[精选]氧化铝生产工艺教学(复习)37168.pptx

总复习总复习基本概念：基本概念：铝土矿铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的原料，主要成分为是目前氧化铝生产中最主要的原料，主要成分为Al2O3，SiO2，Fe2O3，TiO2等，氧化铝主要以三水铝石，一水软铝石，或一水硬铝石等，氧化铝主要以三水铝石，一水软铝石，或一水硬铝石状态存在，按氧化铝水合物类型可分为三水铝石型，一水软铝石型，一状态存在，按氧化铝水合物类型可分为三水铝石型，一水软铝石型，一水硬铝石型或各种混合型水硬铝石型或各种混合型衡量铝土矿质量的标准衡量铝土矿质量的标准为铝硅比、氧化铝含量、矿物类型。铝硅比是指为铝硅比、氧化铝含量、矿物类型。铝硅比是指矿石中矿石中Al2O3含量与含量与SiO2含量的质量比。含量的质量比。我国铝土矿的主要特点我国铝土矿的主要特点是高铝、高硅、低铁的一水硬铝石型铝土矿是高铝、高硅、低铁的一水硬铝石型铝土矿。生产氧化铝的方法生产氧化铝的方法有碱法、酸法、酸碱联合法、热法有碱法、酸法、酸碱联合法、热法。在工业上得到应。在工业上得到应用的只有用的只有 碱法碱法，其重要的中间产物是铝酸钠溶液；碱法生产氧化铝主，其重要的中间产物是铝酸钠溶液；碱法生产氧化铝主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法，联合法流程有串联、并烧结联合法，联合法流程有串联、并联和混联。联和混联。总复习总复习基本概念：基本概念：电解炼铝用的氧化铝电解炼铝用的氧化铝必须在氧化铝的纯度和氧化铝的物理性质上符合一定必须在氧化铝的纯度和氧化铝的物理性质上符合一定的质量要求。的质量要求。硅量指数硅量指数是指铝酸钠溶液中是指铝酸钠溶液中Al2O3与与SiO2的质量比，以的质量比，以A/S表示。表示。拜耳法的循环效率拜耳法的循环效率指一吨指一吨Na2O在一次拜耳法循环中所产出的在一次拜耳法循环中所产出的Al2O3的量的量（吨），用（吨），用E表示，表示，E的数值越高说明碱的利用率越好。的数值越高说明碱的利用率越好。E=1.645(MRm-MRa)/MRmMRa拜耳法的循环碱量拜耳法的循环碱量指生产一吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量（不指生产一吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量（不包括碱损失），它是循环效率的倒数。包括碱损失），它是循环效率的倒数。铝酸钠溶液的分子比（苛性比值）铝酸钠溶液的分子比（苛性比值）是指铝酸钠溶液中是指铝酸钠溶液中Na2O与与Al2O3的摩尔的摩尔比，它表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度和稳定性。比，它表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度和稳定性。MR=1.645Na2O/Al2O3氧化铝实际溶出率：氧化铝实际溶出率：铝土矿与铝土矿与NaOH反应实际溶出到溶液中的反应实际溶出到溶液中的Al2O3量与铝土矿中量与铝土矿中Al2O3总量之比。总量之比。氧化铝理论溶出率：氧化铝理论溶出率：理论上矿石中可以溶出的理论上矿石中可以溶出的Al2O3量（扣除不可避量（扣除不可避免的化学损失）与矿石中免的化学损失）与矿石中Al2O3总量之比。总量之比。总复习总复习基本概念：基本概念：铝酸钠溶液中的碱铝酸钠溶液中的碱通常分为苛性碱通常分为苛性碱NaO NaO k k、碳酸碱、碳酸碱NaO NaO c c和硫酸碱和硫酸碱NaO NaO s s，其中苛性碱其中苛性碱NaO NaO k k和碳酸碱和碳酸碱NaO NaO c c 的和称为全碱的和称为全碱NaO NaO T T 氧化铝相对溶出率：氧化铝相对溶出率：氧化铝实际溶出率与理论溶出率之比。氧化铝实际溶出率与理论溶出率之比。总复习总复习基本概念：基本概念：赤泥的产出率：赤泥的产出率：每处理每处理1t铝土矿所生成的赤泥量铝土矿所生成的赤泥量碱耗：碱耗：铝土矿溶出过程，每溶出铝土矿溶出过程，每溶出1tAl2O3所损失的碱量所损失的碱量总复习总复习基本概念：基本概念：铝酸钠溶液的稳定性铝酸钠溶液的稳定性通常是用从过饱和的铝酸钠溶液开始分解析出氢通常是用从过饱和的铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短来衡量的。氧化铝所需时间的长短来衡量的。配料分子比配料分子比指预期矿石中指预期矿石中Al2O3充分溶出时，溶出液所应达到的分子充分溶出时，溶出液所应达到的分子比比氢氧化铝晶粒附聚：氢氧化铝晶粒附聚：就是在范德华力、自粘力、附着力以及毛细管力就是在范德华力、自粘力、附着力以及毛细管力和物质之间的紧密接触而形成的表面张力等力的作用下，氢氧化铝晶和物质之间的紧密接触而形成的表面张力等力的作用下，氢氧化铝晶粒自发和定向的连接在一起的现象。粒自发和定向的连接在一起的现象。总复习总复习基本概念：基本概念：拜耳法溶出工艺拜耳法溶出工艺目前分为压煮器和管道化目前分为压煮器和管道化 两大类溶出技术，其中两大类溶出技术，其中 管道化溶出技术是目前比较先进的溶出技术，根据我国一水硬铝石管道化溶出技术是目前比较先进的溶出技术，根据我国一水硬铝石铝土矿的溶出特点，我国形成了具有自主知识产权的管道预热铝土矿的溶出特点，我国形成了具有自主知识产权的管道预热-停停留罐留罐 溶出技术。溶出技术。一水碳酸钠的苛化一水碳酸钠的苛化是在拜耳法生产过程中，由于苛性碱与矿石中的碳是在拜耳法生产过程中，由于苛性碱与矿石中的碳酸盐以及空气中的二氧化碳作用的结果，母液每一次循环都有一部分酸盐以及空气中的二氧化碳作用的结果，母液每一次循环都有一部分苛性碱变成了一水碳酸钠。使这部分一水碳酸钠从新变成苛性碱称为苛性碱变成了一水碳酸钠。使这部分一水碳酸钠从新变成苛性碱称为一水碳酸钠的苛化。一水碳酸钠的苛化。熟料溶出的副反应指熟料溶出的副反应指在熟料溶出过程中赤泥中的原硅酸钙在熟料溶出过程中赤泥中的原硅酸钙2CaOSiO2可可以与铝酸钠溶液发生一系列的化学反应，使已溶出来的以与铝酸钠溶液发生一系列的化学反应，使已溶出来的Na2O和和Al2O3又又有一部分重新转入赤泥而损失。这些反应称为二次反应或副反应。二次有一部分重新转入赤泥而损失。这些反应称为二次反应或副反应。二次反应所造成的反应所造成的Na2O和和Al2O3的损失称为二次反应损失或副反应损失。的损失称为二次反应损失或副反应损失。熟料溶出二次反应的主要产物是熟料溶出二次反应的主要产物是 水合铝硅酸钠、水化石榴石。水合铝硅酸钠、水化石榴石。我国碱石灰烧结法采用我国碱石灰烧结法采用 低苛性比值、高碳酸钠浓度、二段磨料低苛性比值、高碳酸钠浓度、二段磨料 溶出工溶出工艺。艺。碱比、钙比：碱比、钙比：碱石灰烧结法生料配方中，碱石灰烧结法生料配方中，N/(A+F)称为碱比；称为碱比；C/S称为钙比。饱和配方是指在烧结法配料过程中采用碱比等于称为钙比。饱和配方是指在烧结法配料过程中采用碱比等于1，钙，钙比等于比等于2的炉料配方称为饱和配方。在碱石灰烧结法生产氧化铝时，我的炉料配方称为饱和配方。在碱石灰烧结法生产氧化铝时，我国采用低碱高钙配方，这和我国生料掺煤工艺相符合。国采用低碱高钙配方，这和我国生料掺煤工艺相符合。基本概念：基本概念：总复习总复习熟料溶出的副反应指熟料溶出的副反应指在熟料溶出过程中赤泥中的原硅酸钙在熟料溶出过程中赤泥中的原硅酸钙2CaOSiO2可可以与铝酸钠溶液发生一系列的化学反应，使已溶出来的以与铝酸钠溶液发生一系列的化学反应，使已溶出来的Na2O和和Al2O3又又有一部分重新转入赤泥而损失。这些反应称为二次反应或副反应。二次有一部分重新转入赤泥而损失。这些反应称为二次反应或副反应。二次反应所造成的反应所造成的Na2O和和Al2O3的损失称为二次反应损失或副反应损失。的损失称为二次反应损失或副反应损失。熟料溶出二次反应的主要产物是熟料溶出二次反应的主要产物是 水合铝硅酸钠、水化石榴石。水合铝硅酸钠、水化石榴石。我国碱石灰烧结法采用我国碱石灰烧结法采用 低苛性比值、高碳酸钠浓度、二段磨料低苛性比值、高碳酸钠浓度、二段磨料 溶出工溶出工艺。艺。碱比、钙比：碱比、钙比：碱石灰烧结法生料配方中，碱石灰烧结法生料配方中，N/(A+F)称为碱比；称为碱比；C/S称为钙比。饱和配方是指在烧结法配料过程中采用碱比等于称为钙比。饱和配方是指在烧结法配料过程中采用碱比等于1，钙，钙比等于比等于2的炉料配方称为饱和配方。在碱石灰烧结法生产氧化铝时，我的炉料配方称为饱和配方。在碱石灰烧结法生产氧化铝时，我国采用低碱高钙配方，这和我国生料掺煤工艺相符合。国采用低碱高钙配方，这和我国生料掺煤工艺相符合。基本概念：基本概念：总复习总复习判断熟料质量好坏的标准有判断熟料质量好坏的标准有标准溶出率、熟料的密度和粒度和负二价标准溶出率、熟料的密度和粒度和负二价硫含量硫含量S2-。衡量熟料溶出过程好坏的标志是净溶出率。衡量熟料溶出过程好坏的标志是净溶出率总复习总复习基本概念：基本概念：回转窑熟料烧结时，回转窑熟料烧结时，根据物料沿窑长的温度变化分为窑体分为烘干带根据物料沿窑长的温度变化分为窑体分为烘干带、预热带、预热带、分解带、分解带、烧成带、冷却带烧成带、冷却带 五个带。五个带。总复习总复习基本概念：基本概念：烘干带：烘干带：脱附着水干燥。脱附着水干燥。窑气窑气800250，炉料，炉料80 200预热带：预热带：脱结晶水，脱结晶水，Na2SO4开始分解开始分解 窑气窑气1200800 ，炉料，炉料200 750 分解带：分解带：Na2CO3+Al2O3 Na2OAl2O3+CO2 Na2CO3+Fe2O3 Na2OFe2O3+CO2 Na2CO3+Al2O32SiO2 Na2OAl2O32SiO2+CO2 窑气窑气14001200 ，炉料，炉料750 1200烧成带：烧成带：2CaO+Na2OAl2O32SiO2 Na2OAl2O3+2CaOSiO2 窑气窑气1500以上以上，炉料，炉料1250-1300冷却带：冷却带：熟料逐渐冷却到熟料逐渐冷却到900-1000 左右经下料口进入冷却机。左右经下料口进入冷却机。会分析会分析30下的下的Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图：点、线、区域、分系平衡状态图：点、线、区域、分子比变化子比变化总复习总复习基本原理和方法：基本原理和方法：Na2OAl2O32.5H2O(48.8%Al2O329.7%Na2O21.5%H2O)Na2OAl2O3(62.2%Al2O337.8%Na2O)53.5NaOHH2OT三水铝石三水铝石M一水铝石一水铝石BEHCDFMR=165.4OMR=3总复习总复习拜耳循环拜耳循环拜耳循环拜耳循环3060200MR=3.40拜耳法生产拜耳法生产AlAl2 2OO3 3的四个组要工序的四个组要工序MR=1.65铝土矿的溶出铝土矿的溶出铝酸钠溶液的稀释铝酸钠溶液的稀释晶种分解晶种分解分解母液蒸发分解母液蒸发拜耳法循环从铝土矿的溶出开始，拜耳法循环从铝土矿的溶出开始，溶出初温为溶出初温为3030，终温为，终温为200200。在此温度范围内实现溶出、稀释分在此温度范围内实现溶出、稀释分解、蒸发过程。解、蒸发过程。ABA A点：循环母液的组成点点：循环母液的组成点ABAB线：溶出线线：溶出线BCBC线：稀释线线：稀释线CDCD线：分解线线：分解线DADA线：蒸发线线：蒸发线拜耳循环：拜耳循环：ABCDAABCDA至至Al2O3H2OCD至至Al2O33H2O拜耳法生产氧化铝的基本原理拜耳法生产氧化铝的基本原理 用用NaOH溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液在添加晶种，不断溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液在添加晶种，不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝便呈氢氧化铝析出。搅拌的条件下，溶液中的氧化铝便呈氢氧化铝析出。分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的一批铝分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的一批铝土矿。土矿。总复习总复习基本原理和方法：基本原理和方法：实质实质：Al2O3(1或或3)H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq溶出溶出分解分解拜耳法生产氧化铝的基本流程：会画基本流程框图拜耳法生产氧化铝的基本流程：会画基本流程框图会分析拜耳循环图会分析拜耳循环图碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理总复习总复习基本原理和方法：基本原理和方法：碱石灰烧结法生产氧化铝的基本流程及各工序的作用碱石灰烧结法生产氧化铝的基本流程及各工序的作用 将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料，在将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料，在回转窑内进行高温烧结，炉料中的回转窑内进行高温烧结，炉料中的AlAl2 2OO3 3与与NaNa2 2COCO3 3反应生成易溶反应生成易溶于水或稀碱溶液的铝酸钠于水或稀碱溶液的铝酸钠 (Na(Na2 2OO AlAl2 2OO3 3)，杂质氧化铁生成易水，杂质氧化铁生成易水解的铁酸钠解的铁酸钠(Na(Na2 2OO FeFe2 2OO3 3)，二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的，二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的原硅酸钙原硅酸钙(2CaO(2CaO SiOSiO2 2)和钛酸钙和钛酸钙(CaO(CaO TiOTiO2 2)。将烧结产物（熟料）。将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时用稀碱溶液溶出时NaNa2 2OAlOAl2 2OO3 3便进入溶液，便进入溶液，NaNa2 2OFeOFe2 2OO3 3水解水解放出碱，原硅酸钙放出碱，原硅酸钙(2CaO(2CaO SiOSiO2 2)和钛酸钙和钛酸钙(CaO(CaO TiOTiO2 2)不溶进入赤不溶进入赤泥，从而实现杂质矿物与有用矿物的分离。泥，从而实现杂质矿物与有用矿物的分离。熟料烧结在高温下能满足熟料烧结在高温下能满足Na2OAl2O3和和 Na2OFe2O3的优先生成，能保证的优先生成，能保证Al2O3的溶出；的溶出；生料加煤排硫结果使一部分生料加煤排硫结果使一部分Fe2O3转变为转变为FeS;在烧结过程中还生成一种铁的化合物在烧结过程中还生成一种铁的化合物(CaOAl2O3Fe2O3)，且这一相比较稳定，且这一相比较稳定.我国铝土矿碱石灰烧结法为什么采用低碱高钙配方？我国铝土矿碱石灰烧结法为什么采用低碱高钙配方？低碱配方：低碱配方：高钙配方：高钙配方：能够保证能够保证2CaOSiO2和和CaOTiO2的生成；的生成；多余的钙能够分解三元化合物多余的钙能够分解三元化合物Na2OAl2O3SiO2 Na2OAl2O3SiO2+2CaO=Na2OAl2O3+2CaOSiO2 低碱高钙配方优点：低碱高钙配方优点：l碱耗低碱耗低l赤泥的稳定性能比较好赤泥的稳定性能比较好l能保证碱和氧化铝的溶出率能保证碱和氧化铝的溶出率总复习总复习 在碱石灰烧结法生产氧化铝时，我国采用在碱石灰烧结法生产氧化铝时，我国采用 低碱高钙低碱高钙 配方，配方，这和我国这和我国 生料掺煤生料掺煤 工艺相符合。工艺相符合。l氧化铝及其水合物氧化铝及其水合物铝土矿主要矿物在拜耳法的溶出行为、主要危害及防治措施铝土矿主要矿物在拜耳法的溶出行为、主要危害及防治措施氧化铝水合物在溶出条件下与循环母液中的氧化铝水合物在溶出条件下与循环母液中的NaOHNaOH作用生成铝酸钠进入溶液中。作用生成铝酸钠进入溶液中。Al2O3(1或或3)H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq溶出溶出分解分解l含硅矿物含硅矿物含硅矿物与碱反应，首先分解成铝酸钠和硅酸钠进入溶液，然后当硅酸钠浓度含硅矿物与碱反应，首先分解成铝酸钠和硅酸钠进入溶液，然后当硅酸钠浓度达一定值后与铝酸钠溶液反应生成水合铝硅酸钠（钠硅渣）进入赤泥。达一定值后与铝酸钠溶液反应生成水合铝硅酸钠（钠硅渣）进入赤泥。Al2O32SiO22H2O+6NaOH+aq2NaAl(OH)4+2NaH2SiO4+aq 溶解反应溶解反应2NaAl(OH)4+xNaH2SiO4+aq Na2OAl2O3xSiO2nH2O+2xNaOH+aq 脱硅反应脱硅反应产生的主要危害是造成氧化铝和氧化钠的损失，在加热设备和管道上产生结疤，产生的主要危害是造成氧化铝和氧化钠的损失，在加热设备和管道上产生结疤，降低传热系数，阻塞管道。防治措施是在原矿浆进入高压溶出器前的预热阶段降低传热系数，阻塞管道。防治措施是在原矿浆进入高压溶出器前的预热阶段进行预脱硅。进行预脱硅。总复习总复习基本原理和方法：基本原理和方法：l含铁矿物含铁矿物铝土矿主要矿物在拜耳法中的溶出行为、主要危害及防治措施铝土矿主要矿物在拜耳法中的溶出行为、主要危害及防治措施l含钛矿物含钛矿物铝土矿中的赤铁矿在拜耳法溶出过称中不与苛性碱反应，直接进入赤泥，对溶铝土矿中的赤铁矿在拜耳法溶出过称中不与苛性碱反应，直接进入赤泥，对溶出过程不产生影响；而针铁矿在拜耳法溶出过称中会部分进入溶液，形成高度出过程不产生影响；而针铁矿在拜耳法溶出过称中会部分进入溶液，形成高度分散的细微粒子，影响赤泥的沉降和过滤性能。溶出过程，可以通过添加分散的细微粒子，影响赤泥的沉降和过滤性能。溶出过程，可以通过添加CaO将针铁矿转变为赤铁矿而消除不利影响。将针铁矿转变为赤铁矿而消除不利影响。TiO2不影响三水铝石的溶出。而在溶出一水硬铝石型铝土矿时，不添加石灰，不影响三水铝石的溶出。而在溶出一水硬铝石型铝土矿时，不添加石灰，氧化钛与碱作用生成致密的钛酸钠保护膜，降低氧化铝的溶出率。通过添加石氧化钛与碱作用生成致密的钛酸钠保护膜，降低氧化铝的溶出率。通过添加石灰，使灰，使TiO2与与CaO作用生成不溶解的钛酸钙：作用生成不溶解的钛酸钙：2CaOTiO2=2CaOTiO2，消除，消除生成钛酸钠保护膜的影响。生成钛酸钠保护膜的影响。总复习总复习基本原理和方法：基本原理和方法：溶出过程添加石灰的作用溶出过程添加石灰的作用l消除铝土矿消除铝土矿TiO2的不良影响，避免了钛酸钠的生成的不良影响，避免了钛酸钠的生成l提高氧化铝的溶出速率提高氧化铝的溶出速率总复习总复习l促进针铁矿转变为赤铁矿，改善赤泥沉降性能促进针铁矿转变为赤铁矿，改善赤泥沉降性能l降低碱耗降低碱耗l清除杂质清除杂质l铝酸钠（铝酸钠（Na2OAl2O3）熟料溶出过程的主要反应熟料溶出过程的主要反应l铁酸钠（铁酸钠（Na2OFe2O3）总复习总复习基本原理和方法：基本原理和方法：Na2OAl2O3+4H2O+aq=2NaAl(OH)4+aqNa2OFe2O3+4H2O+aq=2Na(OH)+Fe2O33H2Oaql原硅酸钙（原硅酸钙（2CaOSiO2）：与：与NaOH、Na2CO3、NaAl(OH)4发生一发生一系列的二次反应，是造成熟料中系列的二次反应，是造成熟料中Na2O和和Al2O3损失的主要原因。损失的主要原因。l钛酸钙（钛酸钙（CaOTiO2）:熟料中的钛酸钙溶出时不发生任何反应，熟料中的钛酸钙溶出时不发生任何反应，残留于赤泥中残留于赤泥中减少二次反应损失的措施减少二次反应损失的措施:低分子比（即低岢性比值）。低分子比（即低岢性比值）。溶出后铝酸钠溶液的分子比控制溶出后铝酸钠溶液的分子比控制在在1.25左右，以减小溶液中游离苛性碱浓度。左右，以减小溶液中游离苛性碱浓度。高碳酸碱浓度。高碳酸碱浓度。溶液中溶液中Na2Oc浓度保持不大于浓度保持不大于30g/L，是溶液组成，是溶液组成位于苛化曲线上部位于苛化曲线上部CaCO3平衡区。平衡区。低温度溶出。低温度溶出。在不显著影响赤泥沉降速度的条件下采取偏低的溶出在不显著影响赤泥沉降速度的条件下采取偏低的溶出温度温度78-82。二段磨溶出工艺。二段磨溶出工艺。采用两段湿磨溶出，快速分离赤泥，缩短赤泥采用两段湿磨溶出，快速分离赤泥，缩短赤泥与溶液的接触时间，以减少原硅酸钙的分解。与溶液的接触时间，以减少原硅酸钙的分解。总复习总复习基本原理和方法：基本原理和方法：赤泥分离洗涤的步骤赤泥分离洗涤的步骤:总复习总复习基本原理和方法：基本原理和方法：l赤泥浆液稀释赤泥浆液稀释l沉降分离沉降分离l赤泥反向洗涤赤泥反向洗涤l粗液控制过滤粗液控制过滤拜耳法赤泥浆液稀释的作用拜耳法赤泥浆液稀释的作用:l降低铝酸钠溶出液的浓度，便于晶降低铝酸钠溶出液的浓度，便于晶种分解种分解l降低铝酸钠溶液的黏度，加速赤泥降低铝酸钠溶液的黏度，加速赤泥沉降分离沉降分离l促使铝酸钠溶液进一步脱硅促使铝酸钠溶液进一步脱硅l有利于稳定沉降槽的操作有利于稳定沉降槽的操作 氧化铝生产中硅的危害氧化铝生产中硅的危害l引起引起Al2O3和和Na2O的损失：的损失：水和铝硅酸钠水和铝硅酸钠（Na2OAl2O32SiO2nH2O）水化石榴石水化石榴石（3CaOAl2O3xSiO2yH2O）l影响氢氧化铝产品质量，不利于电解铝所用原料的要求：影响氢氧化铝产品质量，不利于电解铝所用原料的要求：产品中产品中SiO2含量高，与电解质中的含量高，与电解质中的AlF3反应生成反应生成SiF4，造成电解质损失和环境污染造成电解质损失和环境污染l生产设备和运输管道产生结疤现象：生产设备和运输管道产生结疤现象：结疤部位：溶出工序、分解工序、蒸发工序及各工序间结疤部位：溶出工序、分解工序、蒸发工序及各工序间 的连接管道或设备的连接管道或设备 结疤危害：降低传热系数，堵塞管道，增加能耗和清理结疤危害：降低传热系数，堵塞管道，增加能耗和清理 工作工作l影响赤泥的沉降分离：增大赤泥量，形成极分散的细悬浮体影响赤泥的沉降分离：增大赤泥量，形成极分散的细悬浮体总复习总复习在熟料溶出过程中，粗液中的在熟料溶出过程中，粗液中的SiO2主要来源于主要来源于-2CaOSiO2与与NaOH、Na2CO3和和NaAl(OH)4反应，而使较多的反应，而使较多的SiO2进入溶液。进入溶液。粗液中粗液中Al2O3浓度约浓度约120g/L，SiO2为为4.5-6g/L（溶液硅量指数为（溶液硅量指数为20-30），比），比SiO2平衡浓度高出许多倍，这些平衡浓度高出许多倍，这些SiO2是极不稳定的，由于是极不稳定的，由于在溶液中是过饱和的，分解时大部分析出进入氢氧化铝产品，影响在溶液中是过饱和的，分解时大部分析出进入氢氧化铝产品，影响产品质量。产品质量。因此，铝酸钠分解前必须设置专门的脱硅过程，使溶液中硅尽可能因此，铝酸钠分解前必须设置专门的脱硅过程，使溶液中硅尽可能转变为固相从铝酸钠溶液中分离出来。经过脱硅净化处理的铝酸钠转变为固相从铝酸钠溶液中分离出来。经过脱硅净化处理的铝酸钠溶液的硅量指数一般要求大于溶液的硅量指数一般要求大于400，浮游物不大于，浮游物不大于0.012克克/升。升。碱石灰烧结法铝酸钠溶液脱硅的目的碱石灰烧结法铝酸钠溶液脱硅的目的总复习总复习碱石灰烧结法脱硅流程：碱石灰烧结法脱硅流程：“两段脱硅流程两段脱硅流程”一段脱硅：不添加石灰，使溶液中一段脱硅：不添加石灰，使溶液中SiO2成为成为水合铝硅酸钠水合铝硅酸钠结晶析出，结晶析出，脱硅后溶液脱硅后溶液A/S为为400左右左右二段脱硅：添加石灰，使溶液中二段脱硅：添加石灰，使溶液中SiO2成为成为水化石榴石水化石榴石结晶析出，脱硅结晶析出，脱硅后溶液后溶液A/S达到达到1000-1500左左 工业上为了减少工业上为了减少CaO和和Al2O3的损失，通常在一段的损失，通常在一段脱硅将大部分的脱硅将大部分的SiO2成为水合铝硅酸钠分离后，再添加成为水合铝硅酸钠分离后，再添加石灰使剩余的石灰使剩余的SiO2呈水化石榴石进行深度脱硅。呈水化石榴石进行深度脱硅。总复习总复习铝酸钠溶液晶种分解过程的机理铝酸钠溶液晶种分解过程的机理 在工业生产条件下，分解过程就是在添加大量晶种的条件下进行在工业生产条件下，分解过程就是在添加大量晶种的条件下进行的分解反应。的分解反应。Al(OH)Al(OH)4 4-+xAl(OH)+xAl(OH)3 3(x+1)Al(OH)3+OH-但铝酸钠溶液中的种分过程不只是单纯的晶种长大，同时还有一但铝酸钠溶液中的种分过程不只是单纯的晶种长大，同时还有一些其它极为复杂的物理化学变化，其中包括：些其它极为复杂的物理化学变化，其中包括：氢氧化铝晶体的长大，氢氧化铝晶体的长大，氢氧化铝晶种的附聚，次生晶核的形成，氧化铝晶粒的破裂和磨损氢氧化铝晶种的附聚，次生晶核的形成，氧化铝晶粒的破裂和磨损。分解过程，这些作用往往同时发生，只是不同的条件下发生的程度不分解过程，这些作用往往同时发生，只是不同的条件下发生的程度不同。氢氧化铝的粒度分布就是这些作用综合的结果。同。氢氧化铝的粒度分布就是这些作用综合的结果。总复习总复习晶种分解温度制度：晶种分解温度制度：温度直接影响铝酸钠溶液的稳定性，分解速温度直接影响铝酸钠溶液的稳定性，分解速度，分解率以及氧化铝粒度。所以温度是晶种分解的重要因素之一。度，分解率以及氧化铝粒度。所以温度是晶种分解的重要因素之一。工业上生产砂状氧化铝，通常采用将铝酸钠溶液工业上生产砂状氧化铝，通常采用将铝酸钠溶液逐渐冷却的变逐渐冷却的变温分解制度温分解制度，即分解初期较快地降温，分解后期则降慢。这有，即分解初期较快地降温，分解后期则降慢。这有利于在较高的分解率的条件下，获得质量较好的氢氧化铝。利于在较高的分解率的条件下，获得质量较好的氢氧化铝。生产砂状氧化铝的拜耳法厂，分解初温一般控制在生产砂状氧化铝的拜耳法厂，分解初温一般控制在70-8570-85，末温，末温 为为60 60。总复习总复习铝酸钠溶液碳酸化分解的原理：铝酸钠溶液碳酸化分解的原理：铝酸钠溶液碳酸化分解是铝酸钠溶液碳酸化分解是同时存在气、液、固三相的多相反应过程。同时存在气、液、固三相的多相反应过程。CO2为铝酸钠溶液吸收，使苛性碱中和为铝酸钠溶液吸收，使苛性碱中和 NaOH+CO2=Na2CO3+H2O氢氧化铝的析出氢氧化铝的析出 NaAl(OH)4=NaOH+Al(OH)3 水合铝硅酸钠的结晶析出水合铝硅酸钠的结晶析出水合碳铝酸钠的生成和破坏，并在碳酸化分解终了时沉淀析出水合碳铝酸钠的生成和破坏，并在碳酸化分解终了时沉淀析出 2 Na2CO3+2Al(OH)3=Na2OAl2O32CO22H2O+NaOH 碳酸化分解氢氧化铝结晶形成同晶种分解一样包括四个过程：碳酸化分解氢氧化铝结晶形成同晶种分解一样包括四个过程：次生晶核的生成，次生晶核的生成，Al(OH)3晶粒的破裂与磨蚀，晶粒的破裂与磨蚀，Al(OH)3晶体的长晶体的长大和大和Al(OH)3晶粒的附聚。晶粒的附聚。总复习总复习碱石灰烧结法中，为获得粒度较粗、强度较大和杂质含量碱石灰烧结法中，为获得粒度较粗、强度较大和杂质含量低的氢氧化铝，在碳酸化分解过程应采取的措施：低的氢氧化铝，在碳酸化分解过程应采取的措施：将粗液充分脱硅，并根据其硅量指数控制适当的分解率。精液的硅量指将粗液充分脱硅，并根据其硅量指数控制适当的分解率。精液的硅量指数越高，可以达到的分解率也越高。数越高，可以达到的分解率也越高。在较高的温度下进行碳分。提高分解温度，有利于氢氧化铝晶体的长大，在较高的温度下进行碳分。提高分解温度，有利于氢氧化铝晶体的长大，减少其吸附碱和氧化硅的能力，便于分离洗涤。减少其吸附碱和氧化硅的能力，便于分离洗涤。采用纯度高、浓度高的采用纯度高、浓度高的CO2气体进行碳酸化，分解速度快，分解时间短，气体进行碳酸化，分解速度快，分解时间短，分解槽产能高；分解槽产能高；CO2与与Na2O起中和反应及起中和反应及Al(OH)3结晶析出所放出的热量，结晶析出所放出的热量，足以维持碳酸化过程在较高温度下进行，有利于足以维持碳酸化过程在较高温度下进行，有利于Al(OH)3粒度长大。粒度长大。在碳分前期强烈搅拌溶液，后期则降低搅拌强度。搅拌可使溶液成分均在碳分前期强烈搅拌溶液，后期则降低搅拌强度。搅拌可使溶液成分均匀，避免局部碳酸化，并有利于晶体长大，得到粒度较粗和碱含量较低匀，避免局部碳酸化，并有利于晶体长大，得到粒度较粗和碱含量较低的氢氧化铝。搅拌可以减轻碳分槽内的结垢和沉淀。的氢氧化铝。搅拌可以减轻碳分槽内的结垢和沉淀。添加适量晶种。预先往精液中添加一定数量的晶种，在碳酸化分解初期添加适量晶种。预先往精液中添加一定数量的晶种，在碳酸化分解初期不致生成分散度大，吸附能力强的氢氧化铝，减少它对不致生成分散度大，吸附能力强的氢氧化铝，减少它对SiO2的吸附，所得的吸附，所得氢氧化铝的杂质含量减少而晶体结构和粒度组成也有改善。氢氧化铝的杂质含量减少而晶体结构和粒度组成也有改善。总复习总复习拜耳法和碱石灰烧结法的异同拜耳法和碱石灰烧结法的异同相同点：均属于碱法生产氧化铝，它们生产氧化铝的基本过程相同。相同点：均属于碱法生产氧化铝，它们生产氧化铝的基本过程相同。总复习总复习铝矿石铝矿石铝酸钠铝酸钠浆液浆液碱处理碱处理分离分离铝酸钠铝酸钠溶液溶液赤泥赤泥(Fe、Ti、Si等杂质等杂质)分离分离分解分解Al(OH)3焙烧焙烧Al2O3母液母液 蒸发蒸发循环母液循环母液拜耳法和碱石灰烧结法的异同拜耳法和碱石灰烧结法的异同不同点：不同点：总复习总复习从原料角度从原料角度从原理角度从原理角度从流程角度从流程角度从能耗角度从能耗角度从产品质量角度从产品质量角度从经济成本角度从经济成本角度第五章第五章 铝土矿中氧化铝的溶出铝土矿中氧化铝的溶出已知：已知：矿石组成：矿石组成：A%，S矿矿%，T%，C矿矿%循环母液：循环母液：nk g/L，a g/L石灰：石灰：添加量为干矿石量的添加量为干矿石量的w%，C灰灰%，S灰灰%赤泥中碱硅比：赤泥中碱硅比：Na2O:SiO2=b%Al2O3实际溶出率：实际溶出率：A配料分子比：配料分子比：MR每吨铝土矿需要的循环母液量每吨铝土矿需要的循环母液量拜耳法生产氧化铝的配料计算拜耳法生产氧化铝的配料计算L/O/G/OThank You!L/O/G/O演讲完毕，谢谢观看！