.1.2.7）反應(yīng)使NaOH變成Na2CO3，使苛性鈉濃度降低，對(duì)Al2O3溶出不利。浸出結(jié)果：Al2O3進(jìn)入溶液，SiO2、Fe2O3、TiO2等雜質(zhì)留在赤泥中，用機(jī)械方法可使赤泥和溶液分離。

不同類(lèi)型鋁土礦，溶出條件差異很大。氧化鋁生產(chǎn)的能耗和成本與鋁土礦的類(lèi)型有很大關(guān)系。壓煮器組：由若干個(gè)預(yù)熱器、壓煮器和自蒸發(fā)器依次串聯(lián)成為壓煮器組，實(shí)行連續(xù)作業(yè)。壓煮器能耐250℃時(shí)所產(chǎn)生的高壓。鋁工業(yè)廣泛采用采用蒸汽直接加熱壓煮器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容積為25～35m3、直徑1.6～2.3m。缺點(diǎn)是——礦漿為蒸汽冷凝水稀釋?zhuān)惯^(guò)程指標(biāo)變壞?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆③氧化鐵浸出結(jié)果：《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆33《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆34拜耳法赤泥分離、洗滌、粗液精制溶出礦漿稀釋、分離、洗滌、精制的目的赤泥沉降、分離、洗滌的簡(jiǎn)單工藝流程拜爾法赤泥沉降分離洗滌主要包括哪些步驟主要設(shè)備《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆拜耳法赤泥分離、洗滌、粗液精制溶出礦漿稀釋、分離、洗滌、精制35溶出礦漿稀釋的目的溶出礦漿在分離之前用赤泥洗液稀釋?zhuān)淠康闹饕牵海?）降低鋁酸鈉溶液的濃度，便于晶種分解溶出礦漿濃度很高，高濃度的鋁酸鈉溶液比較穩(wěn)度，不利于晶種分解。用赤泥洗液將溶出礦漿稀釋?zhuān)档腿芤旱姆€(wěn)定性，加快分解速度，有利于種分過(guò)程進(jìn)行。（2）使鋁酸鈉溶液進(jìn)一步脫硅氧化硅在高濃度的鋁酸鈉溶液中的的平衡濃度也很高。稀釋使溶液濃度降低，二氧化硅的過(guò)飽和程度增大，溶液中有大量的赤泥顆粒作種子，溶液溫度又高，有利于脫硅反應(yīng)的進(jìn)行。因此，稀釋能使溶液進(jìn)一步脫硅。（3）有利于赤泥分離溶出后的礦漿濃度高，粘度大，不利于赤泥分離。稀釋的結(jié)果溶液濃度降低，粘度下降，赤泥沉降速度加快，從而有利于赤泥分離。（4）便于沉降槽的操作礦漿濃度波動(dòng)將影響沉降槽操作，礦漿稀釋使溶液濃度穩(wěn)定，在稀釋槽內(nèi)混合后使礦漿的成份波動(dòng)較小，有利于沉降槽的操作?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆溶出礦漿稀釋的目的溶出礦漿在分離之前用赤泥洗液稀釋?zhuān)淠康闹?6赤泥分離、洗滌的目的赤泥分離的目的是將稀釋礦漿中的鋁酸鈉溶液和赤泥分離開(kāi)來(lái)，以獲得工業(yè)生產(chǎn)上認(rèn)為純凈的鋁酸鈉溶液。赤泥洗滌是為了回收赤泥中帶有的氧化鈉和氧化鋁，以減少損失。粗液精制的目的是凈化清除粗液中浮游物，使凈化后的鋁酸鈉溶液含浮游物小于0.02g/l，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆赤泥分離、洗滌的目的赤泥分離的目的是將稀釋礦漿中的鋁酸鈉溶液37赤泥分離、洗滌，粗液精制主要設(shè)備赤泥分離與洗滌的主體設(shè)備主要有沉降槽和轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)。目前，赤泥分離和洗滌的最佳工藝配置是大型平底沉降槽加深錐高效沉降槽。精制粗液的設(shè)備目前在工業(yè)生產(chǎn)上大都采用葉濾機(jī)?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆赤泥分離、洗滌，粗液精制主要設(shè)備赤泥分離與洗滌的主體設(shè)備主要38赤泥洗滌《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆赤泥洗滌《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆39赤泥堆放《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆赤泥堆放《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆40（2）鋁酸鈉溶液的晶種分解是直接影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵工序。NaAlO2溶液穩(wěn)定性對(duì)分解工藝至關(guān)重要，很穩(wěn)定的溶液，不利于生產(chǎn)。影響鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性的因素：①溶液苛性比值

：為溶液中Na2O與Al2O3的分子比。任何溫度下，↑→都使溶液的穩(wěn)定性↑。，溶液長(zhǎng)時(shí)間都不會(huì)分解。②溶液濃度

Al2O3<25g/L和>250g/L，溶液都很穩(wěn)定；中等濃度(Al2O3120～130g/L)，即使苛性比值較高也比較不穩(wěn)定。

③溶液溫度濃度、一定時(shí)，T↓→穩(wěn)定性↓④結(jié)晶核心和攪拌作用細(xì)小的Al(OH)3的加入和攪拌，加速鋁酸鈉溶液分解。當(dāng)Al2O3～(145±5)g/L、、T<100℃，溶液不穩(wěn)定。越接近30℃、過(guò)飽和程度越大。此時(shí)，加入Al(OH)3晶種、并機(jī)械攪拌，過(guò)飽和鋁酸鈉溶液會(huì)自發(fā)水解，析出大量Al(OH)3NaAlO2+2H2O→Al(OH)3↓+NaOH

（1.1.2.8）獲得的高種分母液，蒸發(fā)濃縮后、進(jìn)入下一輪循環(huán)；Al(OH)3沉淀洗滌后、送去焙燒。

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆（2）鋁酸鈉溶液的晶種分解③溶液溫度《材料工程基礎(chǔ)》41（3）Al(OH)3煅燒脫水、相變。Al2O3·3H2OAl2O3·H2O+2H2(1.1.2.9)Al2O3·H2Oγ-Al2O3+H2O(1.1.2.10)γ-Al2O3α-Al2O3(1.1.2.11)反應(yīng)(1.1.2.11)要在1200℃維持足夠長(zhǎng)時(shí)間,才能獲得適合電解要求的α-Al2O3。煅燒溫度高、能耗大，一般采用帶冷卻機(jī)的回轉(zhuǎn)窯，以重油、煤氣為燃料。最大的窯為Φ4.5m×110m。（4）母液的蒸發(fā)與苛化①蒸發(fā)：排除水分、保證循環(huán)母液濃度。②苛化：通過(guò)反應(yīng)，Na2CO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaCO3↓

(1.1.2.12)將礦石中碳酸鹽和空氣中CO2與NaOH反應(yīng)生成的Na2CO3（過(guò)飽和時(shí)以Na2CO3·H2O形態(tài)析出），重新轉(zhuǎn)化為NaOH。通常用石灰乳與碳酸鈉溶液反應(yīng)。3．現(xiàn)代拜耳法主要進(jìn)展設(shè)備大型化和連續(xù)作業(yè)；生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化；節(jié)省能量，如，采用流態(tài)化焙燒；生產(chǎn)砂狀氧化鋁，滿足煙氣干式凈化需要?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆（3）Al(OH)3煅燒將礦石中碳酸鹽和空氣中CO42（二）堿石灰燒結(jié)法對(duì)鋁硅比<4的鋁土礦，堿石灰燒結(jié)法幾乎是唯一得到實(shí)際應(yīng)用的方法。我國(guó)鋁土礦大多鋁硅比不高。1．原理（1）鋁土礦、蘇打(Na2CO3)、石灰混合（2）1200℃燒結(jié)：SiO2與CaO化合成不溶于水的原硅酸鈣(2CaO·SiO2)；Al2O3與Na2CO3化合生成可溶于水的NaAlO2(或Na2O·Al2O3)。（3）稀堿溶液浸出：NaAlO2進(jìn)入溶液、與2CaO·SiO2分離。（4）碳酸化分解：通入CO2，析出氫氧化鋁，同時(shí)得到碳分母液（Na2CO3溶液）（5）母液濃縮，在用于下一個(gè)工藝循環(huán)。2．工藝流程（1）生料燒結(jié)：在回轉(zhuǎn)窯中，1200℃進(jìn)行。

生料主要成分：Al2O3、Na2CO3、CaO、Fe2O3、SiO2等

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆（二）堿石灰燒結(jié)法對(duì)鋁硅比<4的鋁土礦，堿石灰燒結(jié)43《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆44燒結(jié)反應(yīng)：Na2CO3+Al2O3→Na2O·Al2O3+CO2↑（1.1.2.13）Na2CO3+Fe2O3→Na2O·Fe2O3+CO2↑（1.1.2.14）SiO2+2CaO→2CaO·SiO2（1.1.2.15）飽和配料：Na2CO3和CaO的加入量，按以下式計(jì)算，（1.1.2.16）（1.1.2.17）這樣配料可以保證Na2O·Al2O3、Na2O·Fe2O3、2CaO·SiO2生成，具有最好的燒結(jié)效果。燒結(jié)后，得到塊狀多孔熟料，破碎后送到溶出工段；爐氣除塵凈化后，作為CO2來(lái)源。（2）熟料溶出：稀堿溶液Na2O·Al2O3+4H2O→2NaAl(OH)4（溶解）（1.1.2.18）Na2O·Fe2O3+2H2O→Fe2O3·H2O↓+2NaOH（水解）（1.1.2.19）

2CaO·SiO2一般進(jìn)入赤泥?？膳cNa2O·Al2O3溶液發(fā)生一系列二次反應(yīng)，使部分溶出物重新進(jìn)入固相?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆燒結(jié)反應(yīng)：《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆45二次反應(yīng)主要有，2CaO·SiO2+2NaOH+H2O→2Ca(OH)2+Na2O·SiO2（1.1.2.20）2CaO·SiO2+2Na2CO3+H2O→2CaCO3↓+Na2O·SiO2+2NaOH（1.1.2.21）Na2O·SiO2進(jìn)入溶液，當(dāng)溶液中SiO2達(dá)到一定濃度，便與NaAlO2反應(yīng)，造成二次反應(yīng)損失，2NaAlO2+2Na2O·SiO2+4H2O→Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH（1.1.2.22）在我國(guó)，采用低苛性比二段磨料浸出流程，可大大減小二次反應(yīng)損失。（3）鋁酸鈉溶液的脫硅溶出和赤泥分離過(guò)程中，赤泥中的β-2CaO·SiO2會(huì)與NaOH、Na2CO3、NaAl(OH)4相互作用而被分解（二次反應(yīng)），使溶液中硅含量維持較高值。而碳酸化分解時(shí)，要求提高溶液硅量指數(shù)(A/S，即溶液中Al2O3與SiO2質(zhì)量比)。要達(dá)到90%的分解率，必須使硅量指數(shù)由粗液中30提高到400。①長(zhǎng)期加熱溶液，促使鋁硅酸鈉沉淀:產(chǎn)生白泥（或稱(chēng)硅渣）。2NaAl(OH)4+2(Na2O·SiO2)→Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH（1.1.2.23）

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆二次反應(yīng)主要有，《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆46②加入石灰，生成溶解度更小的鋁硅酸鈣。2NaAl(OH)4+2(Na2O·SiO2)+Ca(OH)2→CaO·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+6NaOH(1.1.2.24)脫硅前須把濃溶液稀釋?zhuān)p小鋁硅酸鹽溶解度、使石灰作用充分發(fā)揮），脫硅后溶液送去碳酸化分解，硅渣返回?zé)Y(jié)。（4）碳酸化分解

CO2通入溶液中，與苛性堿反應(yīng)，使溶液減小，從而降低溶液穩(wěn)定性。2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O(1.1.2.25)NaAl(OH)4→Al(OH)3↓+NaOH(1.1.2.26)反應(yīng)（1.1.2.25）將分解產(chǎn)生的NaOH中和，使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。沉淀過(guò)濾、洗滌送煅燒，母液蒸發(fā)后返回?zé)Y(jié)配料。

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆②加入石灰，生成溶解度更小的鋁硅酸鈣。《材料工程基礎(chǔ)》47氧化鋁粉《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆氧化鋁粉《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆48耐火材料《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆耐火材料《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆49三、電解鋁《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆三、電解鋁《材料工程基礎(chǔ)》講授人50電解鋁的生產(chǎn)工藝流程300KA直流電冰晶石氧化鋁氟化鋁氟化鈣電解槽炭陽(yáng)極干法凈化返回炭素生產(chǎn)線殘極載氟氧化鋁鋁液鑄造鋁錠廢氣排空《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆電解鋁的生產(chǎn)工藝流程300KA直流電冰晶石氧化鋁氟化鋁氟化鈣51鋁電解用原材料氧化鋁冰晶石氟化鋁鋁電解用其它氟化鹽鋁電解用炭素材料《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁電解用原材料氧化鋁《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆52氧化鋁氧化鋁是鋁電解生產(chǎn)中的主原料。它是一種白色粉狀物，熔點(diǎn)為2050℃，沸點(diǎn)為3000℃，真密度為3.6g/cm3。它不溶于水，能溶于冰晶石熔體中。鋁電解對(duì)于氧化鋁的要求，一是它的化學(xué)純度，再就是其物理性能?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆氧化鋁氧化鋁是鋁電解生產(chǎn)中的主原料?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》53冰晶石冰晶石的分子式為Na3AlF3，它是溶劑的主要成分。鋁電解生產(chǎn)中所用的冰晶石分天然和人造兩種。天然冰晶石（3NaF·AlF3）屬于單斜晶系，是一種無(wú)色或雪白色晶體，比重2.95，硬度2.5，熔點(diǎn)1010℃。天然冰晶石的儲(chǔ)量很少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鋁工業(yè)的需要，所以現(xiàn)代鋁工業(yè)采用人造冰晶石《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆冰晶石冰晶石的分子式為Na3AlF3，它是溶劑的主要成分。54氟化鋁在鋁電解生產(chǎn)中，它是冰晶石—氧化鋁熔體的一種添加劑。氟化鋁是一種白色粉末，粒度比氧化鋁稍大，不粘手，在常壓下加熱不熔化，但在高溫下升華。它的作用是可以彌補(bǔ)電解質(zhì)中氟化鋁的損失，又可以調(diào)整電解質(zhì)的分子比，主要用于降低熔體的分子比，降低電解溫度。以保證生產(chǎn)技術(shù)條件的穩(wěn)定《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆氟化鋁在鋁電解生產(chǎn)中，它是冰晶石—氧化鋁熔體的一種添加劑。《55鋁電解用炭素材料鋁工業(yè)上均采用炭素材料作電極——炭陽(yáng)極和炭陰極。在電解過(guò)程中，炭陰極原則上是不消耗的，炭陽(yáng)極由于直接參與電化學(xué)反應(yīng)而消耗。陽(yáng)極的作用主要有兩種：導(dǎo)電和參加電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁電解用炭素材料鋁工業(yè)上均采用炭素材料作電極——炭56（三）鋁電解原理1．電極反應(yīng)Na3AlF6—Al2O3熔體具有離子結(jié)構(gòu)：陽(yáng)離子Na+、Al3+；陰離子AlF63-、AlF4-和Al-O-F型絡(luò)合離子。陰極反應(yīng)：Al3+(絡(luò)合)+3e→Al(1.1.2.27)陽(yáng)極反應(yīng)：2O2-(絡(luò)合)+C－4e→CO2(1.1.2.28)總反應(yīng)：2Al2O3+3C→4Al+3CO2(1.1.2.29)2．陽(yáng)極效應(yīng)當(dāng)電解質(zhì)中Al2O3<2%w時(shí)，在陽(yáng)極周?chē)l(fā)生弧光放電的小火花（產(chǎn)生劈啪聲）、槽電壓由正常的4.5V突然升高至30～40V。原因是Al2O3濃度降低則電解質(zhì)對(duì)電極潤(rùn)濕性減小，氣泡不容易析出，而在陽(yáng)極表面形成氣膜，增大電阻。

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆（三）鋁電解原理1．電極反應(yīng)《材料工程基礎(chǔ)》講授人57《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆58（四）電解槽電解過(guò)程中，陽(yáng)極要不斷消耗，須通過(guò)不斷調(diào)整極間距來(lái)調(diào)整電解液溫度?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆（四）電解槽《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆59電解槽是在一個(gè)鋼制槽殼內(nèi)部襯以耐火磚和保溫層，壓型炭塊鑲于槽底，作為電解槽的陰極。電流通過(guò)電解質(zhì)由炭質(zhì)陰極流入炭質(zhì)陽(yáng)極，完成電解過(guò)程。陽(yáng)極炭塊電解質(zhì)煙罩鋁液鋼制槽殼鋼導(dǎo)電棒陰極炭塊耐火材料鋁電解槽結(jié)構(gòu)圖《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆陽(yáng)極炭塊電解質(zhì)煙罩鋁液鋼制槽殼鋼導(dǎo)電棒陰極炭塊耐火材料鋁電解60金屬鋁（鋁錠）《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆金屬鋁（鋁錠）《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆61

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謝謝《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王62一、鋁土礦的選礦二、氧化鋁的生產(chǎn)三、電解鋁《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆一、鋁土礦的選礦《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆63鋁土礦資源分布特點(diǎn)

鋁土礦也稱(chēng)鋁礬土，是生產(chǎn)氧化鋁的主要原料。按礦石中有用礦物成分種類(lèi)可將鋁土礦劃分為：三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型三種基本類(lèi)型。我國(guó)鋁礦資源豐富。儲(chǔ)量居世界第四位。主要礦石類(lèi)型為一水硬鋁石，約占總儲(chǔ)量的99％，而三水鋁石僅占總儲(chǔ)量的1％。鋁礦分布集中，其中96％的儲(chǔ)量分布在山西、貴州、河南、廣西、山東及四川、云南等七省區(qū)的255個(gè)礦區(qū)中。鋁土礦的平均品位為：Al2O361．99％，SiO210．40％。我國(guó)一水硬鋁石型鋁土礦具有高鋁、高硅、低鐵的特征，礦石的鋁硅比(礦石中Al2O3，與SiO2的質(zhì)量比，簡(jiǎn)稱(chēng)A／S)較低，A／S為4~6的較多，約占總貯量的60％，A／S為2~4的占10％，A／S大于10的礦石較少，因而導(dǎo)致我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦資源分布特點(diǎn)鋁土礦也稱(chēng)鋁礬土，是生產(chǎn)氧化64鋁礦石

三水鋁石低鋁，低硅，高鐵一水硬鋁石高鋁，高硅，低鐵一水軟鋁石《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁礦石三水鋁石一水硬鋁石一水軟鋁石《材料工程基礎(chǔ)》65鋁土礦利用現(xiàn)狀

以前由于我國(guó)鋁土礦絕大部分屬于高鋁、高硅、細(xì)粒嵌布一水硬鋁石型，鋁硅比(A／S)在10以上的鋁土礦不到總儲(chǔ)量的10％，大部分鋁土礦鋁硅比在4～8，而且洗選困難，因此不能經(jīng)濟(jì)地采用國(guó)外普遍采用的常規(guī)拜耳法生產(chǎn)氧化鋁(從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，拜耳法一般要求入料鋁硅比大于10)。氧化鋁工業(yè)主要采用堿石灰燒結(jié)法和混聯(lián)聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁，但是，這兩種生產(chǎn)方法與國(guó)外處理高品位鋁土礦的常規(guī)拜耳法比較，存在生產(chǎn)能耗高、工藝流程長(zhǎng)、建設(shè)投資大、制造成本高等缺點(diǎn)。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦利用現(xiàn)狀以前由于我國(guó)鋁土礦絕大部分屬于高鋁、66鋁土礦選礦脫硅

在用堿法生產(chǎn)氧化鋁的過(guò)程中，硅是鋁土礦中最有害的雜質(zhì)，溶出時(shí)產(chǎn)生鋁硅酸鈉(生產(chǎn)上稱(chēng)為鈉硅渣)引起鋁的損失，增加堿耗，同時(shí)使得生產(chǎn)工藝復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。資料表明：用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，礦石中的SiO2每增加1％，每噸礦石多消耗NaOH6．6kg、Al2O38.5kg；用燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁，礦石中SiO2每增加1％，則多消耗石灰石3．5kg。由于礦石硅高、鋁硅比低，必須采用熟料燒結(jié)。在燒結(jié)法生產(chǎn)中，熟料燒結(jié)的能耗最大，占總能耗的54．35％以上；在混聯(lián)法生產(chǎn)中，熟料燒結(jié)的能耗仍然占首位，達(dá)26．45％?？梢?jiàn)硅高、鋁硅比低是造成我國(guó)氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)成本高的主要原因。因此，必須設(shè)法降低礦石中的SiO2含量，提高鋁土礦的品位，使它們變成生產(chǎn)氧化鋁的優(yōu)質(zhì)原料，達(dá)到降低能耗、節(jié)省成本的目的?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅在用堿法生產(chǎn)氧化鋁的過(guò)程中，硅是鋁土礦67鋁土礦利用現(xiàn)狀

自50年代以來(lái)，我國(guó)有關(guān)單位開(kāi)展的鋁礦選礦試驗(yàn)，即以利用我國(guó)的一水硬鋁石資源為目的，礦石經(jīng)選礦脫硅后用于氧化鋁生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)“選一冶聯(lián)合”。改變我國(guó)氧化鋁工業(yè)因受礦石性質(zhì)和品位因素的制約，利用一水硬鋁石生產(chǎn)氧化鋁只能以能耗高、投資大、流程復(fù)雜的混聯(lián)法和燒結(jié)法工藝為主的現(xiàn)狀?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦利用現(xiàn)狀自50年代以來(lái)，我國(guó)有關(guān)單位開(kāi)展68鋁土礦選礦脫硅鋁土礦脫硅的主要方法化學(xué)選礦法生物選礦法物理選礦法《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅鋁土礦脫硅的主要方法化學(xué)選礦法生物選礦法物理選69鋁土礦選礦脫硅化學(xué)選礦法主要是在一定的溫度下，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)分解礦石中的含硅礦物(主要是高嶺石)，然后用苛性鈉溶液對(duì)焙燒產(chǎn)物進(jìn)行溶出處理，其中SiO2優(yōu)先溶出，進(jìn)入液相，鋁礦物仍留在固體中，然后通過(guò)固液分離等方法便可達(dá)到脫硅的目的?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅化學(xué)選礦法主要是在一定的溫度下，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)分70鋁土礦選礦脫硅

生物選礦法是用微生物來(lái)分解硅酸鹽、鋁硅酸鹽礦物，如細(xì)菌可以將一個(gè)高嶺土分子破壞為氧化鋁和二氧化硅，從而使二氧化硅轉(zhuǎn)化為可溶物，而氧化鋁不溶，得以分離。這種方法對(duì)于處理膠狀極細(xì)粒鋁土礦較為適合，它能保證得到較高的工藝指標(biāo)，并消除對(duì)環(huán)境的污染，而且成本低，是具有良好前景的選礦脫硅方法。其缺點(diǎn)就是脫硅速度慢、周期長(zhǎng)、條件要求苛刻，目前難于在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅生物選礦法是用微生物來(lái)分解硅酸鹽71鋁土礦選礦脫硅《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆72鋁土礦選礦脫硅

1洗礦和篩分

洗礦和篩分流程是利用某些鋁礦物一高嶺石型的鋁土礦中高嶺石具有易泥化的特點(diǎn)，將礦石破碎后通過(guò)圓筒洗礦機(jī)、槽式洗礦機(jī)、振篩機(jī)和水力旋流器等設(shè)備，通過(guò)洗礦和篩分可將其除掉，從而提高原礦的鋁硅比。一般適用于鋁礦物嵌布粒度較粗、礦石含泥量較高、含鋁較低的三水鋁石礦和個(gè)別一水硬鋁石礦?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅1洗礦和篩分《材料工程基礎(chǔ)》講授人：73鋁土礦選礦脫硅2選擇性破磨礦

我國(guó)鋁土礦主要是一水硬鋁石，屬鏈狀結(jié)構(gòu)，原子間主要以離子鍵相連，其硬度較大，莫氏硬度一般為6～7；含硅脈石礦物主要是高嶺石、伊利石、葉蠟石等黏土礦物，均為層狀結(jié)構(gòu)，層間為氫鍵、弱離子鍵、分子鍵，其硬度較低，莫氏硬度一般為1～3。因此，這兩類(lèi)礦物在相同外力場(chǎng)中粉碎時(shí)，粒度減小速率不同，這是鋁土礦石中鋁、硅礦物選擇性破磨的基礎(chǔ)。在鋁土礦的選擇性破磨過(guò)程中，諸多因素都會(huì)影響其選擇性，如鋁土礦礦石工藝礦物學(xué)性質(zhì)、破磨設(shè)備、磨礦介質(zhì)等?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅2選擇性破磨礦《材料工程基礎(chǔ)》講授人：74鋁土礦選礦脫硅3.選擇性絮凝選擇性絮凝是將鋁土礦磨到一定細(xì)度以后，利用含鋁礦物和含硅礦物性質(zhì)的差異，采用合適的絮凝劑，使礦漿中的各種礦物發(fā)生選擇性絮凝，然后將絮凝物分離。該方法主要適用于嵌布粒度很細(xì)的一水軟鋁石型礦石，成功與否的關(guān)鍵在于找到合適的分散劑和絮凝劑。有報(bào)道將嵌布粒度很細(xì)一水軟鋁石型礦石磨細(xì)至-5μm約30%~40%，依聚本稀酰胺作為絮凝劑，用蘇打苛性鈉作為pH調(diào)整劑，以六偏磷酸鈉作為分散劑，礦漿中鋁礦物發(fā)生絮凝，絮凝物沉淀與懸浮物分離，原礦鋁硅比2.75，經(jīng)選擇性絮凝后，精鋁硅比提高到5.0，回收率為50.40%?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅3.選擇性絮凝《材料工程基礎(chǔ)》講授人：75鋁土礦選礦脫硅4.反浮選脫硅工藝鋁土礦中一般硅礦物的含量遠(yuǎn)低于鋁礦物的含量。反浮選脫硅工藝是依據(jù)浮少抑多原則，使硅礦物捕收劑以靜電力或氫鍵作用吸附于硅礦物表面，并通過(guò)自身碳鏈問(wèn)的分子間作用來(lái)強(qiáng)化礦粒表面的疏水性，使硅礦物選擇性地富集在氣泡上浮于液相表面，從而實(shí)現(xiàn)與鋁礦物分離的一種脫硅工藝?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅4.反浮選脫硅工藝《材料工程基礎(chǔ)》講授76鋁土礦選礦脫硅

反浮選是具有發(fā)展前途的一種方法，美國(guó)、前蘇聯(lián)等研究表明，在礦漿pH7～8時(shí)，胺類(lèi)陽(yáng)離子捕收劑可有效地選出鮞綠泥石等硅酸鹽礦物，利用六偏磷酸鈉有助于礦漿的分散．IshchenkoV·V等，采用十二胺陽(yáng)離子捕收劑進(jìn)行反浮選，原礦A／Si1.7～2．4時(shí)，浮選攪拌速度為1750r/min，液固比為3，可獲得精礦A／Si7左右，精礦產(chǎn)率為27．40％《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅反浮選是具有發(fā)展前途的一種方法，美國(guó)77鋁土礦選礦脫硅5.正浮選脫硅工藝正浮選脫硅工藝是利用鋁礦物捕收劑吸附鋁礦物增加其疏水性，使其富集在液相氣泡表面而上浮，并利用抑制劑阻止硅礦物上浮，從而實(shí)現(xiàn)鋁、硅礦物分離的一種脫硅工藝。正浮選時(shí)有效的鋁礦物捕收劑有脂肪酸及其皂類(lèi)(如油酸、733、氧化石蠟皂、塔爾油、癸二酸下腳料)、黃酸鹽類(lèi)、異羥肟酸鹽類(lèi)等。調(diào)整劑或分散劑有碳酸鈉、六偏磷酸鈉、水玻璃、單寧酸、焦磷酸鈉、磷酸鈉、腐殖酸鈉、硫化鈉、氫氧化鈉等《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅5.正浮選脫硅工藝《材料工程基礎(chǔ)》講授78鋁土礦選礦脫硅

自六十年代以后，我國(guó)對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦進(jìn)行了大量的浮選脫硅試驗(yàn)研究，一般磨礦細(xì)度-0．074μm為95％，甚至更細(xì)，用碳酸鈉和氫氧化鈉調(diào)整pH至9左右，采用六偏磷酸鈉、硅酸鈉、腐殖酸鹽、木質(zhì)素和硫化鈉等作為分散劑，常用氧化石臘皂與塔爾油(多為4BI)或癸二酸下腳料等作捕收劑，流程多為二次粗選一次精選。山東、山西、河南等地一水硬鋁石型鋁土礦浮選脫硅研究結(jié)果為，原礦鋁硅比約為5時(shí)，選精礦鋁硅比可達(dá)9左右，氧化鋁回收率達(dá)到90％《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦選礦脫硅自六十年代以后，我國(guó)對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦進(jìn)行79二、氧化鋁的生產(chǎn)《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆二、氧化鋁的生產(chǎn)《材料工程基礎(chǔ)》講授80氧化鋁的生產(chǎn)

從礦石提取氧化鋁有多種方法，例如:拜耳法、堿石灰燒結(jié)法、拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法等。拜耳法一直是生產(chǎn)氧化鋁的主要方法，其產(chǎn)量約占全世界氧化鋁總產(chǎn)量的95％左右。70年代以來(lái)，對(duì)酸法的研究已有較大進(jìn)展，但尚未在工業(yè)上應(yīng)用。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆氧化鋁的生產(chǎn)從礦石提取氧化鋁有多種方法，例如:拜耳法811、拜耳法

奧地利拜耳（K.J.Bayer）于

1888年發(fā)明。其原理是用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘?jiān)ǔ嗄啵┓蛛x后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種,經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間攪拌,鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈,并在950～1200℃溫度下煅燒，便得氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱(chēng)為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。

由于三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石的結(jié)晶構(gòu)造不同,它們?cè)诳列遭c溶液中的溶解性能有很大差異,所以要提供不同的溶出條件，主要是不同的溶出溫度。三水鋁石型鋁土礦可在125～140℃下溶出，一水硬鋁石型鋁土礦則要在240～260℃并添加石灰（3～7％）的條件下溶出。

現(xiàn)代拜耳法的主要進(jìn)展在于：①設(shè)備的大型化和連續(xù)操作；②生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化；③節(jié)省能量，例如高壓強(qiáng)化溶出和流態(tài)化焙燒；④生產(chǎn)砂狀氧化鋁以滿足鋁電解和煙氣干式凈化的需要。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆1、拜耳法奧地利拜耳（K.J82

拜耳法的優(yōu)點(diǎn)主要是流程簡(jiǎn)單、投資省和能耗較低，最低者每噸氧化鋁的能耗僅3×106千卡左右，堿耗一般為100公斤左右（以Na2CO3計(jì)）。

拜耳法生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果決定于鋁土礦的質(zhì)量，主要是礦石中的SiO2含量，通常以礦石的鋁硅比，即礦石中的Al2O3與SiO2含量的重量比來(lái)表示。因?yàn)樵诎荻ǖ娜艹鲞^(guò)程中，SiO2轉(zhuǎn)變成方鈉石型的水合鋁硅酸鈉(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，隨同赤泥排出。礦石中每公斤SiO2大約要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的損失。鋁土礦的鋁硅比越低，拜耳法的經(jīng)濟(jì)效果越差。直到70年代后期，拜耳法所處理的鋁土礦的鋁硅比均大于7～8。由于高品位三水鋁石型鋁土礦資源逐漸減少，如何利用其他類(lèi)型的低品位鋁礦資源和節(jié)能新工藝等問(wèn)題，已是研究、開(kāi)發(fā)的重要方向。

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆

拜耳法的優(yōu)點(diǎn)主要是流程簡(jiǎn)單、投資省和能耗較83（一）拜耳法（濕堿法）生產(chǎn)氧化鋁1．基本原理工業(yè)上幾乎全部采用堿法處理鋁土礦，拜耳法是典型的濕法冶金方法。實(shí)質(zhì)是在不同條件下，控制以下反應(yīng)向不同的方向進(jìn)行，基本反應(yīng)式，Al2O3·3H2O(Al2O3·H2O)+2NaOH2NaAl(OH)4原理：①壓煮器中NaOH溶液高溫浸出礦物中氧化鋁水合物，得到鋁酸鈉溶液，雜質(zhì)進(jìn)入殘?jiān)ǔ嗄啵?；②分離赤泥；③鋁酸鈉溶液降溫、稀釋?zhuān)砑泳ХN并不斷攪拌，進(jìn)行晶種誘導(dǎo)分解得到氫氧化鋁；④分解后的母液蒸發(fā)濃縮，返回壓煮器，浸出下一批礦石；⑤氫氧化鋁煅燒得到氧化鋁?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆（一）拜耳法（濕堿法）生產(chǎn)氧化鋁《材料工程基礎(chǔ)》講授84《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆85原礦漿制備工藝流程《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆原礦漿制備工藝流程《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆86原礦漿制備的主要設(shè)備包括

帶式輸送機(jī)、球磨機(jī)、礦漿磨、螺旋分級(jí)機(jī)。

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆原礦漿制備的主要設(shè)備包括帶式輸送機(jī)、球磨87鋁土礦破碎從礦山開(kāi)采的礦石一般呈不規(guī)則形狀。根據(jù)目前破碎設(shè)備的生產(chǎn)性能，一次破碎成符合磨礦粒度要求的細(xì)顆粒很困難，所以，破碎一般采用分段破碎，將破碎分成粗碎、中碎、細(xì)碎過(guò)程進(jìn)行。由直徑1500mm~500mm的礦石破碎成400~125mm，叫粗碎；由400~125mm破碎成100~25mm叫中碎；由100~25mm破碎成25~5mm叫細(xì)碎。影響礦石破碎的因素很多，主要與礦石的結(jié)構(gòu)、硬度、形狀大小以及均勻性等物理性質(zhì)有關(guān)。鋁土礦破碎主要有以下幾種方法：壓碎、壁碎、折斷、磨剝、擊碎。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆鋁土礦破碎從礦山開(kāi)采的礦石一般呈不規(guī)則形狀。根據(jù)目前破碎設(shè)備88礦石破碎方法（1）壓碎：利用兩破碎工作面逼近時(shí)加壓，使物料破碎。此法的特點(diǎn)是作用力逐步加大，作用力的范圍較大，適用于破碎較硬的礦石。（2）壁碎：破碎工作是由尖齒楔入物料的壁面而完成的。其特點(diǎn)是作用力的范圍較為集中而發(fā)生局部破裂。此法適用干脆性礦石的破碎。（3）折斷：物料在破碎工作面間如同承受集中負(fù)荷的支點(diǎn)梁，除在外力作用點(diǎn)處受壁力之外，礦石本身發(fā)生折屈而破碎。（4）磨剝：破碎工作面在物料上相對(duì)移動(dòng)，對(duì)物料施加剪壓力，這種力是作用在物料的表面上。此法適用于細(xì)粒物料的磨礦。（5）擊碎：利用擊碎力的瞬間作用于物料上使物料破裂，是動(dòng)力破碎?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆礦石破碎方法（1）壓碎：利用兩破碎工作面逼近時(shí)加壓，使物料破89配礦計(jì)算假設(shè)已知兩種鋁土礦的成分如下：SiO2（%）Fe2O3（%）Al2O3（%）A/S第一種S1F1A1K1第二種S2F2A2K2要求混礦的A/S為K，計(jì)算兩種礦石的配礦比例。根據(jù)條件必須是K1＜K＜K2或K1＞K＞K2，否則達(dá)不到調(diào)整要求。假設(shè)第一種礦石用1噸時(shí)，需要配入第二種礦石X噸，根據(jù)鋁土礦鋁硅比的定義進(jìn)行計(jì)算：

《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆配礦計(jì)算假設(shè)已知兩種鋁土礦的成分如下：《材料工程基礎(chǔ)》90配堿單位礦石所需要的循環(huán)母液量叫配堿量。生產(chǎn)中，要求溶出液具有一定分子比。此指標(biāo)是工廠根據(jù)具體生產(chǎn)條件而確定。配堿量主要考慮以下三方面的用堿量：（1）鋁酸鈉結(jié)合堿。例如當(dāng)規(guī)定的MR＝1.45時(shí)，即是溶出一個(gè)分子的氧化鋁，在溶液中就要保留有1.45個(gè)分子的氧化鈉；（2）與氧化硅反應(yīng)生成鈉硅渣所需堿。礦石中有一公斤的氧化硅就要配入M（Kg）的苛性鈉；（3）在溶出過(guò)程中由于反苛化反應(yīng)和機(jī)械損失的苛性堿。但配料時(shí)加入的堿并不是純苛性氧化鈉，而是生產(chǎn)中返回的循環(huán)母液。循環(huán)母液中除苛性氧化鈉外，還有氧化鋁、碳酸鈉和硫酸鈉等成份。所以在循環(huán)母液中有一部分苛性氧化鈉與母液本身的氧化鋁化合，稱(chēng)為惰性堿。剩下的部分才是游離苛性氧化鈉，它對(duì)配料才是有效的?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆配堿單位礦石所需要的循環(huán)母液量叫配堿量。《材料工程基礎(chǔ)》91原礦漿液固比調(diào)整在磨礦中，球磨機(jī)的下料量要求穩(wěn)定。因此，原礦漿液比固的調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)循環(huán)母液的加入量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在拜耳法磨礦中，循環(huán)母液由三個(gè)點(diǎn)加入，而磨機(jī)內(nèi)和分級(jí)機(jī)溢流的液固比在磨礦的操作中要求穩(wěn)定。因此，調(diào)節(jié)原礦漿的液固比，實(shí)際上是靠增減加人混合槽的循環(huán)母液量來(lái)實(shí)現(xiàn)。穩(wěn)定循環(huán)母液的濃度和嚴(yán)格鋁土礦的配礦制度，是確保拜耳法正確配堿的有效措施。同時(shí)應(yīng)盡量減少非生產(chǎn)用水進(jìn)入流程及提高石灰質(zhì)量等，也是拜耳法正確配料，達(dá)到良好溶出指標(biāo)的重要保證。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆原礦漿液固比調(diào)整在磨礦中，球磨機(jī)的下料量要求穩(wěn)定。因此，原礦92預(yù)脫硅

為了減輕拜耳法過(guò)程中，硅渣在溶出時(shí)析出，影響溶出效果，在原礦漿進(jìn)入溶出之前進(jìn)行預(yù)脫硅，是減輕結(jié)疤的有效途徑。

預(yù)脫硅就是在高壓溶出之前，將原礦漿在90℃以上攪拌6-10h，添加鈉硅渣晶種，使硅礦物盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)楣柙?，該過(guò)程稱(chēng)為預(yù)脫硅。

預(yù)脫硅過(guò)程并不是所有的硅礦物都能參加反應(yīng)，只有高嶺石和多水高嶺石這些活性的硅礦物才能反應(yīng)生成鈉硅渣，保持較長(zhǎng)時(shí)間，可以使生成鈉硅渣的反應(yīng)進(jìn)行得更充分?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆預(yù)脫硅為了減輕拜耳法過(guò)程中，硅渣在932．拜耳法流程關(guān)鍵工序（1）鋁土礦浸出循環(huán)母液主要成分：NaOH、NaAlO2、Na2CO3等，主要由NaOH浸出。氧化鋁水合物、礦石中其他成分和堿作用。主要反應(yīng)如下，①氧化鋁Al2O3·nH2O+2NaOH→2NaAlO2+nH2O（1.1.2.2）②

二氧化硅SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O（1.1.2.3）2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O→Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH（1.1.2.4）Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O進(jìn)入赤泥，造成苛性鈉、氧化鋁損失。因此，拜耳法僅適宜處理含SiO2較少(5～8%以下)、鋁硅比大于7的鋁土礦。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆2．拜耳法流程關(guān)鍵工序《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆94③氧化鐵浸出中，F(xiàn)e2O3不與NaOH反應(yīng)，以固相進(jìn)入殘?jiān)?，呈粉紅色，稱(chēng)為赤泥。④二氧化鈦它與配入的石灰作用，生成不溶解的鈦酸鈣。2Ca(OH)2+TiO2→2CaO·TiO2·2H2O（1.1.2.5）⑤

碳酸鹽：主要是CaCO3、MgCO3，它們與NaOH作用。CaCO3+2NaOH→Na2CO3+Ca(OH)2（1.1.2.6）MgCO3+2NaOH→Na2CO3+Mg(OH)2（1.1.2.7）反應(yīng)使NaOH變成Na2CO3，使苛性鈉濃度降低，對(duì)Al2O3溶出不利。浸出結(jié)果：Al2O3進(jìn)入溶液，SiO2、Fe2O3、TiO2等雜質(zhì)留在赤泥中，用機(jī)械方法可使赤泥和溶液分離。

不同類(lèi)型鋁土礦，溶出條件差異很大。氧化鋁生產(chǎn)的能耗和成本與鋁土礦的類(lèi)型有很大關(guān)系。壓煮器組：由若干個(gè)預(yù)熱器、壓煮器和自蒸發(fā)器依次串聯(lián)成為壓煮器組，實(shí)行連續(xù)作業(yè)。壓煮器能耐250℃時(shí)所產(chǎn)生的高壓。鋁工業(yè)廣泛采用采用蒸汽直接加熱壓煮器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容積為25～35m3、直徑1.6～2.3m。缺點(diǎn)是——礦漿為蒸汽冷凝水稀釋?zhuān)惯^(guò)程指標(biāo)變壞?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆③氧化鐵浸出結(jié)果：《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆95《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆96拜耳法赤泥分離、洗滌、粗液精制溶出礦漿稀釋、分離、洗滌、精制的目的赤泥沉降、分離、洗滌的簡(jiǎn)單工藝流程拜爾法赤泥沉降分離洗滌主要包括哪些步驟主要設(shè)備《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆拜耳法赤泥分離、洗滌、粗液精制溶出礦漿稀釋、分離、洗滌、精制97溶出礦漿稀釋的目的溶出礦漿在分離之前用赤泥洗液稀釋?zhuān)淠康闹饕牵海?）降低鋁酸鈉溶液的濃度，便于晶種分解溶出礦漿濃度很高，高濃度的鋁酸鈉溶液比較穩(wěn)度，不利于晶種分解。用赤泥洗液將溶出礦漿稀釋?zhuān)档腿芤旱姆€(wěn)定性，加快分解速度，有利于種分過(guò)程進(jìn)行。（2）使鋁酸鈉溶液進(jìn)一步脫硅氧化硅在高濃度的鋁酸鈉溶液中的的平衡濃度也很高。稀釋使溶液濃度降低，二氧化硅的過(guò)飽和程度增大，溶液中有大量的赤泥顆粒作種子，溶液溫度又高，有利于脫硅反應(yīng)的進(jìn)行。因此，稀釋能使溶液進(jìn)一步脫硅。（3）有利于赤泥分離溶出后的礦漿濃度高，粘度大，不利于赤泥分離。稀釋的結(jié)果溶液濃度降低，粘度下降，赤泥沉降速度加快，從而有利于赤泥分離。（4）便于沉降槽的操作礦漿濃度波動(dòng)將影響沉降槽操作，礦漿稀釋使溶液濃度穩(wěn)定，在稀釋槽內(nèi)混合后使礦漿的成份波動(dòng)較小，有利于沉降槽的操作?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆溶出礦漿稀釋的目的溶出礦漿在分離之前用赤泥洗液稀釋?zhuān)淠康闹?8赤泥分離、洗滌的目的赤泥分離的目的是將稀釋礦漿中的鋁酸鈉溶液和赤泥分離開(kāi)來(lái)，以獲得工業(yè)生產(chǎn)上認(rèn)為純凈的鋁酸鈉溶液。赤泥洗滌是為了回收赤泥中帶有的氧化鈉和氧化鋁，以減少損失。粗液精制的目的是凈化清除粗液中浮游物，使凈化后的鋁酸鈉溶液含浮游物小于0.02g/l，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求?！恫牧瞎こ袒A(chǔ)》講授人：王華昆赤泥分離、洗滌的目的赤泥分離的目的是將稀釋礦漿中的鋁酸鈉溶液99赤泥分離、洗滌，粗液精制主要設(shè)備赤泥分離與洗滌的主體設(shè)備主要有沉降槽和轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)。目前，赤泥分離和洗滌的最佳工藝配置是大型平底沉降槽加深錐高效沉降槽。精制粗液的設(shè)備目前在工業(yè)生產(chǎn)上大都采用葉濾機(jī)。《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆赤泥分離、洗滌，粗液精制主要設(shè)備赤泥分離與洗滌的主體設(shè)備主要100赤泥洗滌《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆赤泥洗滌《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆101赤泥堆放《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆赤泥堆放《材料工程基礎(chǔ)》講授人：王華昆102（2）鋁酸鈉溶液的晶種分解是直接影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵工序。NaAlO2溶液穩(wěn)定性對(duì)分解工藝至關(guān)重要，很穩(wěn)定的溶液，不利于生產(chǎn)。影響鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性的因素：①溶液苛性比值

：為溶液中Na2O與Al2O3的分子比。任何溫度下，↑→都使溶液的穩(wěn)定性↑。，溶液長(zhǎng)時(shí)間都不會(huì)分解。②溶液濃度

Al2O3<25g/L和>250g/L，溶液都很穩(wěn)定；中等濃度(Al2O3120～130g/L)，即使苛性比值較高也比較不穩(wěn)定。

③溶液溫