鋁土礦的主要化學(xué)成分為Al2O3，一般為40％～70%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等。以Al2O3在礦物存在形態(tài)分為：三水鋁石（Al2O3·3H2O），一水軟鋁石，一水硬鋁石（分子式均為Al2O3.H2O）。評定鋁土礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是鋁硅比，生產(chǎn)要求該值不低于3～3.5。
等

從鋁土礦制取Al2O3方法很多，目前工業(yè)上幾乎采用堿法，又分為拜耳法、燒結(jié)法、聯(lián)合法等三種：
Al2O3·3H2O(或Al2O3·H2O)+NaOH→（浸出/分解）NaAl(OH)4+赤泥→（晶種分解/蒸發(fā)、苛化）Al2(OH)3→（煅燒）Al2O3。

（一） 拜耳法：是典型的一種濕法冶金的方法，在氧化鋁生產(chǎn)中占絕對優(yōu)勢。
工藝流程（如圖）
原理如下：

實(shí)質(zhì)是在不同條件下，控制反應(yīng)向不同方向進(jìn)行。其中關(guān)鍵工序是：
1 鋁土礦的浸出——浸出母液的主要成份是NaOH
主要反應(yīng)：
1）氧化鋁 Al2O3·nH2O+2NaOH→2NaAlO2+nH2O
2）二氧化硅：SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O
2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O→Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH
3） 氧化鐵：溶出的Fe2O3不與NaOH反應(yīng)，以固相直接進(jìn)入殘?jiān)始t色。
4） 二氧化鈦：TiO2+2Ca(OH)2→2CaOTiO2·2H2O 直接進(jìn)入赤泥中
5） 碳酸鹽：主要有CaCO3+2NaOH→Na2CO3+Ca(OH)2
MgCO3+2NaOH→Na2CO3+Mg(OH)2
由鋁土礦在NaOH溶液中高壓溶出的Al2O3水合物進(jìn)入溶液，SiO2、Fe2O3、TiO2及反應(yīng)物留在赤泥中（赤泥為鋁礦中其他成分與堿液發(fā)生作用后的產(chǎn)物），再借助機(jī)械方法使溶液與殘?jiān)珠_，以達(dá)到Al2O3與雜質(zhì)分離。
鋁土礦浸出是利用由若干預(yù)熱器、壓煮器和自蒸發(fā)器依次串聯(lián)成的壓煮器組來連續(xù)作業(yè)完成的。（如圖）

2 鋁酸鈉溶液的晶種分解
制成的鋁酸鈉溶液，其中Al2O3濃度為（145±5）g/l，且在低于100℃溫度下不穩(wěn)定。越接近30℃，過飽和度越大，若在30℃下加入Al(OH)3晶種，并不斷機(jī)械攪拌，此時(shí)過飽和鋁酸鈉溶液就可自發(fā)水解，產(chǎn)出Al(OH)3。
NaAl2O3+2H2O→Al(OH)3↓+NaOH
這種溶液的苛性比值較高。種分母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，作為循環(huán)母液返回，溶出過程溶出下批鋁土礦。
3 氫氧化鋁的煅燒及分解
Al2O3·3H2O（225℃）→AlO3·H2O+2H2O
Al2O3·H2O(500-550℃)→γ-Al2O3+H2O
γ-Al2O3(900℃開始/1200℃維持)→α-AL2O3
在帶冷卻機(jī)的回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行，重油煤氣作燃料，產(chǎn)物Al2O3或于管狀機(jī)中冷卻或送入車間直接電解。
4 母液的蒸發(fā)與苛化
生產(chǎn)過程因各種原因進(jìn)入大量水分，會(huì)引起縮環(huán)母液濃度降低，需適時(shí)蒸發(fā)水分，保持母液濃度。
浸出過程中，高濃度的苛性鈉與礦石中碳酸鹽反應(yīng)或空氣中CO2反應(yīng)，使 NaOH部分轉(zhuǎn)化為Na2CO3或形成Na2CO3·H2O。均不能溶解Al2O3水合物，需轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫腘aOH，即利用石灰乳與其苛化反應(yīng)生成NaOH溶液。
Na2CO3+Ca(OH)→2NaOH+CaCO3

（二）堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)Al2O3。適于處理鋁硅比小于4的鋁土礦 （如圖）
1）實(shí)質(zhì)：是鋁土礦與足量Na2CO3、石灰配成爐料，在1200℃下燒結(jié)，生成可溶于水的鋁酸鈉（Na2O·Al2O3）。其中SiO2與碳生成不溶于水的原硅酸鈣（2CaO·SiO2），用稀堿溶液浸入Na2O·Al2O3，與2CaO·SiO2分離。溶液脫S后通入CO2氣體進(jìn)行碳酸化分解，析出Al(OH)3及碳分母液，用過濾機(jī)將兩者分離。氫氧化鋁經(jīng)洗滌后，最終送煅燒，分解成Al2O3。母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，用于配料處理循環(huán)使用。
2）工藝為：生料燒結(jié)，熟料溶化，鋁酸鈉液脫硅，碳酸化分解。
參考資料：

標(biāo)簽：三氧化二鋁工藝流程出來