氧化鋁的生產(chǎn)工藝流程

從礦石提取氧化鋁有多種方法: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。

1.拜耳法

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為母液，蒸發(fā)濃縮后可循環(huán)使用。

拜耳法的簡(jiǎn)要化學(xué)反應(yīng)如下：

現(xiàn)代拜耳法的主要進(jìn)展：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，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。拜耳法的工藝流程見下圖。

拜耳法的優(yōu)點(diǎn)主要是流程簡(jiǎn)單、投資省和能耗較低。

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。

2.堿石灰燒結(jié)法

用于處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)成由鋁酸鈉(Na2O·Al2O3)、鐵酸鈉(Na2O·Fe2O3、原硅酸鈣（2CaO·SiO2）和鈦酸鈉（CaO·TiO2）成的熟料。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時(shí)鐵酸鈉水解得到的NaOH也進(jìn)入溶液。如果溶出條件控制適當(dāng)，原硅酸鈣就不會(huì)大量地與鋁酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，而與鈦酸鈣、Fe2O3·H2O 等組成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經(jīng)過(guò)專門的脫硅過(guò)程，SiO2O形成水合鋁硅酸鈉(稱為鈉硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6－2x)H2O沉淀(其中x≈0.1)，使溶液提純。把CO2氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁沉淀物和主要成分是碳酸鈉的母液。氫氧化鋁經(jīng)煅燒成為氧化鋁成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。

堿石灰燒結(jié)法的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的主要技術(shù)成就是：在熟料燒成中采用低堿比配方，在熟料溶出工藝中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出時(shí)的副反應(yīng)損失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分別達(dá)到94～96％和92～94％。Al2O3的總回收率約90％，每噸氧化鋁的Na2CO3的消耗量約95公斤。堿石灰燒結(jié)法可以處理拜耳法不能經(jīng)濟(jì)地利用的低品位礦石，其鋁硅比可低至3.5，原料的綜合利用較好，有其特色。

3.拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法

可充分發(fā)揮兩法優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，利用鋁硅比較低的鋁土礦，求得更好的經(jīng)濟(jì)效果。聯(lián)合法有多種形式，均以拜耳法為主，而輔以燒結(jié)法。按聯(lián)合法的目的和流程連接方式不同，又可分為串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種工藝流程。

① 串聯(lián)法是用燒結(jié)法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3，于處理拜耳法不能經(jīng)濟(jì)利用的三水鋁石型鋁土礦。擴(kuò)大了原料資源，減少堿耗，用較廉價(jià)的純堿代替燒堿，而且Al2O3的回收率也較高。

② 并聯(lián)法是拜耳法與燒結(jié)法平行作業(yè)，分別處理鋁土礦，但燒結(jié)法只占總生產(chǎn)能力的10～15％，用燒結(jié)法流程轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的NaOH補(bǔ)充拜耳法流程中NaOH的消耗。

③ 混聯(lián)法是前兩種聯(lián)合法的綜合。此法中的燒結(jié)法除了處理拜耳法赤泥外，還處理一部分低品位礦石。

根據(jù)物理特性的不同，電解用氧化鋁可分為三類:砂狀、粉狀和中間狀（表1）。

目前鋁工業(yè)正研制和采用砂狀氧化鋁，因?yàn)檫@種氧化鋁具有較高的活性，容易在冰晶石溶液中溶解，且能夠較好地吸收電解槽煙氣中的氟化氫，有利于煙氣凈化。

煉鋁用氧化鋁的化學(xué)組成一般如下：

拜耳法氧化鋁制取工藝從處理低硅鋁土礦到上產(chǎn)出氧化鋁，整個(gè)流程主要有以下工序組成：

礦漿制備(拜耳法氧化鋁工藝原料工序）選礦、配礦。

溶出工序（拜耳法氧化鋁工藝溶出工序）負(fù)責(zé)對(duì)原料配好的礦石進(jìn)行高壓或低壓溶出。

沉降（拜耳法氧化鋁工藝沉降工序）負(fù)責(zé)對(duì)上一工序處理的物料進(jìn)行雜質(zhì)分離。

分解工序。

焙燒工序（將分解來(lái)的料漿進(jìn)行液固分離得到氫氧化鋁、最終將氫氧化鋁進(jìn)行高溫焙燒得到氧化鋁。

蒸發(fā)工序負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)工藝流程所用水、堿的處理。

煤氣站：負(fù)責(zé)對(duì)拜耳法氧化鋁工藝最后一道工序焙燒工序所用燃?xì)獾墓┙o。

拓展資料：

拜耳法是一種工業(yè)上廣泛使用的從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的化工過(guò)程。1887年由奧地利工程師卡爾·約瑟夫·拜耳發(fā)明。

拜耳法基本原理是用濃氫氧化鈉溶液將氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為鋁酸鈉，通過(guò)稀釋和添加氫氧化鋁晶種使氫氧化鋁重新析出，剩余的氫氧化鈉溶液重新用于處理下一批鋁土礦，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)。今日，世界上95%的鋁業(yè)公司都在使用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。

參考資料：百度百科?拜耳法

拜耳法

氧化鋁生產(chǎn)工藝流程如下圖：

特點(diǎn)

拜耳法的優(yōu)點(diǎn)主要是流程簡(jiǎn)單、投資省和能耗較低。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，在拜耳法的溶出過(guò)程中，SiO2轉(zhuǎn)變成方鈉石型的水合鋁硅酸鈉，隨同赤泥排出，通常以礦石的鋁硅比來(lái)表示。

拓展資料

堿石灰燒結(jié)法

用于處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)成由鋁酸鈉、鐵酸鈉、原硅酸鈣和鈦酸鈉成的熟料，然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時(shí)鐵酸鈉水解得到的NaOH也進(jìn)入溶液。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經(jīng)過(guò)專門的脫硅過(guò)程，SiO2O形成水化石榴石沉淀，使溶液提純，把CO2氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁沉淀物和母液，氫氧化鋁經(jīng)煅燒成為氧化鋁成品。

多采用堿法生產(chǎn)，分為燒結(jié)法、拜耳法或兩種混合(串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián))，大多采用的是拜耳法，其主要生產(chǎn)工序有:配礦、礦漿制備、預(yù)脫硅、高壓溶出、赤泥分離與洗滌、粗液精制、種分分解、氫氧化鋁洗滌過(guò)濾、焙燒、母液蒸發(fā)。

見圖。

標(biāo)簽：氧化鋁工藝流程生產(chǎn)