氧化鋁生產(chǎn)工藝教學(xué)(拜耳法)

1、L/O/G/O氧化鋁生產(chǎn)工藝氧化鋁生產(chǎn)工藝 金會(huì)心金會(huì)心 晶種分解過(guò)程晶種分解過(guò)程溶出過(guò)程溶出過(guò)程 分解得到的母液，經(jīng)蒸分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用發(fā)濃縮后在高溫下可用來(lái)溶出新的一批鋁土礦來(lái)溶出新的一批鋁土礦拜耳法是由拜耳法是由K.J.K.J.拜耳拜耳1889-18921889-1892年提出而命名。用年提出而命名。用于處理高鋁硅比鋁土礦，特別是三水鋁石型鋁土于處理高鋁硅比鋁土礦，特別是三水鋁石型鋁土礦，流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量好，得以廣泛應(yīng)用礦，流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量好，得以廣泛應(yīng)用實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理拜耳法的原理用用Na

2、OHNaOH溶液溶出鋁土溶液溶出鋁土礦所得到的鋁酸鈉溶液礦所得到的鋁酸鈉溶液在添加晶種，不斷攪拌在添加晶種，不斷攪拌的條件下，溶液中的氧的條件下，溶液中的氧化鋁便呈氫氧化鋁析出化鋁便呈氫氧化鋁析出Al2O3(1或或3)H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq溶出溶出分解分解第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)3060200MR=3.40拜耳法生產(chǎn)拜耳法生產(chǎn)AlAl2 2OO3 3的四個(gè)組要工序的四個(gè)組要工序MR=1.65鋁土礦的溶出鋁土礦的溶出鋁酸鈉溶液的稀釋鋁酸鈉溶液的稀釋晶種分解晶種分解分解母液蒸發(fā)分解母液蒸發(fā)拜耳法

3、循環(huán)從鋁土礦的溶出開(kāi)始，拜耳法循環(huán)從鋁土礦的溶出開(kāi)始，溶出初溫為溶出初溫為3030，終溫為，終溫為200200。在此溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)溶出、稀釋分在此溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)溶出、稀釋分解、蒸發(fā)過(guò)程。解、蒸發(fā)過(guò)程。ABA A點(diǎn)：循環(huán)母液的組成點(diǎn)點(diǎn)：循環(huán)母液的組成點(diǎn)ABAB線：溶出線線：溶出線BCBC線：稀釋線線：稀釋線CDCD線：分解線線：分解線DADA線：蒸發(fā)線線：蒸發(fā)線拜耳循環(huán)：拜耳循環(huán)：ABCDAABCDA至至Al2O3H2OCD至至Al2O33H2O第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)實(shí)際生產(chǎn)中與拜耳法循環(huán)的理想過(guò)程有差別實(shí)際生產(chǎn)中與拜耳

4、法循環(huán)的理想過(guò)程有差別實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程存在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程存在NaNa2 2OO和和AlAl2 2OO3 3的化學(xué)損失和機(jī)械損失的化學(xué)損失和機(jī)械損失溶出時(shí)因水分的蒸發(fā)和凝聚使溶液濃度改變?nèi)艹鰰r(shí)因水分的蒸發(fā)和凝聚使溶液濃度改變晶種分解過(guò)程添加的晶種帶入母液使溶液的分子比有所提高晶種分解過(guò)程添加的晶種帶入母液使溶液的分子比有所提高 因此實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的拜耳循環(huán)各線段偏離理想位置，因此實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的拜耳循環(huán)各線段偏離理想位置，每次循環(huán)后必須補(bǔ)充所損失的堿，才能使母液的組成回復(fù)每次循環(huán)后必須補(bǔ)充所損失的堿，才能使母液的組成回復(fù)到循環(huán)開(kāi)始點(diǎn)到循環(huán)開(kāi)始點(diǎn)A A點(diǎn)，然后繼續(xù)進(jìn)行下一次循環(huán)。點(diǎn)，然后繼續(xù)進(jìn)行下一次循環(huán)。

5、第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程)/()()()()(645. 12ONaamamttMRMRMRMRE)/()()()()(608. 0AOamamttMRMRMRMRN拜耳法的循環(huán)效率拜耳法的循環(huán)效率循環(huán)效率循環(huán)效率E是指一噸是指一噸Na2O 在一次拜在一次拜耳循環(huán)中所產(chǎn)出的耳循環(huán)中所產(chǎn)出的Al2O3的量（噸）的量（噸）循環(huán)堿量循環(huán)堿量N是指生產(chǎn)一噸是指生產(chǎn)一噸Al2O3 在循環(huán)母在循環(huán)母液中所必須含有的堿量（不包括堿損失）液中所必須含有的堿量（不包括堿損失）循環(huán)效率是分析拜耳法的作業(yè)效果循環(huán)效率是分析拜耳法的作業(yè)效果和改革途徑的重要指標(biāo)和改革途徑的重要指

6、標(biāo)循環(huán)效率和循環(huán)堿量循環(huán)效率和循環(huán)堿量呈互為倒數(shù)關(guān)系呈互為倒數(shù)關(guān)系NE第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的基本流程拜耳法的基本流程原礦漿制備原礦漿制備高壓溶出高壓溶出溶出礦漿的稀釋及溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌赤泥的分離洗滌晶種分解晶種分解 氫氧化鋁的分離與洗滌氫氧化鋁的分離與洗滌氫氧化鋁煅燒氫氧化鋁煅燒種分母液的蒸發(fā)及種分母液的蒸發(fā)及一水碳酸鈉的苛化一水碳酸鈉的苛化第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)原礦漿制備原礦漿制備原礦漿制備：原礦漿制備：是把拜耳法生產(chǎn)氧是把拜耳法生產(chǎn)氧化鋁所用的原料，如鋁土礦、石灰、

7、循化鋁所用的原料，如鋁土礦、石灰、循環(huán)母液等按一定的比例配制出化學(xué)成分、環(huán)母液等按一定的比例配制出化學(xué)成分、物理性能都符合物理性能都符合溶出溶出要求的原礦漿。要求的原礦漿。l原礦漿制備要求：原礦漿制備要求：參與化學(xué)反應(yīng)的物料要有一定細(xì)度參與化學(xué)反應(yīng)的物料要有一定細(xì)度參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)之間要有一定參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)之間要有一定的配比和均勻混合的配比和均勻混合原礦漿制備是氧化原礦漿制備是氧化鋁生產(chǎn)的第一道工鋁生產(chǎn)的第一道工序，也是重要的工序，也是重要的工序，影響著氧化鋁序，影響著氧化鋁的溶出率、赤泥沉的溶出率、赤泥沉降性能、種分分解降性能、種分分解率以及氧化鋁產(chǎn)量率以及氧化鋁產(chǎn)量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。等

8、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程從母液蒸發(fā)工序送來(lái)的蒸發(fā)母液，通過(guò)堿液泵送到管磨從母液蒸發(fā)工序送來(lái)的蒸發(fā)母液，通過(guò)堿液泵送到管磨與按比例分配下料的鋁土礦，石灰及干燥的堿粉一道進(jìn)入磨機(jī)桶體與按比例分配下料的鋁土礦，石灰及干燥的堿粉一道進(jìn)入磨機(jī)桶體進(jìn)行濕磨，管磨產(chǎn)出的原礦漿通過(guò)輸送系統(tǒng)輸送到料漿槽。進(jìn)行濕磨，管磨產(chǎn)出的原礦漿通過(guò)輸送系統(tǒng)輸送到料漿槽。第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程高壓溶

9、出高壓溶出是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序之一。影是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序之一。影響拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。響拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。溶出目的：溶出目的：將鋁土礦中的氧化鋁水合物溶解成鋁酸鈉溶液，并使溶將鋁土礦中的氧化鋁水合物溶解成鋁酸鈉溶液，并使溶液充分脫硅，避免過(guò)量液充分脫硅，避免過(guò)量SiO2影響產(chǎn)品質(zhì)量，且把苛性堿的消耗減至最影響產(chǎn)品質(zhì)量，且把苛性堿的消耗減至最少。少。工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)生產(chǎn)中一般采用循環(huán)母液來(lái)溶出鋁土礦，且添加石灰以加快氧一般采用循環(huán)母液來(lái)溶出鋁土礦，且添加石灰以加快氧化鋁水合物（特別是一水硬鋁石）的溶出速度?；X水合物（特別是一水硬鋁石）的溶出速度。溶出過(guò)

10、程的主要技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：溶出過(guò)程的主要技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：溶出溫度、溶出時(shí)間、溶出溫度、溶出時(shí)間、Al2O3溶出率、堿耗、熱耗等。溶出率、堿耗、熱耗等。溶出工藝及技術(shù)條件的確定取決于鋁土礦的化學(xué)成分和鋁溶出工藝及技術(shù)條件的確定取決于鋁土礦的化學(xué)成分和鋁土礦類(lèi)型土礦類(lèi)型第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程高壓溶出高壓溶出管道化溶出管道化溶出高壓釜溶出高壓釜溶出第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌赤泥是溶出鋁土礦赤泥是溶出鋁土礦后得到的泥渣后得到的泥渣溶出礦漿稀釋的目的溶出礦

11、漿稀釋的目的赤泥分離洗滌的目的赤泥分離洗滌的目的降低鋁酸鈉溶出的濃度，便于晶種分解降低鋁酸鈉溶出的濃度，便于晶種分解降低鋁酸鈉溶液的黏度，加速赤泥沉降分離。降低鋁酸鈉溶液的黏度，加速赤泥沉降分離。促使鋁酸鈉溶液進(jìn)一步脫硅促使鋁酸鈉溶液進(jìn)一步脫硅有利于穩(wěn)定沉降槽的操作有利于穩(wěn)定沉降槽的操作高壓溶出后得到的是鋁酸鈉溶液和赤泥的混合漿液，為了獲得純高壓溶出后得到的是鋁酸鈉溶液和赤泥的混合漿液，為了獲得純堿的鋁酸鈉溶液，必須從溶液中分離出赤泥。堿的鋁酸鈉溶液，必須從溶液中分離出赤泥。分離后的赤泥附帶有一部分鋁酸鈉溶液，為了減少分離后的赤泥附帶有一部分鋁酸鈉溶液，為了減少Al2O3和和Na2O的損失，需

12、要對(duì)赤泥進(jìn)行洗滌。的損失，需要對(duì)赤泥進(jìn)行洗滌。第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程晶種分解晶種分解是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序之一。對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序之一。對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量以及全廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重大影響。量、產(chǎn)量以及全廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重大影響。晶種分解：晶種分解：就是將鋁酸鈉溶液降溫，增

13、大其過(guò)飽和度，再加入氫氧就是將鋁酸鈉溶液降溫，增大其過(guò)飽和度，再加入氫氧化鋁作晶種，并進(jìn)行攪拌，使其析出氫氧化鋁的過(guò)程?；X作晶種，并進(jìn)行攪拌，使其析出氫氧化鋁的過(guò)程。晶種分解晶種分解除得到氫氧化鋁外，同時(shí)得到分子比較高種分母液，作為除得到氫氧化鋁外，同時(shí)得到分子比較高種分母液，作為溶出鋁土礦的循環(huán)母液，從而構(gòu)成拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的閉路循環(huán)。溶出鋁土礦的循環(huán)母液，從而構(gòu)成拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的閉路循環(huán)。晶種分解過(guò)程的主要技術(shù)指標(biāo)：晶種分解過(guò)程的主要技術(shù)指標(biāo)：氧化鋁濃度、分子比、分解初氧化鋁濃度、分子比、分解初溫、終溫、種子比、分解時(shí)間等。溫、終溫、種子比、分解時(shí)間等。衡量分解過(guò)程效率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：

14、衡量分解過(guò)程效率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：種分分解率、分解槽單位種分分解率、分解槽單位產(chǎn)能，產(chǎn)能，Al(OH)3的質(zhì)量。砂狀氧化鋁要求的物理性能主要取決于種分過(guò)的質(zhì)量。砂狀氧化鋁要求的物理性能主要取決于種分過(guò)程的控制。程的控制。 第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程分解槽分解槽分解槽分解槽晶種分解晶種分解第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程分離目的：分離目的：經(jīng)種子分解或碳酸化分解得到的氫氧化鋁漿液，用過(guò)濾經(jīng)種子分解或碳酸化分解得到的氫氧化鋁漿液，用過(guò)濾設(shè)備將氫氧化鋁和母液分離，分離得到的氫氧化鋁一部分直接返回生設(shè)備將氫氧化鋁和母液分離，分離得

15、到的氫氧化鋁一部分直接返回生產(chǎn)流程，作種子分解的晶種，其余部分經(jīng)進(jìn)一步洗滌生產(chǎn)氫氧化鋁成產(chǎn)流程，作種子分解的晶種，其余部分經(jīng)進(jìn)一步洗滌生產(chǎn)氫氧化鋁成品。品。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：氫氧化鋁洗水量、料漿液固比，成品氫氧化鋁含氫氧化鋁洗水量、料漿液固比，成品氫氧化鋁含水率、過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能等。水率、過(guò)濾機(jī)產(chǎn)能等。氫氧化鋁的分離與洗滌氫氧化鋁的分離與洗滌洗滌目的：洗滌目的：氫氧化鋁漿液經(jīng)分離所得的氫氧化鋁濾餅仍含有一定量氫氧化鋁漿液經(jīng)分離所得的氫氧化鋁濾餅仍含有一定量的分解母液，必須加以洗滌，以回收的分解母液，必須加以洗滌，以回收Na2O和和Al2O3，并保證氫氧化鋁，并保證氫氧化鋁產(chǎn)品中產(chǎn)品中Na2

16、O含量符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。含量符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。 第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程平盤(pán)過(guò)濾機(jī)平盤(pán)過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)氫氧化鋁的分離與洗滌氫氧化鋁的分離與洗滌第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)氫氧化鋁煅燒氫氧化鋁煅燒煅燒目的：煅燒目的：是在一定溫度下把氫氧化鋁的附著水和結(jié)合水脫除，并是在一定溫度下把氫氧化鋁的附著水和結(jié)合水脫除，并發(fā)生分解反應(yīng)，形成氧化鋁，再進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)變，得到具有一定物理和發(fā)生分解反應(yīng)，形成氧化鋁，再進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)變，得到具有一定物理和化學(xué)性能的氧化鋁產(chǎn)品。化學(xué)性能的氧化鋁產(chǎn)品。

17、煅燒產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)：煅燒產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)：化學(xué)純度、灼減、化學(xué)純度、灼減、-Al2O3含量、粒度、安含量、粒度、安息角等。息角等。煅燒過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：煅燒過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：煅燒溫度、燃料消耗量、產(chǎn)量等。煅燒溫度、燃料消耗量、產(chǎn)量等。第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)氫氧化鋁煅燒氫氧化鋁煅燒 焙燒爐平面圖焙燒爐平面圖生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)焙燒爐生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)焙燒爐第四章第四章 拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理和基本工藝流程種分母液的蒸發(fā)及一水碳酸鈉的苛化種分母液的蒸發(fā)及一水碳酸鈉的苛化母液蒸發(fā)的目的：母液蒸發(fā)的目的：排除流程中多余的水分，保持循環(huán)系統(tǒng)中液量排

18、除流程中多余的水分，保持循環(huán)系統(tǒng)中液量的平衡，使母液蒸發(fā)濃縮到符合拜耳法溶出鋁土礦配制原礦漿的要求。的平衡，使母液蒸發(fā)濃縮到符合拜耳法溶出鋁土礦配制原礦漿的要求。同時(shí)排除溶液中的雜質(zhì)鹽類(lèi)，進(jìn)行苛化回收。同時(shí)排除溶液中的雜質(zhì)鹽類(lèi)，進(jìn)行苛化回收。一水碳酸鈉的苛化：一水碳酸鈉的苛化：鋁土礦中含有少量的碳酸鹽（如石灰石、菱鋁土礦中含有少量的碳酸鹽（如石灰石、菱鐵礦等）和鋁土礦溶出時(shí)加入的石灰中含有的少量石灰石鐵礦等）和鋁土礦溶出時(shí)加入的石灰中含有的少量石灰石(因煅燒不完因煅燒不完全全)與苛性堿作用生成的碳酸鈉，以及鋁酸鈉溶液中的與苛性堿作用生成的碳酸鈉，以及鋁酸鈉溶液中的NaOH吸收空氣吸收空氣中的中

19、的CO2也生成碳酸鈉，它們?cè)诜N分母液蒸發(fā)過(guò)程中以一水碳酸鈉結(jié)也生成碳酸鈉，它們?cè)诜N分母液蒸發(fā)過(guò)程中以一水碳酸鈉結(jié)晶析出。為減少苛性堿的消耗，需將這些碳酸鈉用石灰乳進(jìn)行苛化處晶析出。為減少苛性堿的消耗，需將這些碳酸鈉用石灰乳進(jìn)行苛化處理以回收苛性堿：理以回收苛性堿： Na2CO3H2O + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3 + H2O第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出氧化鋁的溶出行為：氧化鋁的溶出行為：鋁土礦所含氧化鋁水合物在溶出條件下與循鋁土礦所含氧化鋁水合物在溶出條件下與循環(huán)母液中的環(huán)母液中的NaOH作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。是鋁土

20、礦溶出過(guò)程的是鋁土礦溶出過(guò)程的主要反應(yīng)主要反應(yīng)Al2O3(1或或3)H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq溶出溶出分解分解鋁土礦類(lèi)型鋁土礦類(lèi)型溫度（溫度（）Na2O(g/L)Al2O3(g/L)分子比分子比MRMR三水鋁石三水鋁石1451101301.40一水軟鋁石一水軟鋁石2301101201.50一水硬鋁石一水硬鋁石2501201201.65鋁土礦類(lèi)型不同溶出條件不同鋁土礦類(lèi)型不同溶出條件不同鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)流體反應(yīng)物在主流體中通過(guò)固體顆粒表面的擴(kuò)散層的傳質(zhì)流體反應(yīng)物在主流體中通過(guò)固體顆粒表面的擴(kuò)散層的傳質(zhì)流體反應(yīng)物在固體表面的吸附流體反應(yīng)物在固體表面的吸附在

21、固體表面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在固體表面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)流體產(chǎn)物由固體表面上的解吸，并通過(guò)固體產(chǎn)物層向流體的擴(kuò)散流體產(chǎn)物由固體表面上的解吸，并通過(guò)固體產(chǎn)物層向流體的擴(kuò)散含氧化鋁礦物的表面被含大量游離含氧化鋁礦物的表面被含大量游離NaOH的循環(huán)母液所浸潤(rùn)的循環(huán)母液所浸潤(rùn)含氧化鋁礦物與含氧化鋁礦物與OH-相互作用生成鋁酸鈉相互作用生成鋁酸鈉鋁酸根離子通過(guò)在礦物表面上生成的擴(kuò)散層擴(kuò)散到整個(gè)溶液中鋁酸根離子通過(guò)在礦物表面上生成的擴(kuò)散層擴(kuò)散到整個(gè)溶液中去，而去，而OH-通過(guò)擴(kuò)散層擴(kuò)散到礦物的表面上來(lái)，使反應(yīng)繼續(xù)下去通過(guò)擴(kuò)散層擴(kuò)散到礦物的表面上來(lái)，使反應(yīng)繼續(xù)下去反應(yīng)的控制步驟：由最慢的步反應(yīng)的控制步驟：由最慢的

22、步驟決定著整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的速度驟決定著整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的速度第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)K常數(shù)常數(shù)A表面積，表面積，m2CNaOH苛性堿濃度苛性堿濃度,%T溶出溫度溶出溫度,K)987. 119600exp(TCAKVNaOHK常數(shù)常數(shù)A表面積，表面積，m2CNaOH苛性堿濃度苛性堿濃度,%T溶出溫度溶出溫度,K)987. 117100exp(TCAKVNaOH表觀活化能表觀活化能81.93kJ/nol表觀活化能表觀活化能71.48kJ/nol 反應(yīng)物變成活化狀態(tài)比活化狀態(tài)變成生成物要快得多，即活化能越小，反應(yīng)速反應(yīng)物變成活化狀態(tài)比活化狀態(tài)變

23、成生成物要快得多，即活化能越小，反應(yīng)速度越快，活化能越大，反應(yīng)速度越慢，因此活化能可以作為判斷多相反應(yīng)控制步驟度越快，活化能越大，反應(yīng)速度越慢，因此活化能可以作為判斷多相反應(yīng)控制步驟的一個(gè)重要參數(shù)，一般擴(kuò)散控制活化能小于的一個(gè)重要參數(shù)，一般擴(kuò)散控制活化能小于13kJ/mol13kJ/mol，混合控制為，混合控制為20-34kJ/mol20-34kJ/mol，而化學(xué)反應(yīng)控制活化能大于而化學(xué)反應(yīng)控制活化能大于40kJ/mol40kJ/mol，這是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)需要在反應(yīng)物化學(xué)鍵完，這是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)需要在反應(yīng)物化學(xué)鍵完全斷裂和形成新化學(xué)鍵的情況下發(fā)生，反應(yīng)速度慢，需要較大活化能。全斷裂和形成新化學(xué)鍵的

24、情況下發(fā)生，反應(yīng)速度慢，需要較大活化能。 第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)K+正反應(yīng)的速率常數(shù)正反應(yīng)的速率常數(shù)K-逆反應(yīng)的速率常數(shù)逆反應(yīng)的速率常數(shù)KE鋁土礦溶出反應(yīng)的平衡常數(shù)鋁土礦溶出反應(yīng)的平衡常數(shù)CAAlO2-濃度濃度CNOH-濃度濃度)/(EANNNKCCKCKCKV溶出過(guò)程的表觀活化能溶出過(guò)程的表觀活化能83.8kJ/mol，逆反應(yīng)的活化能，逆反應(yīng)的活化能為為54.6kJ/mol。溶出過(guò)程處于表面化學(xué)反應(yīng)控制階段。溶出過(guò)程處于表面化學(xué)反應(yīng)控制階段第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦溶出鋁土礦溶出第五章第五章 鋁

25、土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出盡可能高的盡可能高的Al2O3溶出率溶出率Na2O化學(xué)損失盡可能低化學(xué)損失盡可能低溶出液具有足夠的硅量指數(shù)溶出液具有足夠的硅量指數(shù)溶出液具有低的分子比溶出液具有低的分子比循環(huán)母液具有高的分子比和循環(huán)母液具有高的分子比和Na2O濃度濃度第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出%100)/A11%100ASAS（理%100)/()/)/(%100AQAQAQ礦泥礦礦礦泥泥礦礦實(shí)（SASASA氧化鋁實(shí)際溶出率：氧化鋁實(shí)際溶出率：鋁土礦與鋁土礦與NaOH反應(yīng)實(shí)際溶出到溶液中的反應(yīng)實(shí)際溶出到溶液中的Al2O3量與鋁土礦中量與鋁土礦中Al2O3總量之比。

26、總量之比。拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)氧化鋁溶出率氧化鋁溶出率%1001)/)/()/礦泥礦理實(shí)相（SASASA氧化鋁理論溶出率：氧化鋁理論溶出率：理論上礦石中可以溶出的理論上礦石中可以溶出的Al2O3量（扣除不可量（扣除不可避免的化學(xué)損失）與礦石中避免的化學(xué)損失）與礦石中Al2O3總量之比?？偭恐?。氧化鋁相對(duì)溶出率：氧化鋁相對(duì)溶出率：氧化鋁實(shí)際溶出率與理論溶出率之比。氧化鋁實(shí)際溶出率與理論溶出率之比。第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出泥礦泥SS赤泥的產(chǎn)出率：赤泥的產(chǎn)出率：每處理每處理1t鋁土礦所生成的赤泥量鋁土礦所生成的赤泥量拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)赤泥的產(chǎn)出率及堿耗赤泥的產(chǎn)出率及堿耗)/

27、kg1/608100008.603222OtAlONaSASASONa（損失堿耗：堿耗：鋁土礦溶出過(guò)程，每溶出鋁土礦溶出過(guò)程，每溶出1tAl2O3所損失的堿量所損失的堿量A/S=7時(shí)，時(shí)，理理=85.7%，Na2O耗耗=101KgA/S=5時(shí)，時(shí)， 理理=80.0%, Na2O耗耗=152Kg拜耳法生產(chǎn)氧化拜耳法生產(chǎn)氧化鋁時(shí)，為什么要鋁時(shí)，為什么要求高的求高的A/S比？比？第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出配料計(jì)算的目的：配料計(jì)算的目的：鋁土礦溶出前，為了得到預(yù)期的溶出效果，須通鋁土礦溶出前，為了得到預(yù)期的溶出效果，須通過(guò)配料計(jì)算確定鋁土礦、石灰和循環(huán)母液的比例，以制取合格

28、的原礦漿過(guò)配料計(jì)算確定鋁土礦、石灰和循環(huán)母液的比例，以制取合格的原礦漿拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)溶出過(guò)程的配料計(jì)算溶出過(guò)程的配料計(jì)算配料分子比：配料分子比：預(yù)期鋁土礦中預(yù)期鋁土礦中Al2O3充分溶出時(shí)，溶出液所應(yīng)達(dá)到的分充分溶出時(shí)，溶出液所應(yīng)達(dá)到的分子比。子比。即鋁土礦中的氧化鋁達(dá)到理論溶出率時(shí)，溶出液達(dá)到的分子比即鋁土礦中的氧化鋁達(dá)到理論溶出率時(shí)，溶出液達(dá)到的分子比溶出液的分子比：溶出液的分子比：在一定生產(chǎn)條件下，鋁土礦溶出時(shí)獲得的溶出液在一定生產(chǎn)條件下，鋁土礦溶出時(shí)獲得的溶出液的分子比。的分子比。該溶出液可以是飽和的，也可以是為飽和的。該溶出液可以是飽和的，也可以是為飽和的。平衡分子比：平衡分子比：

29、溶出液在該生產(chǎn)條件下達(dá)到飽和時(shí)的分子比溶出液在該生產(chǎn)條件下達(dá)到飽和時(shí)的分子比惰性苛性堿：惰性苛性堿：循環(huán)母液中以鋁酸鈉形態(tài)存在的苛性堿。不參與溶出循環(huán)母液中以鋁酸鈉形態(tài)存在的苛性堿。不參與溶出鋁土礦中氧化鋁的反應(yīng)鋁土礦中氧化鋁的反應(yīng)有效苛性堿：有效苛性堿：循環(huán)母液中參與溶出鋁土礦中氧化鋁的反應(yīng)的苛性堿循環(huán)母液中參與溶出鋁土礦中氧化鋁的反應(yīng)的苛性堿第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出645. 1%)WC(41. 1%)W(608. 0MRanCbSSMRAVkA灰礦灰礦已知：已知：拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)溶出過(guò)程的配料計(jì)算溶出過(guò)程的配料計(jì)算礦石組成：礦石組成：A%，S礦礦%，T%，C礦

30、礦%循環(huán)母液：循環(huán)母液：nk g/L，a g/L石灰：石灰：添加量為干礦石量的添加量為干礦石量的w%，C灰灰%，S灰灰%赤泥中堿硅比：赤泥中堿硅比：Na2O:SiO2=b%Al2O3實(shí)際溶出率：實(shí)際溶出率：A配料分子比：配料分子比：MR每噸鋁土礦需要每噸鋁土礦需要的循環(huán)母液量的循環(huán)母液量)()(LPSPSLddddddSL生產(chǎn)上根據(jù)原礦漿的液固比（生產(chǎn)上根據(jù)原礦漿的液固比（L/S）來(lái)檢驗(yàn)配制的原礦漿是否合格來(lái)檢驗(yàn)配制的原礦漿是否合格第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素溶出溫度的影響溶出溫度的影響攪拌強(qiáng)度的影響攪拌強(qiáng)度的影響循環(huán)母

31、液堿濃度的影響循環(huán)母液堿濃度的影響配料分子比的影響配料分子比的影響礦石磨細(xì)程度影響礦石磨細(xì)程度影響溶出時(shí)間的影響溶出時(shí)間的影響第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出CRTEKlnNRTD31影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素溫度是溶出過(guò)程中最主要的影響因素。溫度是溶出過(guò)程中最主要的影響因素。提高溫度，增加溶出率提高溫度，增加溶出率提高溫度，增加設(shè)備產(chǎn)能提高溫度，增加設(shè)備產(chǎn)能提高溫度，降低溶出液苛性比值提高溫度，降低溶出液苛性比值提高溫度，提高循環(huán)效率提高溫度，提高循環(huán)效率提高溫度，消除礦物形態(tài)差別的影響提高溫度，消除礦物形態(tài)差別的影響提高溫度，改善提高溫度，改善赤

32、泥結(jié)構(gòu)和沉降性能赤泥結(jié)構(gòu)和沉降性能提高溫度提高溫度，對(duì)設(shè)備的要求苛刻，對(duì)設(shè)備的要求苛刻溶出溫度溶出溫度化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)擴(kuò)散速率常數(shù)擴(kuò)散速率常數(shù)溫度（）溶出液kA/S（赤泥）N/S（赤泥）A相（%）2451.732.310.601852601.631.330.58296.32801.611.160.57398.2NaNa2 2OOk k=200g/l=200g/l，配料分子比，配料分子比MR=1.6MR=1.6，C/T=2.52C/T=2.52，溶出時(shí)間為，溶出時(shí)間為1.51.5小時(shí)小時(shí)第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出)(30sCCNRTFddC影響鋁土礦溶

33、出過(guò)程的因素影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素?cái)嚢鑿?qiáng)度攪拌強(qiáng)度擴(kuò)散速率方程擴(kuò)散速率方程 加強(qiáng)攪拌，強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程加強(qiáng)攪拌，強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程 加強(qiáng)攪拌，強(qiáng)化溶出過(guò)程加強(qiáng)攪拌，強(qiáng)化溶出過(guò)程 加強(qiáng)攪拌，降低加熱表明結(jié)疤加強(qiáng)攪拌，降低加熱表明結(jié)疤 管道化溶出，礦漿流速達(dá)管道化溶出，礦漿流速達(dá)1.55m/s1.55m/s，湍流程度高，成為強(qiáng)化溶出過(guò)程的，湍流程度高，成為強(qiáng)化溶出過(guò)程的一個(gè)重要原因。比高壓溶出器內(nèi)礦漿流速高一個(gè)重要原因。比高壓溶出器內(nèi)礦漿流速高200200倍到倍到300300倍，這樣一來(lái)，擴(kuò)散倍，這樣一來(lái)，擴(kuò)散速度便不會(huì)成為溶出過(guò)程的限制性因素，溶出溫度便只取決于隨溫度升高而速度便不會(huì)成為溶出過(guò)程的限制性

34、因素，溶出溫度便只取決于隨溫度升高而迅速提高化學(xué)反應(yīng)速度。所以難溶礦石在迅速提高化學(xué)反應(yīng)速度。所以難溶礦石在300300高溫下只幾分鐘便可溶出完。高溫下只幾分鐘便可溶出完。第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素循環(huán)母液堿濃度循環(huán)母液堿濃度其他溶出條件固定時(shí)，氧其他溶出條件固定時(shí)，氧化鋁的溶出率隨循環(huán)母液化鋁的溶出率隨循環(huán)母液苛性堿濃度的提高而增大苛性堿濃度的提高而增大 循環(huán)母液堿濃度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際適宜控制。過(guò)分提高母液堿濃度為后續(xù)工序循環(huán)母液堿濃度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際適宜控制。過(guò)分提高母液堿濃度為后續(xù)工序帶來(lái)困難。帶來(lái)困難。一般循環(huán)母液堿濃

35、度一般循環(huán)母液堿濃度200g/L200g/L以上，直接加熱溶出器，堿濃度以上，直接加熱溶出器，堿濃度270-270-280g/L280g/L，間接加熱溶出器，堿濃度，間接加熱溶出器，堿濃度220-230g/L220-230g/L。溶出溫度溶出溫度第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素配料分子比配料分子比為了保證高的循環(huán)效率和為了保證高的循環(huán)效率和高的高的Al2O3溶出速率及溶出溶出速率及溶出率，應(yīng)盡可能降低配料分率，應(yīng)盡可能降低配料分子比，通常配料分子比要子比，通常配料分子比要比相同條件下平衡溶液分比相同條件下平衡溶液分子比高子比

36、高0.15-0.2。 工業(yè)生產(chǎn)上，提高溶出溫度可以得到分子比低的溶出液（工業(yè)生產(chǎn)上，提高溶出溫度可以得到分子比低的溶出液（MR=1.4-1.45MR=1.4-1.45），），為了防止這種低分子比的溶出液在進(jìn)入種分之前發(fā)生大量水解損失，為了防止這種低分子比的溶出液在進(jìn)入種分之前發(fā)生大量水解損失，可以往第一可以往第一次赤泥洗滌槽中加入適當(dāng)數(shù)量的種分母液，使稀釋后的溶出漿液的分子比提高到次赤泥洗滌槽中加入適當(dāng)數(shù)量的種分母液，使稀釋后的溶出漿液的分子比提高到1.55-1.651.55-1.65，以保證溶液有足夠的穩(wěn)定性。，以保證溶液有足夠的穩(wěn)定性。第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出

37、影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素礦石磨細(xì)程度礦石磨細(xì)程度 礦石磨細(xì)程度大，增加反應(yīng)界面，溶出速度加快礦石磨細(xì)程度大，增加反應(yīng)界面，溶出速度加快 礦石磨細(xì)程度大，使原來(lái)被雜質(zhì)包裹的氧化鋁水合物暴露礦石磨細(xì)程度大，使原來(lái)被雜質(zhì)包裹的氧化鋁水合物暴露出來(lái)，增多礦量?jī)?nèi)部的裂縫，促使溶出過(guò)程的進(jìn)行出來(lái)，增多礦量?jī)?nèi)部的裂縫，促使溶出過(guò)程的進(jìn)行 不同礦石對(duì)細(xì)度的要求不同：三水鋁石，易溶且本身縫隙不同礦石對(duì)細(xì)度的要求不同：三水鋁石，易溶且本身縫隙多，不必細(xì)磨（一般多，不必細(xì)磨（一般0.2-0.5mm0.2-0.5mm以下）；一水硬鋁石型要以下）；一水硬鋁石型要求細(xì)磨（求細(xì)磨（70-80um70

38、-80um以下）。以下）。 過(guò)細(xì)不利赤泥的沉降分離，增加磨礦費(fèi)用過(guò)細(xì)不利赤泥的沉降分離，增加磨礦費(fèi)用第五章第五章 鋁土礦中氧化鋁的溶出鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素溶出時(shí)間溶出時(shí)間 鋁土礦溶出過(guò)程中，鋁土礦溶出過(guò)程中，AlAl2 2OO3 3的溶出率沒(méi)有達(dá)到最大值時(shí)，增加溶出時(shí)間，的溶出率沒(méi)有達(dá)到最大值時(shí)，增加溶出時(shí)間，AlAl2 2OO3 3的溶出率就會(huì)增加。的溶出率就會(huì)增加。 鋁土礦類(lèi)型不同，溶出時(shí)間不同。延長(zhǎng)溶出時(shí)間對(duì)一水硬鋁石的溶出率鋁土礦類(lèi)型不同，溶出時(shí)間不同。延長(zhǎng)溶出時(shí)間對(duì)一水硬鋁石的溶出率影響較大。影響較大。 溶出溫度不同，溶出時(shí)間不同。溶出

39、溫度不同，溶出時(shí)間不同。 250-260 250-260 時(shí)，溶出時(shí)間影響溶出率較時(shí)，溶出時(shí)間影響溶出率較大；溫度大于大；溫度大于260 260 時(shí)，溶出時(shí)間對(duì)溶出率影響相對(duì)減弱；特別是溫度時(shí)，溶出時(shí)間對(duì)溶出率影響相對(duì)減弱；特別是溫度大于大于300 300 時(shí)，不管氧化鋁礦態(tài)如何，大多數(shù)鋁土礦溶出過(guò)程都可以在時(shí)，不管氧化鋁礦態(tài)如何，大多數(shù)鋁土礦溶出過(guò)程都可以在幾分鐘內(nèi)完成，且溶液接近飽和。幾分鐘內(nèi)完成，且溶液接近飽和。 過(guò)長(zhǎng)增加溶出時(shí)間造成產(chǎn)量減少，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件確定溶出時(shí)間。過(guò)長(zhǎng)增加溶出時(shí)間造成產(chǎn)量減少，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件確定溶出時(shí)間。第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出中的行為鋁土礦中各種

40、成分在溶出中的行為氧化鋁水合物的溶出行為氧化鋁水合物的溶出行為含硅礦物的溶出行為、產(chǎn)生的危害及防治措施含硅礦物的溶出行為、產(chǎn)生的危害及防治措施含鐵礦物的溶出行為含鐵礦物的溶出行為、產(chǎn)生的危害及防治措施產(chǎn)生的危害及防治措施含鈦礦物的溶出行為、含鈦礦物的溶出行為、 產(chǎn)生的危害及防治措施產(chǎn)生的危害及防治措施含硫礦物的溶出行為、產(chǎn)生的危害及防治措施含硫礦物的溶出行為、產(chǎn)生的危害及防治措施有機(jī)物的溶出行為、產(chǎn)生的危害及防治措施有機(jī)物的溶出行為、產(chǎn)生的危害及防治措施掌握的主要內(nèi)容掌握的主要內(nèi)容第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為氧化鋁的溶出行為：氧化鋁的溶出行為：鋁土礦所

41、含氧化鋁水合物在溶出條件下與循鋁土礦所含氧化鋁水合物在溶出條件下與循環(huán)母液中的環(huán)母液中的NaOH作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。是鋁土礦溶出過(guò)程的是鋁土礦溶出過(guò)程的主要反應(yīng)主要反應(yīng)Al2O3(1或或3)H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq溶出溶出分解分解鋁土礦類(lèi)型鋁土礦類(lèi)型溫度（溫度（）Na2O(g/L)Al2O3(g/L)分子比分子比MRMR三水鋁石三水鋁石1451101301.40一水軟鋁石一水軟鋁石2301101201.50一水硬鋁石一水硬鋁石2501201201.65鋁土礦類(lèi)型不同溶出條件不同鋁土礦類(lèi)型不同溶出條件不同第六章第六章 鋁土礦中各種成分在

42、溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為含硅礦物：含硅礦物：含硅礦物在溶出中的行為含硅礦物在溶出中的行為含硅礦物是堿法生產(chǎn)氧含硅礦物是堿法生產(chǎn)氧化鋁中最有害的雜質(zhì)化鋁中最有害的雜質(zhì)高嶺石高嶺石蛋白石蛋白石石英石英伊利石等其他含硅礦物伊利石等其他含硅礦物l分子式分子式Al2O32SiO22H2Ol是鋁土礦中主要含硅礦物存在形態(tài)是鋁土礦中主要含硅礦物存在形態(tài)l化學(xué)活性高于石英，在較低溫度下化學(xué)活性高于石英，在較低溫度下就與堿反應(yīng)就與堿反應(yīng)l分子式分子式SiO2l無(wú)定性形態(tài)無(wú)定性形態(tài)l含硅礦物中化學(xué)活性最高含硅礦物中化學(xué)活性最高l分子式分子式SiO2l結(jié)晶形態(tài)結(jié)晶形態(tài)l化學(xué)活性最穩(wěn)定，在較高溫度下才化

43、學(xué)活性最穩(wěn)定，在較高溫度下才開(kāi)始分解開(kāi)始分解含硅礦物的溶出行為：含硅礦物的溶出行為：含硅礦物與堿反應(yīng)，首先分解成鋁酸鈉和硅酸含硅礦物與堿反應(yīng)，首先分解成鋁酸鈉和硅酸鈉進(jìn)入溶液，然后當(dāng)硅酸鈉濃度達(dá)一定值后與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成水合鋁硅鈉進(jìn)入溶液，然后當(dāng)硅酸鈉濃度達(dá)一定值后與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成水合鋁硅酸鈉（鈉硅渣）進(jìn)入赤泥。酸鈉（鈉硅渣）進(jìn)入赤泥。Al2O32SiO22H2O+6NaOH+aq2NaAl(OH)4+2NaH2SiO4+aq 溶解反應(yīng)溶解反應(yīng)2NaAl(OH)4+xNaH2SiO4+aq Na2OAl2O3xSiO2nH2O+2xNaOH+aq 脫硅反應(yīng)脫硅反應(yīng)第六章第六章 鋁土礦中各

44、種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為含硅礦物在溶出中的行為含硅礦物在溶出中的行為溶出溶出稀釋稀釋沉降沉降分離分離晶種分解晶種分解蒸發(fā)蒸發(fā)Al2O3SiO2321鋁土礦溶出時(shí)溶液中鋁土礦溶出時(shí)溶液中SiO2含量隨時(shí)間的變化含量隨時(shí)間的變化1-Na2O140g/L, 2-Na2O200g/L,3-Na2O240g/L,拜耳法溶液中拜耳法溶液中Al2O3和和SiO2濃度濃度的變化的變化第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為含硅礦物所造成的危害含硅礦物所造成的危害含硅礦物在溶出中的行為含硅礦物在溶出中的行為引起引起Al2O3和和Na2O的損失的損失鈉硅渣進(jìn)入氫

45、氧化鋁后，降低產(chǎn)鈉硅渣進(jìn)入氫氧化鋁后，降低產(chǎn) 品質(zhì)量品質(zhì)量鈉硅渣在生產(chǎn)設(shè)備和管道上，特鈉硅渣在生產(chǎn)設(shè)備和管道上，特 別是在換熱表面上析出成為結(jié)別是在換熱表面上析出成為結(jié) 疤，使傳熱系數(shù)大大降低，增加疤，使傳熱系數(shù)大大降低，增加 能耗和清理工作量能耗和清理工作量大量鈉硅渣的生產(chǎn)增大赤泥量，大量鈉硅渣的生產(chǎn)增大赤泥量， 并且可能成為極分散的細(xì)懸浮并且可能成為極分散的細(xì)懸浮 體，極不利于赤泥的分離洗滌體，極不利于赤泥的分離洗滌防治措施：防治措施：預(yù)脫硅預(yù)脫硅l 預(yù)脫硅就是在高壓溶出之前，將預(yù)脫硅就是在高壓溶出之前，將原礦漿在原礦漿在90以上攪拌以上攪拌6-10h，使，使大部分大部分SiO2在高壓溶出

46、前的預(yù)熱在高壓溶出前的預(yù)熱階段成為水合鋁硅酸鈉結(jié)晶析出。階段成為水合鋁硅酸鈉結(jié)晶析出。是減輕溶出器和管道結(jié)疤的有效是減輕溶出器和管道結(jié)疤的有效途徑。途徑。 l 預(yù)脫硅過(guò)程并不是所有的硅礦物預(yù)脫硅過(guò)程并不是所有的硅礦物都能參加反應(yīng)，只有高嶺石和多都能參加反應(yīng)，只有高嶺石和多水高嶺石這些活性的硅礦物才能水高嶺石這些活性的硅礦物才能反應(yīng)生成鈉硅渣，保持較長(zhǎng)時(shí)間，反應(yīng)生成鈉硅渣，保持較長(zhǎng)時(shí)間，可以使生成鈉硅渣的反應(yīng)進(jìn)行得可以使生成鈉硅渣的反應(yīng)進(jìn)行得更充分。更充分。第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為含鐵礦物：含鐵礦物：含鐵礦物在溶出中的行為含鐵礦物在溶出中的行為氧化礦

47、氧化礦硫化礦硫化礦碳酸鹽礦碳酸鹽礦赤鐵礦的溶出行為：赤鐵礦的溶出行為：鋁土礦中的赤鐵礦在拜耳法溶出過(guò)稱(chēng)中不與苛性堿鋁土礦中的赤鐵礦在拜耳法溶出過(guò)稱(chēng)中不與苛性堿反應(yīng)，直接進(jìn)入赤泥，對(duì)溶出過(guò)程不產(chǎn)生影響，是一種有利礦物。反應(yīng)，直接進(jìn)入赤泥，對(duì)溶出過(guò)程不產(chǎn)生影響，是一種有利礦物。l黃鐵礦黃鐵礦FeS2l高硫鋁土礦中含有較多黃鐵礦高硫鋁土礦中含有較多黃鐵礦l菱鐵礦菱鐵礦FeCO3l赤鐵礦赤鐵礦Fe2O3、針鐵礦、針鐵礦FeOOH、磁鐵、磁鐵礦礦Fe3O4，褐鐵礦，褐鐵礦Fe2O3H2Ol赤鐵礦和針鐵礦是我國(guó)主要含鐵礦物赤鐵礦和針鐵礦是我國(guó)主要含鐵礦物針鐵礦的溶出行為：針鐵礦的溶出行為：鋁土礦中的針鐵礦

48、在拜耳法溶出過(guò)稱(chēng)中會(huì)晶格脫水鋁土礦中的針鐵礦在拜耳法溶出過(guò)稱(chēng)中會(huì)晶格脫水轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦。由于針鐵礦的高度分散性，影響赤泥的沉降和過(guò)濾性能。是轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦。由于針鐵礦的高度分散性，影響赤泥的沉降和過(guò)濾性能。是一種不利礦物。一種不利礦物。第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為含鐵礦物在溶出中的行為含鐵礦物在溶出中的行為針鐵礦晶格中針鐵礦晶格中Al的取代，降低了氧化鋁的溶出率的取代，降低了氧化鋁的溶出率對(duì)赤泥的分離和沉降不利對(duì)赤泥的分離和沉降不利溶解苛性堿損失增大溶解苛性堿損失增大針鐵礦型鋁土礦不利影響針鐵礦型鋁土礦不利影響溶出過(guò)程，可以通過(guò)添加溶出過(guò)程，可以通過(guò)添加C

49、aO將針將針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦而消除不利影響鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦而消除不利影響降低赤泥中的降低赤泥中的Na2O/SiO2促使針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，改善赤泥沉降和分離性能促使針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，改善赤泥沉降和分離性能提高鋁土礦中氧化鋁的溶出率提高鋁土礦中氧化鋁的溶出率提高循環(huán)母液中釩的濃度，有利于回收提高循環(huán)母液中釩的濃度，有利于回收針鐵礦型鋁土礦溶出時(shí)加入針鐵礦型鋁土礦溶出時(shí)加入CaO的作用的作用(Fe1-xAlx)2O33xH2O+2xOH-+ aq (1-x)Fe2O3+2xAl(OH)4-+第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為含鈦礦物：含鈦礦物：無(wú)定性無(wú)定性Ti

50、O2，銳鈦礦，板鈦礦，金紅石，與，銳鈦礦，板鈦礦，金紅石，與堿反應(yīng)活性逐漸降低。堿反應(yīng)活性逐漸降低。含鈦礦物在溶出中的行為含鈦礦物在溶出中的行為含鈦礦物的溶出行為：含鈦礦物的溶出行為：在溶出一水硬鋁石型鋁土礦時(shí)，不添加石灰，在溶出一水硬鋁石型鋁土礦時(shí)，不添加石灰，氧化鈦與堿作用生成不溶性的鈦酸鈉氧化鈦與堿作用生成不溶性的鈦酸鈉Na2O3TiO22H2O，鈦酸鈉結(jié)晶致密，鈦酸鈉結(jié)晶致密，在礦粒表面形成一致密薄膜，把礦粒包裹起來(lái)，阻礙一水硬鋁石的溶出。在礦粒表面形成一致密薄膜，把礦粒包裹起來(lái)，阻礙一水硬鋁石的溶出。由于三水鋁石易溶解，在鈦酸鈉生成之前已經(jīng)溶解完畢，所以由于三水鋁石易溶解，在鈦酸鈉生

51、成之前已經(jīng)溶解完畢，所以 TiO2不影響不影響三水鋁石的溶出。三水鋁石的溶出。含鈦礦物在溶出過(guò)程的危害：含鈦礦物在溶出過(guò)程的危害：造成堿損失，阻礙一水硬鋁石溶出和形造成堿損失，阻礙一水硬鋁石溶出和形成高溫鈦結(jié)疤。成高溫鈦結(jié)疤。消除消除TiO2不良影響的措施：不良影響的措施：添加石灰，使添加石灰，使TiO2與與CaO作用生成不溶解作用生成不溶解的鈦酸鈣：的鈦酸鈣：2CaOTiO2=2CaOTiO2，由于鈦酸鈣結(jié)晶粗大松脆，易脫落，由于鈦酸鈣結(jié)晶粗大松脆，易脫落，所以氧化鋁溶出不受影響，并且消除了生成鈦酸鈉所造成的堿損失。所以氧化鋁溶出不受影響，并且消除了生成鈦酸鈉所造成的堿損失。 溶出過(guò)程添加石

52、灰的作用溶出過(guò)程添加石灰的作用l消除鋁土礦消除鋁土礦TiO2的不良影響，避免了鈦酸鈉的生成的不良影響，避免了鈦酸鈉的生成 CaO和和TiO2生成幾種化合物，生成幾種化合物， CaO多時(shí)生成鈦水化石榴石多時(shí)生成鈦水化石榴石3CaO(Al2O3TiO2) x(TiO2SiO2) (6-2x)H2O，當(dāng)，當(dāng)CaO配量較少，且鈦礦配量較少，且鈦礦物非常彌散時(shí)，則生成羥基鈦酸鈣物非常彌散時(shí)，則生成羥基鈦酸鈣CaTiO2(OH)2，最穩(wěn)定的產(chǎn)物是，最穩(wěn)定的產(chǎn)物是CaOTiO2。由于添加石灰生成鈣鈦化合物避免了鈦酸鈉的生成，從而消。由于添加石灰生成鈣鈦化合物避免了鈦酸鈉的生成，從而消除了除了TiO2的危害。

53、的危害。l提高氧化鋁的溶出速率提高氧化鋁的溶出速率 含硅礦物在溶出過(guò)程中與母液作用生成的含水鋁硅酸鈉礦物包裹在含硅礦物在溶出過(guò)程中與母液作用生成的含水鋁硅酸鈉礦物包裹在鋁土礦表面，阻止溶液與鋁土礦表面，阻止溶液與Al2O3的作用，加入的作用，加入CaO后，使后，使H2SiO42-離子進(jìn)離子進(jìn)入溶液轉(zhuǎn)化為水化石榴石入溶液轉(zhuǎn)化為水化石榴石3CaOAl2O3 xSiO2 (6-2x)H2O ，于是，于是Al2O3又可又可以與堿液作用，有利用氧化鋁的溶出。以與堿液作用，有利用氧化鋁的溶出。第六章第六章 鋁土礦中各鋁土礦中各種種成分在溶出的行為成分在溶出的行為溶出過(guò)程添加石灰的作用溶出過(guò)程添加石灰的作用

54、l促進(jìn)針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，改善赤泥沉降性能促進(jìn)針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，改善赤泥沉降性能 CaO會(huì)促使鋁針鐵礦向赤鐵礦轉(zhuǎn)變，使赤泥的粒度從會(huì)促使鋁針鐵礦向赤鐵礦轉(zhuǎn)變，使赤泥的粒度從2-6m增大到增大到10-25 m，大大改進(jìn)了赤泥的沉降性能，同時(shí)由同晶置換進(jìn)入針鐵礦晶，大大改進(jìn)了赤泥的沉降性能，同時(shí)由同晶置換進(jìn)入針鐵礦晶格中的鋁也可以被溶出，提高氧化鋁溶出率。格中的鋁也可以被溶出，提高氧化鋁溶出率。l降低堿耗降低堿耗 鋁土礦中鋁土礦中SiO2 在溶出的過(guò)程中與鋁酸鈉溶液反應(yīng)，生成不溶性的含在溶出的過(guò)程中與鋁酸鈉溶液反應(yīng)，生成不溶性的含水鋁硅酸鈉，引起堿及氧化鋁的損失，加入水鋁硅酸鈉，引起堿及氧化鋁的

55、損失，加入CaO后，一部分后，一部分SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)樗袷?，這樣以水合鋁硅酸鈉存在的水化石榴石，這樣以水合鋁硅酸鈉存在的SiO2減少，就使赤泥中減少，就使赤泥中Na2O/SiO2降低。（水和鋁硅酸鈉降低。（水和鋁硅酸鈉Na2OAl2O3xSiO2nH2O;水化石榴石水化石榴石3CaOAl2O3xSiO2yH2O)l清除雜質(zhì)清除雜質(zhì) 添加添加CaO后，使鋁酸鈉溶液中的釩酸根、鉻酸根、氟離子及溶液中的后，使鋁酸鈉溶液中的釩酸根、鉻酸根、氟離子及溶液中的磷轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的鈣鹽進(jìn)入赤泥，磷轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的鈣鹽進(jìn)入赤泥，CaO還可以吸附有機(jī)物，使溶液凈化。還可以吸附有機(jī)物，使溶液凈化。第六章第六章 鋁土

56、礦中各鋁土礦中各種種成分在溶出的行為成分在溶出的行為第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為含硫礦物：含硫礦物：黃鐵礦黃鐵礦FeS2，膠黃鐵礦，膠黃鐵礦含硫礦物在溶出中的行為含硫礦物在溶出中的行為含硫礦物的溶出行為：含硫礦物的溶出行為：在拜耳法溶出過(guò)程中，含硫礦物全部或部分在拜耳法溶出過(guò)程中，含硫礦物全部或部分地被堿液分解，并隨溫度提高、溶出時(shí)間延長(zhǎng)和溶液中地被堿液分解，并隨溫度提高、溶出時(shí)間延長(zhǎng)和溶液中NaOH濃度增加分濃度增加分解率增加，污染鋁酸鈉溶液。解率增加，污染鋁酸鈉溶液。含硫礦物在拜耳法生產(chǎn)中的危害：含硫礦物在拜耳法生產(chǎn)中的危害：鋁酸鈉溶液脫硫鋁酸鈉溶

57、液脫硫造成造成Na2O的損失的損失降低降低Al2O3的溶出率的溶出率降低產(chǎn)品質(zhì)量降低產(chǎn)品質(zhì)量腐蝕設(shè)備，使設(shè)備使用壽命縮短腐蝕設(shè)備，使設(shè)備使用壽命縮短形成形成NaCO32NaSO4復(fù)鹽結(jié)疤，復(fù)鹽結(jié)疤，降低設(shè)備傳熱系數(shù)降低設(shè)備傳熱系數(shù)鼓入空氣使硫氧化成鼓入空氣使硫氧化成NaSO4,在蒸發(fā)工序排除在蒸發(fā)工序排除添加氧化鋅或氧化鋇等脫硫添加氧化鋅或氧化鋇等脫硫劑，使硫生成硫化鋅或硫酸鋇劑，使硫生成硫化鋅或硫酸鋇的形式脫出的形式脫出第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為有機(jī)物：有機(jī)物：來(lái)自鋁土礦和生產(chǎn)過(guò)程中引入的有機(jī)物，如浮選劑，去沫劑，來(lái)自鋁土礦和生產(chǎn)過(guò)程中引入的有機(jī)物

58、，如浮選劑，去沫劑，絮凝劑等絮凝劑等有機(jī)物在溶出中的行為有機(jī)物在溶出中的行為有機(jī)物的危害：有機(jī)物的危害：鋁土礦中鋁土礦中有機(jī)物含量雖少，但在生產(chǎn)中有機(jī)物含量雖少，但在生產(chǎn)中循環(huán)積累，達(dá)到一定程度后，循環(huán)積累，達(dá)到一定程度后，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。使使Al(OH)3顆粒過(guò)細(xì)，雜質(zhì)含量顆粒過(guò)細(xì)，雜質(zhì)含量 高，影響高，影響Al2O3質(zhì)量質(zhì)量降低赤泥沉降性能降低赤泥沉降性能形成鈉有機(jī)化合物，損失堿形成鈉有機(jī)化合物，損失堿使溶液的粘度、密度、沸點(diǎn)提高使溶液的粘度、密度、沸點(diǎn)提高使溶液起泡使溶液起泡腐植酸類(lèi)：與堿作用生成各種腐殖酸鈉進(jìn)入溶液腐植酸類(lèi)：與堿作用生成各種腐殖酸鈉進(jìn)入溶

59、液 瀝青類(lèi)：不反應(yīng)，直接進(jìn)入赤泥瀝青類(lèi)：不反應(yīng)，直接進(jìn)入赤泥第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為有機(jī)物的清除：有機(jī)物的清除：有機(jī)物在溶出中的行為有機(jī)物在溶出中的行為鼓入空氣并提高溫度以加強(qiáng)其氧化和分解鼓入空氣并提高溫度以加強(qiáng)其氧化和分解 向蒸發(fā)母液中添加石灰進(jìn)行吸附向蒸發(fā)母液中添加石灰進(jìn)行吸附向蒸發(fā)母液中添加草酸鈉晶種，使有機(jī)物結(jié)晶析出向蒸發(fā)母液中添加草酸鈉晶種，使有機(jī)物結(jié)晶析出將母液蒸發(fā)排除的一水碳酸鈉煅燒，排除吸附的有機(jī)物將母液蒸發(fā)排除的一水碳酸鈉煅燒，排除吸附的有機(jī)物 氧化鋁及其水合物氧化鋁及其水合物鋁土礦主要礦物的溶出行為、主要危害及防治措施鋁土礦主要

60、礦物的溶出行為、主要危害及防治措施第六章第六章 鋁土礦中各種成分在溶出的行為鋁土礦中各種成分在溶出的行為 總總 結(jié)結(jié)氧化鋁水合物在溶出條件下與循環(huán)母液中的氧化鋁水合物在溶出條件下與循環(huán)母液中的NaOHNaOH作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。Al2O3(1或或3)H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq溶出溶出分解分解 含硅礦物含硅礦物含硅礦物與堿反應(yīng)，首先分解成鋁酸鈉和硅酸鈉進(jìn)入溶液，然后當(dāng)硅酸鈉濃含硅礦物與堿反應(yīng)，首先分解成鋁酸鈉和硅酸鈉進(jìn)入溶液，然后當(dāng)硅酸鈉濃度達(dá)一定值后與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成水合鋁硅酸鈉（鈉硅渣）進(jìn)入赤泥。度達(dá)一定值后與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成水合