拜耳法生产氧化铝的工艺流程-共4页.pdf

1 拜耳法生产氧化铝的工艺流程概述拜耳法生产氧化铝的工艺流程概述 拜耳法系奥地利拜耳（拜耳法系奥地利拜耳（K.J.BayerK.J.Bayer）于）于 18881888 年发明。其原理年发明。其原理是用苛性钠（是用苛性钠（NaOHNaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种化铝作晶种,经长时间搅拌经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净,并并在在 95095012001200温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液，蒸发浓缩后循环使用。后的溶液称为母液，蒸发浓缩后循环使用。拜耳法的简要化学反应如下：拜耳法的简要化学反应如下：由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以要提供不同的所以要提供不同的溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125125140140下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在 240240260260并并添加石灰（添加石灰（3 37 7）的条件下溶出。）的条件下溶出。现代拜耳法的主要进展在于：现代拜耳法的主要进展在于：设备的大型化和连续操设备的大型化和连续操作；作；生产过程的自动化；生产过程的自动化；节省能量，例如高压强化溶出和节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；流态化焙烧；生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图的需要。拜耳法的工艺流程见图 1 1。拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低，最低拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低，最低者每吨氧化铝的能耗仅者每吨氧化铝的能耗仅 31063106 千卡左右，碱耗一般为千卡左右，碱耗一般为 100100 公斤公斤左右（以左右（以 Na2CO3Na2CO3 计）。计）。拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的中的 SiO2SiO2 含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的 Al2O3Al2O3 与与SiO2SiO2 含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，SiO2SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2OAl2O31.7SiO2nH2O)(Na2OAl2O31.7SiO2nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每公，随同赤泥排出。矿石中每公斤斤 SiO2SiO2 大约要造成大约要造成 1 1 公斤公斤 Al2O3Al2O3 和和 0.80.8 公斤公斤 NaOHNaOH 的损失。铝的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。2 主要生产原理及过程主要生产原理及过程 2.1 预脱硅与铝硅比的提高预脱硅与铝硅比的提高 拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的中的 SiO2SiO2 含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的 Al2O3Al2O3 与与SiO2SiO2 含量的重量比来表示。通常采用预脱硅的方法来降低含量的重量比来表示。通常采用预脱硅的方法来降低 SiO2SiO2的含量，进而提高铝硅比。的含量，进而提高铝硅比。预脱硅是在预脱硅是在 9595 一一 100100的温度工况条的温度工况条件下，使铝土矿与苛性碱配成的原矿浆在脱硅槽中停留件下，使铝土矿与苛性碱配成的原矿浆在脱硅槽中停留 8-108-10 小小时，使铝土矿中高岭石溶解并生成铝硅酸钠时，使铝土矿中高岭石溶解并生成铝硅酸钠，最终降低，最终降低 Si02Si02 的含的含量。主要方程式有：量。主要方程式有：AL203.2Sioz.2H20+6NaOH+aqAL203.2Sioz.2H20+6NaOH+aq -2NaAL-2NaAL (OH)(OH)4+2Na2HZSi04l+aq4+2Na2HZSi04l+aq xNa2H2S104+2NaALxNa2H2S104+2NaAL (OH)(OH)4+aq4+aq -Na20.AL203S102.nH20+2xNaOH+aq-Na20.AL203S102.nH20+2xNaOH+aq 反应生成物反应生成物 NaALNaAL (OH)4(OH)4。在一定的苛性钠浓度和温度下，可以。在一定的苛性钠浓度和温度下，可以稳定存在稳定存在,形成铝酸钠溶液，经过这一反应就可以将铝土矿中大形成铝酸钠溶液，经过这一反应就可以将铝土矿中大部分的部分的 AL203AL203，提取出来，进入铝酸钠溶液。，提取出来，进入铝酸钠溶液。2.2 铝酸钠溶液的制得铝酸钠溶液的制得 铝土矿的溶出过程一般是在高压（高温）条件下进行的。铝土矿的溶出过程一般是在高压（高温）条件下进行的。高压溶出的目的：用循环母液（苛性碱溶液）迅速将铝土矿中高压溶出的目的：用循环母液（苛性碱溶液）迅速将铝土矿中的的 Al2O3 溶入，制成铝酸钠溶液。反应方程式如下：溶入，制成铝酸钠溶液。反应方程式如下：Al2O3（1 或或 3）H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH)4+aq 这是溶出过程的主反应。这是溶出过程的主反应。2.3 溶液与赤泥的分离溶液与赤泥的分离 赤泥是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物。在拜耳法赤泥是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物。在拜耳法流程中，铝土矿经破碎后，和石灰、循环母液一起进入湿磨，流程中，铝土矿经破碎后，和石灰、循环母液一起进入湿磨，制成合格矿浆。矿浆经预脱硅之后预热至溶出温度进行溶出。制成合格矿浆。矿浆经预脱硅之后预热至溶出温度进行溶出。溶出后的矿浆再经过自蒸发降温后进入稀释及赤泥（溶出后的溶出后的矿浆再经过自蒸发降温后进入稀释及赤泥（溶出后的固相残渣）的沉降分离工序。自蒸发过程产生的二次汽用于矿固相残渣）的沉降分离工序。自蒸发过程产生的二次汽用于矿浆的前期预热。沉降分离后，赤泥经洗涤进入赤泥堆场，而分浆的前期预热。沉降分离后，赤泥经洗涤进入赤泥堆场，而分离出的粗液送往叶滤。离出的粗液送往叶滤。2.4 氢氧化铝的析出氢氧化铝的析出 在铝酸钠溶液中加入氢氧化铝作晶种，是因为晶体可以产生在铝酸钠溶液中加入氢氧化铝作晶种，是因为晶体可以产生凝聚现象，以便最大限度节约时间的析出氢氧化铝并且提高氢凝聚现象，以便最大限度节约时间的析出氢氧化铝并且提高氢氧化铝的产量；同时，氢氧化铝晶体可以对发生的化学反应平氧化铝的产量；同时，氢氧化铝晶体可以对发生的化学反应平衡造成影响，由于凝聚反应优先发生，所以析出的氢氧化铝大衡造成影响，由于凝聚反应优先发生，所以析出的氢氧化铝大于消耗的氢氧化铝。于消耗的氢氧化铝。2.4 氧化铝的制得氧化铝的制得 将析出的氢氧化铝晶体洗净将析出的氢氧化铝晶体洗净,并在并在 95095012001200温度下煅温度下煅烧，便可以得到烧，便可以得到氧化铝的成品。氧化铝的成品。3 主要设备及工作原理主要设备及工作原理