鋁土礦實際(ji)上(shang)(shang)是(shi)(shi)指工(gong)業(ye)(ye)上(shang)(shang)能(neng)利用的(de),以(yi)三水鋁(lv)石、一(yi)水軟鋁(lv)石或一(yi)水硬鋁(lv)石為主要礦物所組成的(de)礦石的(de)統(tong)稱(cheng)。它的(de)應用領域(yu)有金(jin)屬(shu)和非金(jin)屬(shu)兩個方(fang)面。金(jin)屬(shu)鋁(lv)是(shi)(shi)世界上(shang)(shang)僅次(ci)于(yu)鋼鐵的(de)第二(er)重要金(jin)屬(shu),1995年世界人均消費量(liang)達到(dao)3.29kg。由于(yu)鋁(lv)具(ju)有比重小、導電導熱性(xing)好、易(yi)于(yu)機(ji)械加工(gong)及其(qi)他許多(duo)優良性(xing)能(neng),因而廣泛應用于(yu)國(guo)民經濟各部門。全世界用鋁(lv)量(liang)最大的(de)是(shi)(shi)建筑、交(jiao)通運輸和包裝部門,占鋁(lv)總(zong)消費量(liang)的(de)60%以(yi)上(shang)(shang)。鋁(lv)是(shi)(shi)電器工(gong)業(ye)(ye)、飛機(ji)制(zhi)造工(gong)業(ye)(ye)、機(ji)械工(gong)業(ye)(ye)和民用器具(ju)不可缺少(shao)的(de)原材料(liao)。
一、堿法
堿法工藝流程文字說明:
堿法生產氧化鋁,是用堿(NaOH或Na2CO3)來處理鋁礦石,使鋁礦石中的氧化鋁轉變成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質和絕大部分的硅則形成不溶解的化合物,將不溶解的殘渣(常含有大量氧化鐵,呈紅色,習慣上稱為赤泥。)與溶液分離,經洗滌后棄去或綜合利用,以回收其中的有用組分。純凈的鋁酸納溶液在合適的條件下分解析出氫氧化鋁,經與母液分離、洗滌后進行焙燒,得到氧化鋁產品。分解母液可循環使用,處理另一批礦石。
堿(jian)法生產(chan)氧化(hua)鋁(lv)又分為拜(bai)(bai)耳法、燒(shao)(shao)結法和拜(bai)(bai)耳法-燒(shao)(shao)結法聯合法等多種流程。
1 拜耳法 拜耳法是一種工業上廣泛使用的從鋁土礦生產氧化鋁的化工過程。由K.J.Bayer于1889-1892年提出的,一百多年來它已經有了許多改進。它適用于處理低硅鋁礦,尤其是在處理三水型鋁土礦時,具有流程簡單,作業方便,產品質量高,經濟效益高等特點。
拜耳法基本原理:用濃氫氧化鈉溶液將鋁土礦中的氧化鋁水合物轉化為鋁酸鈉,通過稀釋和添加氫氧化鋁晶種使氫氧化鋁重新析出,剩余的鋁酸鈉溶液也叫母液重新用于處理下一批鋁土礦,實現了連續化生產。下圖為拜耳法生產氧化鋁的基本工藝流程圖,每個工廠由于條件不同,可能采用的工藝流程會稍有不同,但原則上它們沒有本質的區別。
從拜(bai)耳法(fa)生產(chan)(chan)的(de)基(ji)本工(gong)藝流程,可以把整個(ge)生產(chan)(chan)過程大(da)致(zhi)分(fen)(fen)為如下主要的(de)生產(chan)(chan)工(gong)序:原(yuan)礦漿制備、高壓溶(rong)出(chu)(chu)、溶(rong)出(chu)(chu)礦漿的(de)稀釋(shi)及赤泥的(de)分(fen)(fen)離和洗滌、晶種分(fen)(fen)解、氫氧(yang)化鋁分(fen)(fen)級(ji)與洗滌、氫氧(yang)化鋁焙燒(shao)、母(mu)液(ye)蒸(zheng)發及一(yi)水蘇打(da)苛化等,具體流程如下圖所(suo)示。
2 燒結法
堿石灰燒結法的基本原理是,使爐料中的氧化物經過高溫燒結轉變為鋁酸鈉(Na2O·Al2O3)、鐵酸鈉(Na2O·Fe2O3)、原硅酸鈣(2CaO·SiO2)和鈦酸鈣(CaO·TiO2)用水或稀堿液溶出時,鋁酸鈉溶解進入溶液,鐵酸鈉水解為NaOH和Fe2O3·H2O沉淀,而原硅酸鈣和鈦酸鈣不溶成為泥渣,分離除去泥渣后,得到鋁酸鈉溶液,再通入CO2進行碳酸化分解,便析出Al(OH)3,而碳分母液(主要成分為Na2CO3)經蒸發濃縮后可返回配料燒結,循環使用。Al(OH)3經過焙燒即為產品Al2O3。
堿石灰燒結法(fa)的特點:a適合于低A/S礦,A/S3~6;b流(liu)程(cheng)復雜、能耗高(gao)、成本(ben)高(gao);c產(chan)品質量(liang)較拜耳(er)法(fa)低。
3 聯合法
拜耳法和堿石灰燒結法是目前工業上生產氧化鋁的主要方法,它們各有其優缺點和運用范圍。而當生產規模較大時,采用拜耳法和燒結法的聯合生產流程,可以兼有兩種方法的優點,而消除其缺點,取得比單一的方法更好的經濟效果,同時可以更充分利用鋁礦資源。聯合法可分為并聯、串聯和混聯三種基本流程,它主要適用于A/S7~9的中低品位鋁土礦。
我國鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)資源特點是高鋁(lv)高硅(gui)的中低(di)品(pin)位(wei)的一(yi)水硬鋁(lv)石(shi)(shi)礦(kuang)(kuang),采(cai)用的生產(chan)(chan)方法(fa)(fa)是燒結法(fa)(fa)和聯(lian)合法(fa)(fa),聯(lian)合法(fa)(fa)中的拜耳(er)法(fa)(fa)(溶(rong)出溫度(du)高,苛(ke)性鈉(na)濃度(du)大)也(ye)不(bu)同于國外(wai)處理三水鋁(lv)石(shi)(shi)型鋁(lv)土礦(kuang)(kuang)的拜耳(er)法(fa)(fa)(溶(rong)出溫度(du)低(di),苛(ke)性鈉(na)濃度(du)小),所以,我國氧化鋁(lv)生產(chan)(chan)與國外(wai)相比能(neng)耗高,成本高。


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