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氧化铝的生产方法

发布日期: 2019-06-14 10:26:08    阅读量(120)    作者:张红

生产氧化铝的方法大致可以分为碱法、酸法、酸碱联合法和热法。但在工业上得到应用的只有碱法。

一、碱法

碱法生产氧化铝就是用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿,使矿石中的氧化铝和喊反应制成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质及大部分硅则成为不溶性的化合物进入赤泥中。与赤泥分离后的铝酸钠溶液经净化处理后可以分解析出氢氧化铅,将氢氧化铝与碱液分离,并经过?#21561;?#21644;锻烧,得到产品氧化铝。分离氢氧化铝后的溶液称为母?#28023;?#21487;以用来处理下一批铝土矿,因而也称为循环母液。

碱法生产氧化铝工艺又分为拜耳法、烧结法和拜耳烧结联合法等多种流程。

(1) 拜耳法。

拜耳法?#30722;?#22320;利化学家K.J.拜耳在1889~1892年提出。一百多年来它已经有了许多改进,但仍习惯沿用拜耳法这个名称。

拜耳法生产氧化铝是用苛性碱溶液在高温高压下溶出铝土矿中的氧化铝制得铝酸钠溶?#28023;?#38109;酸钠溶液净化后经过降温、添加氢氧化铝?#20998;幀?#25605;拌分解析出氢氧化铝晶体,分解后的母液经蒸发再循环溶出下一批铝土矿,析出的氢氧化铝经焙烧得到氧化铝产品。

拜耳法的特点是:仅适合处理铝硅比大于7的铝土矿,尤其是铝硅比大于的铝土矿;流?#30899;?#21333;,能耗低,成本低;产?#20998;?#22495;好,纯度高。

(2) 烧结法。

烧结法是1858年法国人勒·萨特里提出的。碱石灰烧结法的基本原理是:使炉料中的氧化物经过高温烧结转变为铝酸钠、铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钙,水或稀碱液溶出时,铝酸钠溶解进入溶?#28023;?#38081;酸钠水解为氢氧化钠和氢氧化铁沉淀,而原硅酸钙和钛酸钙不溶成为泥渣,分离去除泥渣后,得到铝酸钠溶?#28023;?#20877;通入CO2进行碳酸化分解,析出氢氧化铝,碳分母液经蒸发浓缩后可返回配料烧结,循环使用。氢氧化铝经焙烧得到氧化铝。

碱石灰烧结法的特点:适合于低铝硅比矿石,A/S为3~6;流?#35848;?#26434;,能耗高,成本高。

(3) 联合法。

拜耳法和碱石灰烧结法是?#22771;?#24037;业上生产氧化铝的主要方法,各有优缺点,当生产规模较大时,采用拜耳法和烧结法的联合生产流程,可以兼有两种方法的优点而消除其缺点,取得比单一方法更好的经济效果,同时可以更充分地利用铝矿资源。联合法可分为并联、串联和混联三?#21482;?#26412;流程,主要适用于处理中低品位的铝土矿。

上述三种工艺对矿石质量的要求如表1所示。

表1不同氧化铝工艺对矿石质置的要求

二、酸法

该法是用硝酸、硫酸、盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应铝盐的酸性水溶?#28023;缓?#20351;这些铝盐或水合物晶体(通过蒸发结晶)或碱式铝盐(水解结晶)从溶液中析出,也可用碱中和这些铝盐水溶?#28023;?#20351;其以氢氧化铝?#38382;?#26512;出。煅烧氢氧化铝、各种铝盐的水合物或碱式铝盐,便得到氧化铝。

酸法溶出与碱法不同,原料中的二氧化硅大多数情况下几乎不进入溶液。氧化铁多少要进入溶液一些,需用特殊方法分离溶液中的铁,因而要损失氧化铝和碱。碱金属和碱土金属的氧化物与酸作用,生成工业价值不大的盐类。因此,酸法主要适用于处理低铁无碱的硅酸盐矿物。

三、酸碱联合法

酸碱联合法是先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不?#22771;?#27687;化铝,?#32531;?#20877;用碱法(拜耳法)处理。其实质是用酸法除硅,碱法除铁。

四、热法

热法适于处理高硅高铁铝矿,其实质是在电炉或高炉内进行矿石的还原熔炼,同时获得硅铁合金(或生铁)与含氧化铝的炉渣,两者借密度差分开后,再用碱法从炉渣中提取氧化铝。

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