拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝
拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝
1. 拜耳法定義
所謂“拜耳法”系奧地利化學(xué)家K.J.Bayer于1887年發(fā)明的處理優(yōu)質(zhì)鋁土礦制取氧化鋁的一種方法。100多年來(lái)它已經(jīng)有了許多改進(jìn)，但仍然習(xí)慣地沿用著拜耳法這個(gè)名詞。拜耳法在處理低硅鋁土礦，特別是用在處理三水鋁石型鋁土礦時(shí)，流程簡(jiǎn)單，作業(yè)方便，產(chǎn)品質(zhì)量高，其經(jīng)濟(jì)效果遠(yuǎn)非其它方法所能媲美。 目前全世界生產(chǎn)的Al2O3和Al(OH)3，有90%以上是用拜耳法生產(chǎn)的。拜耳法包括兩個(gè)主要過(guò)程，也就是拜耳提出的兩項(xiàng)專利。
（1）一項(xiàng)是他發(fā)現(xiàn)Na2O和Al2O3分子比為1.8的鋁酸鈉溶液在常溫下，只要添加Al(OH)3作晶種，不斷攪拌，溶液中的Al2O3便可以呈Al(OH)3徐徐析出，直到其中Na2O和Al2O3 的分子比提高到6為止。這也就是鋁酸鈉溶液的晶種分解過(guò)程。
（2）另一項(xiàng)是他發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)析出大部分Al(OH)3的溶液，在加熱時(shí)，又可以溶出鋁土礦中的Al2O3水合物，這也就是利用種分母液溶出鋁土礦的過(guò)程。 交替使用這兩個(gè)過(guò)程就能夠一批批地處理鋁土礦，從中得出純的Al(OH)3產(chǎn)品，構(gòu)成所謂拜耳法循環(huán)。拜耳法的實(shí)質(zhì)也可用下列反應(yīng)來(lái)表示。反應(yīng)在不同條件下的交替進(jìn)行：
Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH)4+aq
2拜耳法基本原理及適用范圍
2.1基本原理：
（l）用NaOH溶液溶出鋁土礦，所得到的鋁酸鈉溶液在添加晶種、不斷攪拌的條件下，溶液中的氧化鋁呈氫氧化鋁析出，即種分過(guò)程。
（2）分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來(lái)溶出新的鋁土礦，即溶出過(guò)程。 2.2適用范圍 氧化鋁的生產(chǎn)方法有拜耳法、燒結(jié)法、拜耳—燒結(jié)聯(lián)合法三種。各種方法的適用范圍為：
（3） 拜耳法：7<A/S；
（4） 燒結(jié)法：3~3.5<A/S<5；
（5） 聯(lián)合法：以拜耳法為主，以燒結(jié)法補(bǔ)其不足，處理中間品位的鋁土礦。其中，符號(hào)A/S稱為硅量指數(shù)，即鋁酸鈉溶液中的Al2O3與SiO2含量的比。 拜爾法用來(lái)處理低硅鋁土礦（一般要求鋁硅比7~10之間），特別是處理三水鋁石型鋁土礦的時(shí)候，具有流程簡(jiǎn)單、作業(yè)方便、能量消耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是不能單獨(dú)地處理二氧化硅含量高的礦石。另外對(duì)于赤泥的處理很困難。
3拜耳法基本流程
拜耳法的基本流程可以大致分為如下的主要生產(chǎn)工序：原礦破碎﹑高壓溶出﹑溶出礦漿稀
釋和赤泥分離洗滌﹑晶種分解﹑Al(OH)3分離、洗滌﹑焙燒
﹑母液蒸發(fā)及苛化等。
3.1拜耳法工藝流程圖
3.2拜耳法各工序簡(jiǎn)介
3.2.1高壓溶出 溶出的目的是將鋁土礦中的Al2O3水合物溶解成鋁酸鈉溶液，溶出效果好壞直接影響到拜耳法生產(chǎn)Al2O3的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。溶出工藝主要取決于鋁土礦的化學(xué)成分以及礦物組成類型。
示意圖如圖2。
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