工艺基础部分13395.docx

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1、氧化铝铝制取工工基础础知识目 录录第一篇 氧化化铝生产产工艺第一章 氧化铝生生产基本本原理第一节 概述第二节 氧化铝生生产方法法第三节 铝酸钠溶溶液第二章 原料制备备第一节 概述第二节 配矿第三节 磨矿第四节 拜耳法配配料第五节 烧结法配配料第六节 石灰煅烧烧及石灰灰乳制备备第三章 熟料烧结结第一节 概述第二节 熟料烧结结的原理及工艺艺第三节 煤粉燃烧烧与制备第四节 硫在氧化化铝生产产过程中中的危害害及排硫硫方法第五节 影响熟料料窑产量量和质量量的因素素第六节 降低熟料料烧结热热耗的途途径第四章 溶出第一节 烧结法熟熟料溶出出第二节 拜耳法铝铝土矿溶溶出第五章 液固分离离第一节 概述第二节 沉

2、降第三节 过滤第四节 赤泥分离离与洗涤涤第五节 氢氧化铝铝分离与与洗涤第六章 脱硅第一节 烧结法脱脱硅第二节 拜耳法脱脱硅第七章 铝酸钠溶溶液分解解第一节 概述第二节 铝酸钠溶溶液的晶晶种分解解第三节 铝酸钠溶溶液的碳碳酸化分分解第八章 氢氧化铝铝焙烧第一节 概述第二节 氢氧化铝铝的焙烧原理理及工艺艺第三节 焙烧过程程对氧化化铝质量量的影响响第四节 焙烧炉燃燃料及燃燃烧第九章 母液蒸发发第一节 概述第二节 母液蒸发发的原理及工艺艺第三节 蒸发器结结垢的生生成及清清除第四节 碳酸钠的的苛化及及回收第十章 氧化铝生生产的主主要技术术经济指指标第一节 氧化铝生生产的主主要消耗耗指标第二节 降低氧化化

3、铝生产产消耗的途径第三节 资源的综综合利用用第二篇氧氧化铝生生产设备备第十一章章 固体输输送设备备第一节 带式输送送机第二节 链式输送送机第三节 螺旋输送送机第四节 斗式提升升机第五节 翻车机第六节 堆料机、取取料机和和堆取料料机第七节 气力输送送设备第十二章章 流体输输送设备备第一节 泵第二节 气体输送送设备第十三章章 磨矿及及分级设设备第一节 球磨机第二节 分级设备备第十四章章 煅烧设设备第一节 石灰竖炉炉第二节 回转转窑第三节 焙烧炉第十五章章 液固分分离设备备第一节 沉降槽第二节 过滤设备备第十六章章 压力容容器第一节 压力容器器基础第二节 氧化铝生生产中的的压力容容器第十七章章除尘尘

4、设备第一节 旋风除尘尘器第二节 袋式除尘尘器第三节 静电除尘尘器第十八章章 其其他相关关设备第一节 各类槽体体第二节 降温设备备第三节 主要阀体体第三篇综综合基础础知识第十九章章 安全及及环境保保护第一节 安全操作作基础知知识第二节 安全用电电基础知知识第三节 环境保护护第四节 职业健康康与劳动动保护第二十章章相关法法律、法法规知识识第一节 劳动法第二节 安全生产产法第三节 环境保护护相关法法律法规规第二十一一章 管理理知识第一节 生产管理理第二节 技术管理理第三节 质量管理理第二十二二章 职业道道德第一篇 氧氧化铝生生产工艺艺第一章 氧化铝铝生产原原理第一节 概述述一、氧化化铝工业业发展概概

5、况18588年吕查得里里提出了铝土矿矿苏打烧结结法生产产氧化铝铝的方法法。由于于在烧结结过程中中铝土矿矿中的AAl2O3、SiiO2与苏打打反应生生成不溶溶性的铝铝硅酸钠钠，造成成氧化铝铝和苏打打的大量量损失。118800年由米米尤列尔尔提出往往苏打、铝铝土矿炉炉料中添添加石灰灰石，使使得烧结结过程不不生成或或很少生生成铝硅硅酸钠，大大大减少少了氧化化铝和苏苏打的损损失，后又改改为添加加石灰，以以至发展展成为今今天的碱碱石灰灰烧结法法，这一方方法是目目前处理理高硅铝铝土矿生生产氧化化铝的主主要工业业生产方方法。11889918992年奥奥地利人人K.JJ.拜耳耳发明了了用苛性性碱溶液液直接浸浸

6、出铝土土矿生产产氧化铝铝的方法法，为氧氧化铝的的大规模模生产和和迅速发发展开辟辟了道路路。此法法用在处处理低硅硅铝土矿矿，特别别是处理理三水铝铝石型优优质铝土土矿，其其经济效效果优于于其它生生产方法法。烧结法和和拜耳法法是目前前工业生产产氧化铝铝的主要要方法。国外生产产氧化铝铝绝大多多数采用用拜耳法法，少数数采用烧烧结法或或拜耳-烧结串串（并）联法。中国结合自己的资源情况，首创了拜耳-烧结混联法，极大地提高了氧化铝的总回收率。随着生产技术的不断提高，石灰拜耳法、选矿拜耳法等一些新的生产方法不断被应用到生产中来。我国氧化铝工业发展非常迅速，从1954年山东铝厂投产后，又相继建成了郑州铝厂、贵州铝

7、厂、山西铝厂、中州铝厂和平果铝厂等，近几年来，原有各氧化铝厂的生产规模在不断扩大，新建和拟建的氧化铝厂也在不断增加。二、氧化化铝和氧氧化铝水水合物（一）氧氧化铝存在于自自然界中中的氧化化铝称为为刚玉（Al2O3），是在火山爆发过程中形成的。它在岩石中呈无色的结晶，也可与其它氧化物杂质（氧化铬和氧化铁等）染（形）成带色的结晶，红色的叫红宝石，蓝色的叫蓝宝石。工业氧化化铝是各各种氧化化铝水合合物经加加热分解的的脱水产产物，按照它它们的生生成温度度可以分分为低温温氧化铝铝和高温温氧化铝铝两类。通常电解解炼铝用用的氧化铝铝是Al2O3和All2O3的混合合物。All2O3它属于于六角晶晶系，由由于有完

8、完整坚固固的晶格格，所以以它是所所有氧化化铝同质质异晶体体中化学学性质最最稳定的的一种，在在酸或碱碱液中不不溶解。Al2O3属于立方晶系，Al2O3具有很大的分散性，化学性质较为活泼，易与酸或碱溶液作用。（二）氧氧化铝水水合物氧化铝水水合物是是构成自自然界各各种类型型铝土矿矿的主要要成分。结晶的的氧化铝铝水合物物通常按按所含结结晶水数数目不同同，分为为三水型型氧化铝铝和一水水型氧化化铝两类类。目前前认为三三水型氧氧化铝的的同类异异晶体包包括：三三水铝石石、拜耳耳石和诺诺水铝石石（或称称新三水水铝石）。一一水型氧氧化铝的的同类异异晶体则则包括一一水软铝铝石和一一水硬铝铝石。除上述结结晶的氧氧化铝

9、水水合物外外，还有有一种结结晶不完完善或低低结晶氧氧化铝水水合物称称之为铝铝胶。如如拟薄水水铝石和和无定型型铝胶其其结晶都都不完善善，它们们都属于于铝胶类类。氧化铝水水合物的的分类、命命名及表表示符号号列于表表11中。表111氧化铝铝水合物物的分类类及其表表示符号号类别组成名称常用符号号三水型氧氧化铝Al2OO33H2O三 水 铝 石石Al(OOH)3或Al2O33H2O拜耳 石All(OH)3或All2O33H2O诺 水 铝 石石AAl(OH)3或Al2O33H2O2O一水型氧氧化铝Al2OO3H2O一水软铝铝石AllOOHH或Al2O3H2O一水硬铝铝石AllOOHH或Al2O3H2O铝

10、胶Al2OO3nH2O拟薄水铝铝石All2O3nH2O（n=1.42.00）无定型铝铝胶Al2OO3nH2O（nn=35）三、铝电电解生产产用氧化化铝铝电解生生产用氧氧化铝主主要由All2O3和All2O3所组成成。氧化化铝的质质量直接接影响所所得金属属铝的纯纯度和铝铝电解生生产的技技术经济济指标。因因此，作作为铝电电解生产产原料的的氧化铝铝对其化化学纯度度和物理理性质都都有一定定的要求求。（一）氧氧化铝的的化学纯纯度成品氧化化铝除主主要成分分是All2O3外，往往往含有有少量的的SiOO2、Fee2O3、Naa2O和HH2O等杂杂质。电解用氧氧化铝必必须具有有较高的的化学纯纯度。如如果其中中

11、含有比铝更更正电性性元素的的氧化物物杂质（如如：Fee2O3、SiO2、TiiO2、V2O5等），这这些元素素在电解解过程中中将首先先在阴极极析出而而使铝的的质量降降低。SSiO2还会与与氟化盐盐反应，生成的SiF4则是有毒气体既污染环境又造成氟的损失。如果其中含有比铝更负电性元素的氧化物（如碱金属及碱土金属Na2O等），则与电解质作用，改变了电解质的正常组成，不利于电解操作。氧化铝中中残存的的结晶水水以灼减减表示，它也是是有害杂杂质。因因为水与与电解质质中的AAlF3作用而而生成HHF，造造成了氟氟盐的损损失，并并且污染染了环境境。此外外，当灼灼减高或或吸湿后后的氧化化铝与高高温熔融融的电解

12、解质接触触时，则则会引起起电解质质爆溅，危危及操作作人员的的安全。氧化铝质质量的分分级根据据标准YSS/7227419998分为四个等等级。如如表12所示示。表122氧化铝铝质量等等级标准准级别牌号Al2OO3（%）SiO22（%）Fe2OO3（%）Na2OO（%）灼减（%）一级Al2OO3198.60.0020.0020.5501.00二级Al2OO3298.40.0040.0030.6601.00三级Al2OO3398.30.0060.0040.6651.00四级Al2OO3498.20.0080.0050.7701.00（二）氧氧化铝的的物理性性质用于表征征氧化铝铝物理性性质的指指标有：

13、安息角角、Al2O3含量、容容重、粒粒度和比比表面积积以及磨磨损指数等。1.安息息角安息角是是指物料料在光滑滑平面上上自然堆堆积的倾倾角。安息息角较大大的氧化化铝在电电解质中中较易溶溶解，在在电解过过程中能能够很好好的覆盖盖于电解解质结壳壳上，飞飞扬损失失也较小小。2.Al2O3含量氧化铝中中All2O3含量反反映了氧氧化铝焙焙烧程度度，焙烧烧程度越越高，All2O3含量越越多，氧氧化铝的的吸湿性性随着All2O3含量的的增多而而变差。所所以，电电解用的的氧化铝铝要求含含一定数数量的All2O3。但Al2O3在电解解质中的的溶解性性能较All2O3差。3.容重重氧化铝的的容重是是指在自自然状态

14、态下单位位体积物物料的重重量。通通常容重重小的氧氧化铝有有利于在在电解质质中的溶溶解。4.粒度度粒度是指指物料的的粗细程程度。氧氧化铝的的粒度必必须适当当，粒度度过粗在在电解质质中溶解解速度慢慢，甚至至沉淀；过细则则容易飞飞扬损失失。5.比表表面积比表面积积是指单单位质量物料料的总表表面积(外表面面积与内内孔表面面积之和和)。它是表示示物质活活性高低低的一个个重要指指标。比比表面积积大的氧氧化铝在在电解质质中溶解解性能好好，活性性大，但但易吸湿湿。6.磨损损指数所谓磨损损指数是指氧化铝铝在特定定的测定定条件下下磨撞后后，试样样中-444粒级含含量改变变的百分分数。磨磨损指数是表表征氧化化铝强度

15、度的一项项物理指指标。根据氧化化铝的物物理性质质通常又又可将氧氧化铝分分为砂状状、面粉粉状和中中间状三三种类型型。这三三种类型型的氧化化铝在物物理性质质上有较较大的差差别。砂砂状氧化化铝具有有平均粒粒度较粗粗，粒度组成成比较均均匀，细细粒子和和过粗颗颗粒都较较少、比表面面积大、强度高高、流动性性好等特特点。而而面粉状状氧化铝铝的特点点则是细细粒子含含量多、平均粒粒径小、比表面面积小、强度低低、流动性性差，煅烧烧程度高高于砂状状氧化铝铝。而中中间状氧氧化铝的的物理性性质介于于二者之之间。四、铝土土矿及其其它铝矿矿石（一）铝铝土矿地壳中铝铝的平均均含量为为8.7%左右，折折合成氧氧化铝为为16.4

16、%，仅仅次于氧氧和硅居居于第三三位，在金属属元素中中位于第第一位。由于铝的化学性质活泼，它在自然界只以化合物状态存在。地壳中的含铝矿物约有250种左右，其中约40%是各种铝硅酸盐，最重要的含铝矿物只有1415种，而铝土矿就是目前氧化铝生产的主要矿石资源，世界上生产的氧化铝95%左右是从铝土矿中提炼出来的。铝土矿是是一种组组成复杂杂、化学成成分变化化很大的的矿石。其其主要含含铝矿物物为三水水铝石、一一水软铝铝石和一一水硬铝铝石，其次还还含有不不同数量量的其它它矿物。根根据铝土土矿中含含铝矿物存在在的形态态不同将将铝土矿矿分为三三水铝石石、一水水软铝石石、一水水硬铝石石及混合合型（铝石）四种类类型

17、，我国多数数地区的的铝土矿矿属于一水硬硬铝石型型铝土矿矿。根据铝铝土矿的的成因又又可把它它分为红红土型铝铝土矿、沉积型型铝土矿矿、岩溶型型铝土矿矿、堆集型型铝土矿矿四大类类。从根根本上讲讲，无论论铝土矿矿的化学学组成还还是其矿矿物组成成都取决决于铝土土矿矿床床的成因因类型。评价铝土土矿的质质量不仅仅看它的的化学成成分、铝硅比比的高低低，而且且还要看看铝矿的的类型。铝铝土矿中中氧化铝铝的含量量通常在在45%75%之间。铝铝土矿中中的二氧氧化硅是是碱法（尤尤其是拜拜耳法）生生产氧化化铝过程程中最有有害的杂杂质。我我们把铝铝土矿中中的氧化化铝与二二氧化硅硅的重量量之比值值称为铝铝土矿的的铝硅比比，以

18、符符号A/S表示示。氧化化铝生产产要求铝铝土矿铝铝硅比和和氧化铝铝含量越越高越好好，因为为这两项项要求对对氧化铝铝厂技术术经济指指标影响响很大。处处理铝硅硅比低的的铝土矿矿较处理理铝硅比比高的铝铝土矿在在工艺上上要复杂杂得多，并并且单位位产品的的投资及及生产成本本要高。铝土矿的的类型对对氧化铝铝的可溶溶性影响响较大。三三水铝石石最易溶溶于苛性碱溶溶液,一水软软铝石次次之，一一水硬铝铝石最难难溶，有有资料表明明用苛性性碱溶液液溶出澳澳大利亚亚的三水水铝石一水软软铝石混混合型矿矿溶出温温度2445、1155g/l苛性碱碱浓度，溶溶出时间间只需77分钟，用我国国一水硬硬铝石型型矿在2245、2400

19、g/l苛性碱碱浓度下下需要1150分分钟。铝土矿的的外观和和物理化化学性质质变化很很大，因因其矿物物组成和和化学成成分不同同而异，三水铝石型多呈松散碎屑状，而一水硬铝石主要为石质块状，矿石结构有土状、致密状与豆鲕状。铝土矿可以具有从白色到赭色之间的很多颜色。一般含铁高的呈红色，含铁低的呈灰白色、黄褐色及褐色，硬度变动于19之间。我国铝土土矿资源源较为丰丰富，其其特点是是高铝、高高硅、低低铁，大大部分为为一水硬硬铝石型型铝土矿矿，铝硅硅比多数数在4.077.0之间间，在10.00以上的的优质铝铝土矿较较少。我国几处处铝土矿矿的化学学成分如如表13所示示。表133 我我国几处处铝土矿矿的化学学组成

20、产地铝硅比化 学学 组组 成成Al2OO3SiO22TiO22Fe2OO3山 东东河 南南（）河 南南（）河 南南（）山 西西（）山 西西（）广 西西贵 州州（）贵 州州（）3.49.3887.7113.8774.7335.2669.77.3229.35555.0070.77960.22562.0065.8864.7757.55469.1170.9916.007.5557.81116.00413.9912.335.9229.4557.5992.53.33.63.0333.13.03.5443.1883.76612.003.1229.72.01.54.419.0051.6112.255(二)其其

21、它铝矿矿石除铝土矿矿外，已已用于工工业生产产的铝矿矿石有明明矾石和和霞石。明矾石矿矿的主要要成份是是明矾石石(NaaK)2SO4Al2(SOO4)34Al(OOH)33。霞石(NNaK)2OAl2O32SiiO2经常与长长石、磷磷灰石等等矿物伴伴生，经经选矿后后所得霞霞石精矿矿氧化铝铝含量虽虽低，但但可综合合利用以以生产氧氧化铝、碱碱和水泥泥。高岭土和和粘土是是分布最最广泛的的含铝原原料，其其主要成成份都是是Al2O32SiiO22H2O。由于于其氧化化铝含量量低，氧氧化硅含含量高，目目前还没没有比较较经济的的生产方方法用其其作为生生产氧化化铝的原原料。第二节氧氧化铝生生产方法法一、氧化化铝生

22、产产方法概概述氧化铝生生产过程程就是从从铝矿石石中提取取氧化铝铝使之与与杂质分分离的过过程。自然界中中的铝矿矿石及含含铝原料料的类型型繁多，同同一类型型的铝土土矿中各各种杂质质的含量量又各有有差异。为为了最经经济地生生产氧化化铝，对对不同的的铝矿必必须采用用不同的的生产方方法，已经提提出的生生产氧化化铝的方方法大致致可分为为碱法、酸酸法、酸酸碱联合合法、电电热法、高高压水化化学法等等几种。（一）碱碱法生产产氧化铝铝碱法生产产氧化铝铝就是用用碱（NNaOHH或Naa2CO3）处理理铝土矿矿，使矿矿石中的的氧化铝铝和碱反反应制成成铝酸钠钠溶液。矿矿石中的的铁、钛钛等杂质质和绝大大部分的的二氧化化硅

23、则成成为不溶溶性的化化合物进进入固体体残渣中中。因为为这种残残渣被氧氧化铁染染成砖红红色，故故称为赤赤泥。与与赤泥分分离后的的铝酸钠钠溶液经经净化处处理后，可可以分解解析出氢氢氧化铝铝(Al(OH)3)，将All(OH)3与溶液分离离并经过过洗涤和和焙烧后后，即获获得产品品氧化铝铝。分离离Al(OH)3后的溶液称为为母液，可可以用来来处理下下一批矿矿石，因因而也称称为循环环母液。碱法生产产氧化铝铝按生产产过程的的特点，又分为为拜耳法法、烧结结法和拜拜耳-烧烧结联合合法（包包括并联联、串联联、混联联联合法法等），目目前工业业上普遍遍采用碱碱法生产产氧化铝铝。（二）酸酸法生产产氧化铝铝酸法生产产氧

24、化铝铝就是用用硫酸、盐盐酸、硝硝酸等无无机酸处处理铝矿矿石，得得到该酸酸的铝盐盐水溶液液，然后后用碱中中和这些些盐的水水溶液，析出氢氧化铝，焙烧氢氧化铝得到氧化铝。用酸法处处理铝矿矿石时，存存在于矿矿石中的的铁、钛钛、钒、铬铬等杂质质与酸作作用进入入溶液中中，这不不但引起起酸的消消耗，而且它它们与铝铝盐的分分离是困困难的，氧氧化硅绝绝大部分分成为不不溶物进进入残渣渣与铝盐盐分离，但但有少量量成为硅硅胶进入入溶液，所所以铝盐盐溶液还还需要进进一步脱脱硅，而而且需要要昂贵的的耐酸设设备。用用酸法处处理分布布很广的的高硅低低铝矿，如如粘土、高高岭土、煤煤矸石和和煤灰在理论上是是可行的，在铝土土矿资源

25、源缺乏的的情况下下可以采采用此法法。（三）电电热法生生产氧化化铝电热法生生产氧化化铝是在在电炉中中熔炼铝铝矿石和和碳的混混合物，使使矿石中中的氧化化铁、氧氧化硅、氧氧化钛等等杂质还还原，形形成硅合合金。氧氧化铝呈呈熔融状状态的炉炉渣而上上浮，由由于比重重不同而而分离，所所得氧化化铝渣再再用碱法法处理从从中提取取氧化铝铝，此法适适合于处处理高硅硅高铁的的铝土矿。随着铝工工业的迅迅速发展展，生产产氧化铝铝的原料料来源在在不断扩扩大，新新的生产产氧化铝铝方法亦亦随之提提出，如处理理霞石和和高硅高高铁铝土土矿的高高压水化化学法及及添加还还原剂的的碱石灰灰烧结法法，还有有综合利利用明矾矾石的还还原焙烧烧

26、法和氨氨碱法等等等。二、拜耳耳法生产产氧化铝铝的原理理和基本本工艺流流程采用拜耳耳法生产产氧化铝铝已有1100多年的的历史，1100多多年来随着科科学的发发展、新新技术的的应用，这这一方法法已经有有了很大大的发展展和改进进。目前前，它仍是世世界上生生产氧化化铝的主主要方法法之一。拜拜耳法用用在处理理低硅铝铝土矿（一一般要求求A/SS7.0），特特别是用用在处理理三水铝铝石型铝铝土矿时时有流程程简单、作作业方便便、能量量消耗低低、产品品质量好好等优点点。现在在除了受受原料条条件限制制的某些些地区以以外，大大多数氧氧化铝厂厂都采用用拜耳法法生产氧氧化铝。拜拜耳法处处理一水水硬铝石石型铝土土矿时工工

27、艺条件件要苛刻刻一些。拜拜耳法最最主要的的缺点是是不能单单独地处处理氧化化硅含量量太高的的矿石，此此外，拜拜耳法对对赤泥的的处理也也很困难。（一）拜拜耳法生生产氧化化铝的原原理拜耳法生生产氧化化铝的原原理简述述如下：用苛性碱碱溶液在在一定温度、一定压力条件下下溶出铝铝土矿，氧化铝铝被溶出出制得铝铝酸钠溶溶液，铝酸钠钠溶液净净化后经过降温温、添加晶种种、搅拌拌分解析析出氢氧氧化铝，析出的的氢氧化化铝经分离、洗涤、焙焙烧后得到氧氧化铝。分解后后的母液（主主要成分分NaOOH）经蒸发再重新溶出出新的一一批铝土土矿，进进入下一一循环。氧氧化硅等等杂质成成为赤泥泥，经洗洗涤后外外排或用用于烧结结法配料料

28、。拜耳法的的实质也也就是下下述反应应在不同同条件下下的交替替进行：（二）拜拜耳法生生产氧化化铝的基基本流程程由于各地地铝土矿矿的矿物物成分和和结构的的不同以以及采用用的技术术条件各各有特点点，各个个工厂的的具体工工艺流程程也常有有差异。但作为为拜耳法法生产氧氧化铝其其基本的的流程主主要由原原矿浆制制备、溶溶出、溶出矿浆浆稀释及及赤泥分分离和洗洗涤、晶种分分解、氢氢氧化铝铝分级和和洗涤、氢氢氧化铝铝焙烧、母母液蒸发发及苏打打苛化等等工序组组成。拜拜耳法处处理一水水硬铝石石型铝土土矿的基基本流程程如图11所示。1、原矿矿浆制备备将铝土矿矿破碎到到符合要要求的粒粒度（如如果处理理一水硬硬铝石型铝土土

29、矿需加加适量的石石灰），与与含有游游离的NNaOHH的循环环母液按按一定的的比例配配合，送入湿湿磨内进进行细磨磨，制成成合格的的原矿浆浆。2、溶出出原矿浆经经预热后后进入压压煮器组组或管道道化溶出设设备，在在一定的的温度和压力下溶出出。铝土土矿内所所含氧化化铝与氧氧化钠反反应生成成铝酸钠钠进入溶溶液，而而氧化铁铁和氧化化钛以及及大部分分的二氧氧化硅等等杂质形形成固相相残渣即即赤泥。溶溶出所得得矿浆称称为溶出矿浆浆，经自自蒸发器器减压降降温后再再进行稀释。3、溶出出矿浆的的稀释及及赤泥的分离和洗洗涤溶出后的的矿浆氧氧化铝浓浓度较高，为了了便于赤赤泥分离离和下一一步的晶晶种分解解，首先先加入一一次

30、赤泥泥洗液将将溶出矿浆浆进行稀稀释，然然后利用用沉降槽槽进行赤赤泥与铝铝酸钠溶溶液的分分离。分分离后的的赤泥经经过多次次反向洗洗涤排至至赤泥堆堆场或送烧烧结法配配料。图11 拜耳法生产氧化铝基本工艺流程图精液补充苛性碱铝土矿破 碎湿 磨石灰溶出稀 释赤泥分离赤泥赤泥洗涤弃赤泥赤泥脱钠赤泥洗液蒸 发苏打苛化石灰乳粗液热水叶 滤热交换晶种分解氢氧化铝过滤氢氧化铝洗涤氢氧化铝焙烧氧化铝热水循环母液母液晶种氢氧化铝洗液碱液调配4、晶种种分解分离赤泥泥后的铝铝酸钠溶溶液生产产上称为为粗液，粗粗液经过过过滤净净化后制制得精液液，精液液在降温温、添加晶晶种、搅拌条件件下进行分分解，结结晶析出出氢氧化化铝。5

31、、氢氧氧化铝的的分级与与洗涤分解后所所得氢氧氧化铝浆浆液进行行分级、过过滤，细细粒作晶晶种，粗粗粒经洗洗涤后送送焙烧制制得氧化化铝，分分离后的母液经经热交换换器预热热送去蒸蒸发，氢氢氧化铝铝洗液送送稀释。6、氢氧氧化铝焙焙烧氢氧化铝铝含有部部分附着着水和结结晶水，经过焙烧炉高温焙烧脱水并进行一系列的晶相转变制得含有一定Al2O3和Al2O3的产品氧化铝。7、母液液蒸发和和苏打苛苛化预热后的的母液经经蒸发、补加NNaOHH调配后得到合合乎浓度度要求的的循环母母液，返回湿湿磨溶出出下一批批矿石。在母液蒸蒸发过程程中会有有一部分分Na22CO3nH2O结晶析析出，为为了回收收这部分分碱，将将Na22

32、CO3.nH2O用水溶解解后加石石灰乳进行苛苛化，苛苛化回收收液返回回蒸发。三、烧结结法生产产氧化铝铝的原理理和基本本工艺流流程拜耳法只只适宜处处理低硅硅优质铝铝土矿，而而处理高高硅铝土土矿是不不经济的的，这是是由于矿矿石中的的SiOO2在溶出出时有一一部分转转变为含含水铝硅硅酸钠需需要消耗耗苛性碱碱和造成成氧化铝铝的损失失，而硅硅含量越越高进入入溶液中中的硅就就越多。碱石灰烧烧结法是是处理高高硅铝土土矿行之之有效的的生产方方法。特特别是我我国一水水硬铝石石型铝硅硅比低于于4的矿矿石，采采用烧结结法生产产更为有有利。(一)碱碱石灰烧烧结法生生产氧化化铝的原原理将铝土矿矿与一定定量的纯纯碱、石石

33、灰(或或石灰石石)配成成炉料在在高温下下烧结，使使氧化硅硅与氧化化钙反应应生成不不溶于水水的原硅硅酸钙（2CaaOSiOO2），氧化化铁与氧氧化钠反反应生成成可以水水解的铁铁酸钠（Na2OFe2O3）。而氧氧化铝与与氧化钠钠反应生生成可溶溶于水的的铝酸钠钠（Na2OAl2O3）；将烧烧结产物物(通常常称为熟熟料)用用稀碱溶溶液溶出出时铝酸酸钠（NNa2OAl2O3）便进入入溶液，铁酸钠（NNa2OFe2O3）水解释放出碱碱（NaaOH），而氧化铁以水合物形态与原硅酸钙（2CaOSiO2）等形成固体杂质，溶出浆液经沉降分离得到粗液和固体杂质（俗称赤泥），赤泥经多次洗涤后外排；粗液经脱硅、净化得到

34、纯净的铝酸钠溶液，一部分进行碳酸化分解，一部分进行晶种分解，得到氢氧化铝和分解母液，氢氧化铝分离后经洗涤、焙烧得到成品氧化铝，碳分母液经蒸发后返回配料，种分母液作为脱硅的调整液。碱石灰灰烧结法法的特点是能能处理高硅硅铝土矿矿，还能处理霞石石和拜耳耳法赤泥泥，但由由于其杂质含量量增加，不不仅增大大了物料料流量和和加工费费用，而而且使熟熟料品位位和质量量变差，溶溶出困难难，技术术经济指指标较差差，通常常要求碱碱石灰烧结结法所处处理的物物料铝硅硅比应在在3.00以上。(二)碱碱石灰烧烧结法生生产氧化化铝基本本工艺流流程以铝土矿矿为原料料的碱石灰烧烧结法生生产氧化化铝工艺艺基本流流程图如如12所示示。

35、热水石灰碱 粉碳分蒸发母液发母液种分蒸石灰石煅烧洗液赤泥洗涤生料浆制备熟料烧结氧化铝氢氧化铝焙烧氢氧化铝洗涤氢氧化铝分离赤泥赤泥堆场种分母液二氧化碳图1-2 烧结法基本工艺流程图铝土矿熟料溶出赤泥分离粗液脱硅无烟煤硅渣分离精液种分精液碳分调整液制备种分母液蒸发碳分母液碳分母液蒸发硅渣晶种碱石灰灰烧结法法生产氧氧化铝主主要工序序有：生料浆浆制备、熟熟料烧结结、熟料料溶出、赤赤泥分离离及洗涤涤、粗液液脱硅、硅渣分离、精液碳酸化分解和晶种分解、氢氧化铝分离及洗涤、母液蒸发、氢氧化铝焙烧等。1.生料料浆的制制备将铝土矿矿、石灰灰(或石石灰石)、碱粉粉、无烟烟煤及碳碳分蒸发发母液按按一定的的比例，送送入

36、原料料磨磨成成料浆，经经料浆槽槽调配成成合格生生料浆。2.熟料料烧结熟料烧结结过程通通常在回回转窑内内进行。调调配合格格的生料料浆送入入窑内在在1200013000的高温温作用下下发生一一系列的的物理化化学变化化，生成成以Na2OAl2O3、Naa2OFe2O3和2CCaOSiOO2物相为为主的固熔熔体，冷却后后成为灰褐色的块状或粒状状物料即即为熟料。3.熟料料溶出熟料破碎碎到合乎乎要求的的粒度后后用稀碱碱溶液(生产上上称调整整液)在在湿磨内内进行粉粉磨溶出，其中Naa2OAl2O3溶解、Na2OFe2O3水解后，All2O3和Naa2O进入溶液液成为铝铝酸钠溶溶液，而而不溶于于水的22CaO

37、OSiOO2和水解后后的Fee2O3nH2O等杂质质成为固固相赤泥泥。4.赤泥泥分离及及洗涤为了减少少Al2O3和Na2O二次反反应的化学损损失，赤赤泥和铝铝酸钠溶溶液必须须进行快快速分离离；为了了回收赤赤泥附液液中所带带走的NNa2O和All2O3，必须将赤赤泥进行行多次反反向洗涤涤后再排排入堆场场。5.粗液液脱硅在熟料溶溶出过程程中，22CaOOSiOO2不可避避免地与与溶液反反应，使使溶出后后的铝酸酸钠溶液液中含有有一定量量的SiiO2，生产产上称为为粗液。粗粗液中的的SiOO2在以后后的碳酸酸化分解解过程中中又将随随氢氧化化铝一同同析出，这样就会使产品质量降低，为了保证产品的质量，粗液

38、必须进行专门的脱硅处理，使溶液中的SiO2含量达到指标要求，脱硅后的浆液经液固分离净化后得到的铝酸钠溶液称之为精液，产出的固体物料称之为硅渣，硅渣中含有相当数量的Na2O和Al2O3，需要返回配料加以回收。6.精液液分解烧结法精精液的分分解包括括碳酸化化分解（简简称碳分分）和晶晶种分解解（简称称种分）。碳酸化分分解是指指在分解解槽中通通入COO2气体，使使铝酸钠钠溶液分分解析出出氢氧化化铝。随随着氧化化铝生产产技术的的不断进进步，目目前碳分分生产已已由单槽槽碳分逐逐步改为为连续碳碳分，即即精液在在几个分分解槽内内连续流流动，各各槽内根根据生产产技术要要求，同同时连续续通入不不同量的的CO22气

39、体，精精液在流流动的过过程中不不断分解解，最终终使出料料槽的分分解率达达到合格格要求。晶种分解解是精液液在降温温、添加加晶种、搅搅拌条件件下进行行分解，结结晶析出出氢氧化化铝。7.蒸发发碳分母液液除少部分分供溶出出调整液液外，大部部分经蒸蒸发浓缩缩到一定定浓度后后返回配配制生料料浆。种分母液液经蒸发发浓缩达达到要求求的浓度度后，送送脱硅用用以调整整铝酸钠钠溶液的k。在联合合法工艺艺中，也也可部分分送拜耳耳法补碱碱。8.氢氧氧化铝焙焙烧分离、洗洗涤后的的氢氧化化铝，经经过焙烧烧得到氧化铝铝。四、 联联合法基基本工艺艺流程根据铝土土矿化学学成份与与矿物组组成以及及其它条条件的不不同，拜拜耳法与与烧

40、结法法可以组组成并联联、串联联和混联联三种流流程，都都已用于于工业生生产。各各种联合合流程在在工艺上都都有自已已的特点点。(一)拜拜耳-烧烧结并联联法在并联法法中，拜拜耳法和和烧结法法是两个个平行的的生产系系统，拜拜耳法处处理高品品位铝土土矿，烧烧结法处处理低品品位铝土土矿或霞霞石。烧烧结法的的溶液汇汇入拜耳耳法，补补充拜耳耳法系统统的碱损损失。并联法的的主要优优点：（1）可可以在处处理优质质铝土矿矿的同时时处理一一些高硅硅铝土矿，充充分利用用矿石资资源。（22）拜耳耳法析出出的碳酸酸钠直接接送往烧烧结法系系统配料料，从而而取消了了它的苛苛化工序序以及苛苛化后稀稀碱液的的蒸发过过程。析析出的碳

41、碳酸钠所所吸附的的大量有有机物可可在烧结结过程中中烧掉，减减轻有机机物在拜拜耳法流流程中的的积累和和危害，当当矿石中中碳酸盐盐和有机机物含量量较高时尤尤为重要要。（33）生产产过程中中的全部部碱损失失都用较较便宜的的碳酸钠补充。（44）烧结结法溶液液k低，汇汇入拜耳耳法溶液液后有利利于制取取砂状氧氧化铝。并联法的的主要缺缺点:(1)工艺流流程较为为复杂。(2)烧结法的溶液汇入拜耳法流程，补充了拜耳法系统的碱损失，但会造成拜耳法系统的循环液量增加。（3）如果烧结法系统的产能仅限于补偿拜耳法系统的碱损失，其产能只能占到总产能的1015%。随着氧化化铝生产产技术的的不断进进步，一些企企业烧结结法系统

42、统的溶液液仅部分汇入入拜耳法法系统，或者完全不不汇入拜拜耳法系系统，烧烧结法系系统可以以相对独独立运行行，使烧结结法产能能的比例例大幅提提高。（二）拜拜耳-烧烧结串联联法对于中等等品位的的铝土矿矿（例如如铝硅比比为5.077.0的一一水铝石石矿）或或品位虽虽然较低但较为易溶溶的三水水铝石型型矿，采采用串联联法往往往比纯烧结法法或纯拜拜耳法经经济效果果更好。该该法是先先以较简简单的拜拜耳法处处理矿石石，提取取其中大大部分AAl2O3，然后后再用烧烧结法回回收拜耳耳法赤泥泥中的Al2O3和碱，所得到铝酸钠钠溶液补补入拜耳耳法系统统。串联法具具有并联法的的一些主主要优点点，此外外由于矿矿石经过过拜耳

43、法法与烧结结法两次次处理，Al2O3的总回收率高，碱耗降低。而矿石中大部分Al2O3是由投资和生产成本都较低的拜耳法提取的，每吨产品的熟料量比单纯的烧结法大为减少，总成本降低。同时对于拜耳法的溶出条件和要求也可以适当放宽，产品质量也高于烧结法。串联法的的缺点是是：（11）烧结结过程能能否顺利利进行以以及熟料料质量的的好坏是是串联法法的关键键，而单纯以以拜耳法法赤泥作作为炉料料进行烧烧结往往往又比较困困难。另另外，当当矿石中中Fe22O3含量过过低时，在在烧结法法系统需需要解决决补铁的的问题。而而矿石中中Fe22O3含量过过高则又又会使赤赤泥炉料料的烧结结性能变变差。（22）拜耳耳法和烧烧结法两

44、两个系统统的平衡衡和整个个生产的的均衡稳稳定受两两系统互互相影响响的程度度比并联联法大，给给生产控控制带来来一定困困难。（三）拜拜耳-烧烧结混联联法混联法生生产氧化化铝，是是在串联联法基础础上结合合我国铝铝土矿资资源的特特点所创创造的氧氧化铝生生产工艺艺。目前我国国混联法法生产氧氧化铝工工艺是：以串联联法为主主，兼有有在烧结结法系统统中添加加部分高高硅铝矿矿石来稳稳定烧结结法的工工艺技术术条件，并并充分发发挥拜耳耳法与烧烧结法两部分分的生产产能力。在这种种工艺流流程中，拜拜耳法系系统处理理低硅铝铝矿石，烧烧结法系系统处理理拜耳法法赤泥，进进一步回回收其剩剩余的AAl2O3和Na2O，由此此达到

45、碱碱耗低、氧化化铝回收收率高的的目的；同时，烧烧结法系系统还能能处理一一部分高高硅铝矿矿石，为为综合利利用矿石石资源创创造了条条件。拜拜耳法系系统用的的苛性碱碱由烧结结法系统统补充，有有利于降降低生产产成本。在混联联法中，拜拜耳法产产品含硅硅低、含铁高高，而烧烧结法产产品含硅硅高、含铁低低，这两两种产品品混合后后，互相相补充，能能产出较较优质的的氧化铝铝产品。多年生产产实践证证明，这这个方法法是适应应我国一一水硬铝铝石的难难溶和不不均一性性以及改改进低铝铝硅比赤赤泥烧结结问题的的较为经济合理理的生产产方法。而而且使碱碱耗与总总回收率率均已超超过国外外先进水水平，产产品质量量也较接接近世界界水平

46、。随着科科技的不不断发展展，拜耳耳法和烧烧结法也也在不断断发展和和完善，如管道化溶出、双流法溶出等工艺在拜耳法中的应用，选矿与拜耳法有机结合而形成的选矿拜耳法等；烧结法也在发展，如高铝硅比烧成、两组份烧成等。处理我国国一水硬硬铝石型铝土土矿，在在考虑资资源综合合利用、提提高氧化化铝产量量、降低低生产成成本的前前提下，采用混联法较有优势；而且，随生产技术的发展，混联法的拜耳和烧结两大系统也要分别强化与优化，使之有机地结合起来，形成向强化混联法的方向发展，充分发挥混联法的优势，最终达到提产降耗的目的。这种方法法的明显显缺点是是流程长长，单元元过程多多、单位产产品能耗耗相对较较高。第三节 铝酸钠钠溶液碱法生产产是现代代工业中中生产氧氧化铝的的主要方方法，其实质质是把铝铝土矿中中