第三章 鋁冶金

第三章鋁冶金編輯課件3.2鋁的生產(chǎn)方法工業(yè)上生產(chǎn)鋁的唯一方法為冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法。它包括從中生產(chǎn)氧化鋁以及氧化鋁電解兩個(gè)主要過程。

鋁的生產(chǎn)流程編輯課件3.3鋁礦石煉鋁最主要的礦石資源為鋁土礦。鋁土礦主要含鋁礦物為三水鋁石，一水硬鋁石，一水軟鋁石。其他礦石主要有霞石、紅柱石、藍(lán)晶石、明礬石、高嶺石。

一水硬鋁石高鋁，高硅，低鐵三水鋁石低鋁，低硅，高鐵一水軟鋁石編輯課件紅柱石藍(lán)晶石明礬石高嶺石霞石編輯課件3.3.1鋁土礦3.3.1.1鋁土礦類型按其含有的鋁礦物的類型可分為：三水鋁石型、一水軟鋁石型、一水硬鋁石型和各種混合型。（三水鋁石—一水軟鋁石型、一水軟鋁石—一水硬鋁石型）。3.1.5.2鋁土礦的化學(xué)成分鋁土礦的化學(xué)成分主要為Al2O3、主要雜質(zhì)為SiO2、Fe2O3、TiO2等，還含有大量結(jié)晶水。微量雜質(zhì)為：鈣和鎂的碳酸鹽、鉀、鈉、釩、鉻、鋅、磷、鎵、鈧、硫等元素的化合物及有機(jī)物等。編輯課件3.4氧化鋁生產(chǎn)方法提出的氧化鋁生產(chǎn)方法可歸納為四類，即堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法與熱法。3.4.1堿法生產(chǎn)氧化鋁（主要工業(yè)生產(chǎn)方法）使礦石中的氧化鋁與堿在一定條件下生成鋁酸鈉，進(jìn)入溶液而與二氧化硅和氧化鐵等雜質(zhì)分離，然后再使純凈的鋁酸鈉溶液分解析出氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)高溫鍛燒制得成品氧化鋁。堿法生產(chǎn)氧化鋁分為拜耳法、燒結(jié)法、聯(lián)合法。編輯課件3.4.2酸法生產(chǎn)氧化鋁（小規(guī)模應(yīng)用）用硫酸、鹽酸、硝酸等無機(jī)酸處理含鋁原料而得到相應(yīng)鋁鹽的酸性水溶液，然后使這些鋁鹽或水合物晶體(通過蒸發(fā)結(jié)晶)或堿式鋁鹽(水解結(jié)晶)從溶液中析出，也可用堿中和這些鹽溶液，使鋁成氫氧化鋁析出，焙燒氫氧化鋁、各種鋁鹽的水合物或堿式鋁鹽，便得到氧化鋁。優(yōu)點(diǎn)：適合處理高硅低鐵鋁礦缺點(diǎn)：需要昂貴的耐酸設(shè)備，酸的回收比較復(fù)雜，從鋁鹽溶液中除鐵也較困難等。編輯課件3.4.3酸堿聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁:（已淘汰）先用酸法從高硅鋁礦石中制取含鐵、鈦等雜質(zhì)的不純氫氧化鋁，然后再用堿法（拜耳法）處理。這一流程的實(shí)質(zhì)是用酸法除硅，堿法除鐵。缺點(diǎn)：流程復(fù)雜，未獲工業(yè)應(yīng)用。3.4.4熱法生產(chǎn)氧化鋁:（已淘汰）熱法實(shí)質(zhì)是在電爐中熔煉鋁礦石和碳的混合物，使礦石中的氧化鐵、氧化硅、氧化鈦等雜質(zhì)還原，形成硅鐵合金。而氧化鋁則呈熔融狀態(tài)的爐渣而上浮，由于密度不同而分離，所得氧化鋁渣再用堿法處理從中提取氧化鋁。編輯課件3.5拜耳法生產(chǎn)工藝直接以苛性鈉溶液處理鋁土礦，使礦石中氧化鋁生成鋁酸鈉，而礦石中的二氧化硅則成為赤泥與鋁酸鈉溶液分離，將凈化后的鋁酸鈉溶液進(jìn)行分解，再經(jīng)過濾得到氫氧化鋁，經(jīng)洗滌后焙燒成氧化鋁，分離所得的大量苛性堿溶液稱為母液，母液經(jīng)蒸發(fā)再用于處理下一批礦石。

編輯課件赤泥：溶出鋁土礦得到的泥渣，由于其中常常合有大量氧化鐵，呈紅色，習(xí)慣上稱為赤泥。氧化鋁生產(chǎn)規(guī)模龐大，赤泥的產(chǎn)出量很大，它的分離、汲滌、地放和利用很值得重視。鋁酸鈉溶液：NaAlO2的水溶液，氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液生成，可寫成Na2O-Al2O3-H2O系。編輯課件3.5.1拜耳法原理（1）鋁酸鈉溶液的晶種分解過程N(yùn)a2O與Al2O3摩爾比為1.8的鋁酸鈉在常溫下，只要添加氫氧化鋁作為晶種，不斷攪拌，溶液中的Al2O3就可以呈氫氧化鋁析出，直到其中Na2O與Al2O3的摩爾比提高到6為止。（2）溶出過程已經(jīng)析出了大部分氫氧化鋁的溶液。在加熱時(shí)，又可以溶出鋁土礦中的氧化鋁水合物。編輯課件3.5.2拜耳法基本過程拜耳法的生產(chǎn)工藝主要由溶出、分解和煅燒三個(gè)主要階段組成。全流程主要加工工序?yàn)椋旱V石的破碎及濕磨、高溫高壓溶出、赤泥分離洗滌、種子分解、母液蒸發(fā)和氫氧化鋁煅燒。編輯課件3.6溶出過程3.6.1工藝目的（1）獲得高的氧化鋁溶出率。（2）得到苛性比值盡可能低的溶出液和具有良好沉降性能的赤泥。這樣才能提高拜耳法的循環(huán)效率，為后續(xù)工序創(chuàng)造良好的作業(yè)條件。編輯課件苛性比值是指鋁酸鈉溶液中Na2Ok與Al2O3的分子比。Na2Ok：鋁酸鈉溶液中游離的Na2O和與Al2O3反應(yīng)的Na2O.苛性比值(αk)編輯課件3.6.2不同類型礦石的溶出條件編輯課件3.6.3鋁土礦中各組分在溶出過程中的行為：3.6.3.1鋁礦物：Al2O3水合物與苛性鈉發(fā)生的反應(yīng)是溶出過程的主反應(yīng)。三水鋁石型鋁土礦中的Al(OH)3與NaOH在常壓下即可反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：Al(OH)3＋NaOH+aq＝NaAl(OH)4＋aq一水軟鋁石型或一水硬鋁石型鋁土礦中的AlOOH在相應(yīng)的高溫（高壓）及高堿濃度下發(fā)生下列反應(yīng)：γ(α)-A1OOH＋NaOH＋aq＝NaAl(OH)4＋aq編輯課件3.6.3.2硅礦物：含硅礦物主要為高嶺石、伊利石、葉臘石等。鋁土礦中最有害雜質(zhì)。與苛性堿反應(yīng)，以硅酸鈉的形式進(jìn)入溶液：SiO2.nH2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aq硅酸鈉在溶液中與鋁酸鈉相互作用，生成鋁硅酸鈉（鈉硅渣）：2NaAlO2+2Na2SiO3+aq=3Na2O.Al2O3.2SiO2.2H2O+4NaOH危害(1)引起A12O3和Na20的損失；(2)鈉硅渣進(jìn)入氫氧化鋁后，降低成品質(zhì)量；(3)鈉硅渣在生產(chǎn)設(shè)備和管道的換熱表面結(jié)疤，使傳熱系數(shù)嚴(yán)重降低，增加能耗和清理工作量，(4)大量鈉硅渣的生成增大赤泥量，并且可能成為極分散的細(xì)懸浮體，極不利于赤泥的分離和洗滌。編輯課件礦石質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)：（1）三水鋁石型礦主要是其中的有效氧化鋁AAl2O3(Availablealumina)和活性氧化硅RSi02(Reactivesilica）的含量。AAl2O3：是指在一定的溶出條件下能夠從礦石中溶出到溶液中的氧化鋁量(％)，RSiO2則是此時(shí)礦石中與堿溶液反應(yīng)造成A12O3和Na2O損失的氧化硅含量(％)。（2）一水鋁石礦石中的氧化鋁含量和鋁硅比鋁硅比：鋁礦石中的氧化鋁和二氧化硅的質(zhì)量比。鋁酸鈉溶液評(píng)定指標(biāo)硅量指數(shù)：鋁酸鈉溶液中氧化鋁和二氧化硅的質(zhì)量比。編輯課件3.6.3.3鐵礦物：主要含鐵礦物為赤鐵礦和針鐵礦。鐵礦物不與堿溶液反應(yīng)，以固相進(jìn)入殘?jiān)Ｎ：Γ?）主要是針鐵礦生成難以濾除的微小氧化鐵水合物顆粒，送入氫氧化鋁后降低成品質(zhì)量；生成大量沉降性能很差的赤泥，使生產(chǎn)難以進(jìn)行并增大洗水用量；（2）以類質(zhì)同品形態(tài)進(jìn)入針鐵礦中的A13+，在通常處理一水軟鋁石曠的條件下很難提取，使礦石中Al203的提取率降低。編輯課件3.6.3.4鈦礦物：通常以銳鐵礦、金紅石和板鈦礦形態(tài)存在。溶出時(shí)，與NaOH作用生成鈦酸鈉：造成Na2O損失；生成的鈦酸鈉成膜狀覆蓋在礦石表面，阻礙溶出反應(yīng)進(jìn)行。并且在換熱表面生成鈦結(jié)疤，極難清洗。編輯課件3.6.4CaO在溶出過程中的作用處理一水硬鋁石型礦石時(shí)，在原礦漿中往往必須配入干礦石量3—5％的石灰。作用為：（1）消除TiO2的危害2CaO+TiO2+2H2O=2CaO·TiO2·2H2O避免了鈦酸鈉的生成，從而消除了TiO2的危害.編輯課件（2）促進(jìn)針鐵礦（FeOOH）轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦（Fe2O3）。（3）使礦石的Al2O3充分溶出往鋁酸鈉溶液中添加石灰將生成鋁鈣酸鈉（水化石榴石）：3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaO·Al2O3·6H2O+2H2O+aq鋁鈣酸鈉（水化石榴石）比鋁硅酸鈉（鈉硅渣）更易脫離礦粒表面，從而破壞礦石表面的致密結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了Al2O3的溶解。編輯課件3.6.5溶出過程評(píng)價(jià)指標(biāo)根據(jù)鈉硅渣分子式：Na2O.Al2O3.1.7SiO2.nH2O(n<=2)在一水硬鋁石溶出過程中，如果礦石中A1203和SiO2含量分別為A％及S％。理論溶出率：在處理難溶礦石時(shí)，其中的氧化鋁常常不能充分溶出，為了避免礦石品位（A/S）不同造成的影響，通常采用相對(duì)溶出率作為比較各種溶出制度效果的指標(biāo)。編輯課件3.6.6鋁土礦的溶出形式：（1）管道化溶出；（2）管道-停留罐溶出；（3）單管預(yù)熱-高壓釜溶出編輯課件3.7赤泥漿液的分離、洗滌赤泥漿液是赤泥與鋁酸鈉溶液組成的懸浮液。3.7.1目的：（1)赤泥分離是為了將礦漿中的鋁酸鈉溶液和赤泥分離開來，獲得符合晶種分解要求的純凈鋁酸鈉溶液；(2)赤泥洗滌是為了回收赤泥中帶有的氧化鈉和氧化鋁，以減少損失。編輯課件3.7.2分離、洗滌設(shè)備3.7.2.1赤泥漿液連續(xù)分離沉降設(shè)備主要采用分離沉降槽，有單層沉降槽和多層沉降槽,高效沉降槽。普遍采用平底深錐高效沉降槽。多層沉降槽多層沉降槽單層沉降槽高效沉降槽編輯課件3.7.2.1赤泥洗滌設(shè)備分離沉降槽的底流（赤泥）要經(jīng)過4-7次反向洗滌以減少附液損失。主要設(shè)備為洗滌沉降槽。赤泥洗滌編輯課件3.7.3赤泥分離、洗滌工藝步驟：（1）赤泥漿液的稀釋溶出后的漿液在赤泥分離之前用赤泥洗液稀釋，其作用如下：1）．降低溶液濃度，便于晶種分解2）．使鋁酸鈉溶液進(jìn)—步脫硅3）．便于赤泥分離4）.有利于穩(wěn)定沉降槽的操作編輯課件（2）沉降分離稀釋后的赤泥漿液送入沉降槽，分離出浮游物含量小于0.2g/L的沉降槽溢流(粗液)。（3）赤泥反向洗滌：將分離沉降槽底流進(jìn)行多次反向洗滌回收A12O3和Na2O。（4）粗液控制過濾：經(jīng)控制過濾浮游物含量低于0.02g/L的精液。控制過濾一段采用葉濾機(jī)。編輯課件赤泥分離、洗滌工藝流程圖編輯課件3.7.4拜耳法赤泥漿液的物理化學(xué)性質(zhì)

（1）沉降性能經(jīng)過一定時(shí)間(如10min)沉降后所出現(xiàn)的清液層高度作為衡量沉降速度和沉降性能的依據(jù)。（2）壓縮液固比是指赤泥漿液長(zhǎng)期沉降后所能達(dá)到的最低液固比。拜耳法赤泥沉降槽的底流液固比一般是按照高于其壓縮液固比0.5左右來掌握。降低沉降槽的底流液固比，是提高赤泥洗滌效率、減少赤泥附液損失的根本途徑。編輯課件3.7.5影響赤泥沉降壓縮性能的因素鋁土礦的礦物組成和化學(xué)成分是影響赤泥漿液沉降、壓縮性能的主要因素。利于沉降的礦物：赤鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦等。不利于沉降的礦物：針鐵礦、黃鐵礦、高嶺石、金紅石等。有害礦物容易吸附Al(OH)4-，OH-、Na+和水分子，使赤泥離子表面生成液膜并帶有電荷，赤泥表面上的液膜阻礙粒子互相接近。赤泥粒于都帶同種電荷，使它們之間發(fā)生互相排斥的作用。這些作用都阻礙赤泥粒子聚結(jié)成大的顆粒，使赤泥難于沉降和壓縮。編輯課件3.7.6絮凝劑的使用添加絮凝劑是加速赤泥沉降的有效方法。在絮凝劑的作用下，赤泥漿液中處于分散狀態(tài)的細(xì)小赤泥顆?；ハ嗦?lián)合成較大的絮團(tuán)，使沉降速度大大增加。分類:(1)淀粉類天然高分子絮凝劑，如面粉，土豆淀粉與木薯粉。(2)人工合成高分子絮凝劑,如聚丙烯酰胺胺類。(CH2CHCONH2)n，用量為干赤泥量的萬分之幾到十萬分之幾。絮凝作用可劃分為吸附(即絮凝劑吸附于懸浮液中固體粒子表面)和絮凝(單個(gè)粒子互相聯(lián)合成絮團(tuán))兩個(gè)階段。編輯課件針鐵礦的危害：針鐵礦在高壓溶出時(shí)完全脫水，生成高度分散的氧化鐵，而在赤泥漿液稀釋及沉降過程中。又重新水化，變成幾乎是膠態(tài)的親水性很強(qiáng)的氫氧化鐵，這就是針鐵礦使赤泥沉降、壓縮性能惡化的原因。編輯課件赤泥堆放編輯課件3.7.3鋁酸鈉溶液的晶種分解晶種分解（簡(jiǎn)稱種分）是向鋁酸鈉溶液中加入晶種，充分?jǐn)嚢?，控制分解條件，使鋁酸鈉溶液分解析出氫氧化鋁。目的：獲得質(zhì)量良好的氫氧化鋁產(chǎn)品，同時(shí)得到苛性比值較高的種分母液。3.7.3.1種分過程的主要指標(biāo)（1）氫氧化鋁的質(zhì)量包括純度和物理性質(zhì)兩個(gè)方面，它們都首先決定于種分過程。編輯課件（2）分解率鋁酸鈉溶液中Al2O3分解析出的百分?jǐn)?shù).式中η——種分分解率α0——分解原液的苛性比值αm——分解母液的苛住比值編輯課件P—分解槽單位產(chǎn)能，kg／m3.h

A0—分解原液的Al2O3濃度，kg／m3

η—分解率，%。

τ——分解時(shí)間，h。（3）分解槽單位產(chǎn)能分解槽的單位產(chǎn)能是指單位時(shí)間內(nèi)(每小時(shí)或每晝夜)從分解榴單位體積中分解出來的A12O3數(shù)量。編輯課件(4)產(chǎn)出率它的意義是從單位體積溶液中分解出來的A1203質(zhì)量。它只與原液Al2O3濃度和分解率有關(guān)。晶種分解工序應(yīng)做到，溶液產(chǎn)出率70~80g/LA12O3；產(chǎn)品粒度-44μm的粒子＜10％)，磨損指數(shù)＜10％；堿含量(折合成氧化鋁含量的百分?jǐn)?shù)）低于0.45%。編輯課件鋁酸鈉溶液分解析出Al(OH)3結(jié)晶包括兩個(gè)過程，即鋁酸離子分解過程和氫氧化鋁結(jié)晶形成過程。

（1）鋁酸離子分解的機(jī)理3.7.3.2鋁酸鈉晶種分解過程編輯課件（2）氫氧化鋁結(jié)晶形成的機(jī)理包括：（1）氫氧化鋁晶體的長(zhǎng)大在整個(gè)種分作業(yè)中，均存在著晶種的直接長(zhǎng)大過程。晶種長(zhǎng)大是氧化鋁直接從溶液中析出的唯一途徑，因而也是直接影響產(chǎn)出率的唯一過程。（2）次生晶核的形成晶種分解時(shí)，在一定條件下會(huì)產(chǎn)生大量新的晶核。這種產(chǎn)生于晶種表面而后脫落進(jìn)入溶液的很細(xì)小的晶核稱為“次生晶核”，這種現(xiàn)象稱為“次生成核”或“繁殖成核”。編輯課件(3)晶種的附聚附聚是指若干個(gè)顆粒粘結(jié)在一起形成穩(wěn)定的附聚體的現(xiàn)象。在種分過程中，附聚作用也使氫氧化鋁粒度增大。（4）晶體的破裂與磨蝕氫氧化鋁晶體在攪拌強(qiáng)烈的情況下與攪拌器、器壁及其它晶體碰撞而破裂成小晶體，這是破裂。晶體的棱角在結(jié)晶器內(nèi)因碰撞而被磨蝕下來成為小晶體，此時(shí)原晶體變得圓滑，但顆粒大小實(shí)際上無甚變化，這便是磨蝕。編輯課件3.7.3.4影響晶種分解過程的主要因素1）．分解原液的濃度和苛性比值（分子比）2）．分解溫度3）．晶種數(shù)量和品質(zhì)4）分解時(shí)間與母液苛性比值5）攪拌速度6。雜質(zhì)

編輯課件3.7.3.4影響晶種分解過程的主要因素

一、分解原液濃度和分子比的影響其它條件相同，中等濃度的鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性最小，分解速度快。稍微提高濃度，有利于增加種分槽單位產(chǎn)能，減少物料流量，降低蒸發(fā)水量和熱耗。濃度過高，過飽和度下降，不利于附聚和結(jié)晶長(zhǎng)大，造成產(chǎn)品強(qiáng)度小。隨著原液分子比降低，分解速度、分解率和分解槽單位產(chǎn)能顯著提高。

編輯課件二、溫度制度的影響溫度制度的影響

不同分解初溫對(duì)分解過程分解率的影響第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件分解溫度對(duì)分解產(chǎn)品粒度的影響

分解初溫對(duì)種分產(chǎn)品粒度的影響

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件分解末溫對(duì)種分產(chǎn)品粒度的影響

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件分解溫度對(duì)分解產(chǎn)品強(qiáng)度的影響

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件高溫下產(chǎn)品SEM照片第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件三、晶種數(shù)量和質(zhì)量的影響晶種數(shù)量習(xí)慣用晶種系數(shù)（種子比）來表示。種子比是指添加晶種含量與溶液中Al2O3含量的比值。一般說來，在種子粒度組成相同時(shí)，增加種子比可以增加種子的表面積，從而提高溶液的分解率。種子比大，可縮短誘導(dǎo)期。對(duì)長(zhǎng)大過程而言，增加種子比還可促進(jìn)晶體生長(zhǎng)，有助于獲得粒度粗、強(qiáng)度好的產(chǎn)品氫氧化鋁。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件四、攪拌速度的影響分解速度隨攪拌速度的增加而顯著提高，這表明分解速度取決于擴(kuò)散速度。當(dāng)溶液濃度更高時(shí)，即使增加攪拌強(qiáng)度，分解率仍然比較低。攪拌速度過高，會(huì)產(chǎn)生很多的細(xì)粒子，因而，—般是根據(jù)具體情況，確定最適宜的攪拌強(qiáng)度和攪拌方式。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件五、分解時(shí)間與母液分子比的影響當(dāng)其它條件相同時(shí)，隨著分解時(shí)間延長(zhǎng)，分解率提高，母液的分子比增加。因此將分解時(shí)間和母液分子比的影響一并討論。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件不論分解條件如何，分解前期析出的氫氧化鋁最多，隨著分解的時(shí)間延長(zhǎng)，在相同時(shí)間內(nèi)分解出來的氫氧化鋁數(shù)量越來越少，溶液分子比的增長(zhǎng)也相應(yīng)地越來越少，分解槽的單位產(chǎn)能也越來越低，因此過分延長(zhǎng)分解時(shí)間是不適宜的。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件過早地停止分解，分解率低，氧化鋁返回的多，母液分子比過低，不利于溶出，并增加了整個(gè)流程的物料流量。所以要根據(jù)具休情況確定分解時(shí)間，以保證分解槽有較高的產(chǎn)能，并達(dá)到一定的分解率。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件六、雜質(zhì)的影響無機(jī)物類雜質(zhì)對(duì)分解過程的毒害主要是增加Al2O3在鋁酸鈉溶液中的平衡溶解度，從而降低了溶液的產(chǎn)出率，其中有些雜質(zhì)還會(huì)造成產(chǎn)品細(xì)化。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件有機(jī)物類雜質(zhì)種類繁多，作用也比較復(fù)雜。溶液中有機(jī)物雜質(zhì)的存在，不僅影響了鋁酸鈉溶液的物理性質(zhì)，增加了Al2O3在鋁酸鈉溶液中的平衡溶解度，造成溶液分解率的降低，而且吸附在晶種表面的活性點(diǎn)上，抑制了晶體的生長(zhǎng)，并產(chǎn)生過細(xì)Al(OH)3顆粒，使溶液和產(chǎn)品帶色等。草酸鈉是危害最大的有機(jī)物雜質(zhì)。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

編輯課件3.7.3.5晶種分解設(shè)備采用的設(shè)備主要為空氣攪拌分解槽或機(jī)械攪拌分解槽，連續(xù)分解，每組分解槽由7-20個(gè)單槽組成。(工藝模擬）MIG型機(jī)械攪拌分解槽空氣攪拌分解槽編輯課件氫氧化鋁分離、洗滌經(jīng)種分得到的氫氧化鋁漿液，用過濾設(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。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的分解母液，必須加以洗滌，以回收Na2O，并保證氫氧化鋁產(chǎn)品中Na2O含量符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。過濾主要設(shè)備：轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機(jī)

平盤過濾機(jī)

編輯課件3.7.4氫氧化鋁焙燒目的：（1）把氫氧化鋁的附著水和結(jié)合水脫除，形成氧化鋁。（2）使氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變，得到適合電解鋁要求的氧化鋁。焙燒過程中的主要反應(yīng)：（1）100-120℃時(shí)，附著水蒸發(fā)。（2）200-250℃時(shí)，失去兩個(gè)結(jié)晶水轉(zhuǎn)變?yōu)橐凰涗X石：Al2O3·3H2O→Al2O3·H2O+2H2O↑

500℃左右，一水軟鋁石轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水γ-A12O3；Al2O3·H2O→γ-A12O3+H2O↑900℃以上轉(zhuǎn)變?yōu)楱?A12O3：γ-A12O3→ɑ-A12O3編輯課件氫氧化鋁焙燒的主要設(shè)備：早期采用回轉(zhuǎn)窯煅燒氧化鋁，如今主要采用流態(tài)化技術(shù)焙燒氧化鋁，目前主要用于氧化鋁生產(chǎn)的焙燒技術(shù)有美國(guó)的閃速焙燒，德國(guó)的循環(huán)焙燒，丹麥的氣態(tài)懸浮焙燒，其中氣態(tài)懸浮焙燒技術(shù)代表著最新流態(tài)化焙燒水平，是氧化鋁生產(chǎn)的最佳選擇。編輯課件3.7.5分解母液的蒸發(fā)及碳酸鈉的苛化3.7.5.1工藝目的拜耳法種分母液需經(jīng)過蒸發(fā)。蒸發(fā)的主要目的是排除流程中多余的水分，保持循環(huán)系統(tǒng)中的水量平衡，使母液蒸濃到符合鋁土礦溶出的濃度要求以保證溶出效果。編輯課件3.7.5.3水分來源進(jìn)入生產(chǎn)流程中的水分主要有：（1）赤泥洗水，約3-5m3／t-干赤泥；（2）氫氧化鋁洗水，約0.5-1.5m3／t-A12O3；（3）原料帶入；（4）蒸汽直接加熱的冷凝水；（5）泵的軸封水及其它非生產(chǎn)用水。編輯課件3.7.6碳酸鈉的苛化

拜耳法種分母液中由于循環(huán)積累，通常含有約10-20g/LNa2Oc，這些碳酸鈉大部分是鋁土礦和石灰中的碳酸鹽在溶出過程中發(fā)生反苛化作用生成的，少量是鋁酸鈉溶液吸收空氣中二氧化碳生成的。編輯課件3.7.6.1苛化方法(1)混合燒結(jié)將一水碳酸鈉與Fe2O3、Al2O3混合燒結(jié)，使之生成Na2O.Fe2O3：和Na2O.Al2O3，然后用水溶出，Na2O.Fe2O3分解，NaOH轉(zhuǎn)入溶液，Na2O.Al2O3則直接溶于水中。（2）石灰苛化法，將一水碳酸鈉溶解，然后加入石灰乳，使之發(fā)生如下的苛化反應(yīng)：拜耳法廠使用這種苛化方法。編輯課件隨著礦石鋁硅比的降低，拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的經(jīng)濟(jì)效果明顯惡化。對(duì)于鋁硅比低于7的礦石，單純的拜耳法就不適用了。處理鋁硅比在4以下的礦石，堿石灰燒結(jié)法幾乎是唯一得到實(shí)際應(yīng)用的方法。處理的原料有（1）鋁土礦爐料，A/S=3（2）霞石爐料,A/S=0.7（3）赤泥爐料。A/S=1.4，含有大量的氧化鐵3.8燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁工藝編輯課件3.8.1堿石灰燒結(jié)法將鋁土礦與一定量的純堿、石灰（或石灰石）配成爐料在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，使氧化硅與石灰化合成不溶于水的原硅酸鈣（2CaO·SiO2），氧化鋁與純堿化合成可溶于水的固體鋁酸鈉（Na2O·Al2O3），而氧化鐵與純堿化合成可以水解的鐵酸鈉（Na2O·Fe2O3），將燒結(jié)產(chǎn)物（熟料）用稀堿溶液溶出時(shí)Na2O·Al2O3便進(jìn)入溶液，Na2O·Fe2O3水解放出堿（NaOH），氧化鐵一水合物（Fe2O3.H2O)與2CaO·SiO2一道進(jìn)入赤泥。再用二氧化碳分解鋁酸鈉溶液便可以析出氫氧化鋁。經(jīng)過焙燒后產(chǎn)出氧化鋁。分離氫氧化鋁后的母液稱為碳分母液（主要成分為Na2CO3），經(jīng)蒸發(fā)后返回配料。

編輯課件編輯課件3.8.2燒結(jié)法工藝流程生料漿的制備熟料燒結(jié)熟料溶出鋁酸鈉溶液脫硅分解：種分+碳分氫氧化鋁分離、洗滌氫氧化鋁焙燒碳分母液蒸發(fā)編輯課件3.8.2.1生料漿的制備配料：為了保證爐料中各組分在燒結(jié)時(shí)能生成預(yù)期的化合物，因此各組分間必須嚴(yán)格地保持一定的配合比例，即配料。配方選擇原則（1）保證燒結(jié)過程的順利進(jìn)行。燒結(jié)過程順利進(jìn)行的關(guān)鍵在于爐料具有比較寬闊的燒結(jié)溫度范圍。（2）制得高質(zhì)量熟料。熟料的質(zhì)量表現(xiàn)在A1203和和SiO2等氧化物結(jié)合成預(yù)期的化合物，氣孔度合適，保證有用成分的充分溶出。編輯課件爐料配方指標(biāo)堿比和鈣比是配方中最重要的兩項(xiàng)指標(biāo)。堿比是指生料漿中氧化鈉與氧化鋁和氧化鐵的分子比。鈣比是指生料漿中氧化鈣與氧化硅的分子比。（1）飽和配方爐料的組分符合生成NA、NF和C2S的要求，即：[N]/[A]+[F]＝1，[C]/[S]＝2。當(dāng)爐料中合TiO2時(shí)，還應(yīng)配入生成CaO.TiO2的CaO。編輯課件（2）高堿配方堿比大于1的配方。燒結(jié)溫度范圍寬闊。堿耗大。（3）低堿配方堿比低于1的配方。A12O3溶出率降低，堿耗低。（4）高鈣配方在熟料中有游離的CaO存在，脫硅效果好。A12O3溶出率降低。編輯課件3.8.2.2熟料燒結(jié)工藝目的：使調(diào)配合格后的生料漿在熟料燒結(jié)窯中高溫?zé)Y(jié)，使生料各成分互相反應(yīng)。并形成具有一定容積密度和孔隙率、可磨性好的熟料，以便在溶出過程中將有用成份與有害雜質(zhì)較好的進(jìn)行分離，最大限度提取氧化鋁和回收堿。編輯課件爐料中各組分燒結(jié)過程中的行為（1）Al2O3（2）SiO2SiO2轉(zhuǎn)變成在高溫下不與NA互相作用，在溶出時(shí)也不與鋁酸鈉溶液顯著反應(yīng)的化合物2CaO.SiO2

。（3）Fe2O3（4）TiO2鈦礦物最后轉(zhuǎn)變?yōu)殁}鐵礦（CaO.TiO2

），而且不會(huì)參于熟料溶出時(shí)的反應(yīng)。編輯課件3.8.2.3熟料溶出工藝目的：熟料溶出的目的就是將熟料中的A12O3和Na2O最大限度溶解于溶液中，制取鋁酸鈉溶液（粗液），而熟料中的原硅酸鈣轉(zhuǎn)入固相赤泥中。實(shí)現(xiàn)有用成份氧化鈉和氧化鋁與雜質(zhì)進(jìn)行分離，并為赤泥分離洗滌創(chuàng)造良好的條件。編輯課件溶出率：根據(jù)洗凈后的赤泥組成計(jì)算出的Al2O3和Na2O的溶出率(ηA凈和ηN凈)，是衡量熟料溶出過程好壞標(biāo)志。A12O3熟—熟料中A12O3含量A12O3泥—赤泥中A12O3含量Na2O熟—熟料中Na2O含量Na2O泥—赤泥中Na2O含量CaO泥—赤泥中Na2O含量CaO熟—熟料中Na2O含量編輯課件熟料溶出的主反應(yīng)溶出用的原液：赤泥洗液、氫氧化鋁洗液、一定數(shù)量的碳分母液調(diào)配而成的調(diào)整液。1.鋁酸鈉（Na2O·Al2O3）

2.鐵酸鈉（Na2O·Fe2O3）

Na2O·A12O3+4H2O+aq=2NaAl(OH)4+aqNa2O·Fe2O3+2H2O+aq=2NaOH+Fe2O3·3H2O↓+aq

編輯課件溶出過程中的二次反應(yīng)

2CaO·SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2Ca(OH)2↓2CaO·SiO2+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+2NaOH+2CaCO3↓+aq3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH+aq3CaO·Al2O3·6H2O+xNa2SiO3+aq=3CaO·Al2O3·xSiO2·yH2O+2xNaOH+aq

3Ca(OH)2+NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=3CaO·Al2O3·xSiO2·yH2O+2(x+1)NaOH+aq編輯課件溶出過程中的二次反應(yīng)結(jié)果：

使已經(jīng)進(jìn)入到溶液中的氧化鋁、氧化鈉又重新生成溶解度很小的水化石榴石和水合鋁硅酸鈉進(jìn)入赤泥而損失；使溶液中的SiO2濃度達(dá)到8～10g/L，必須采取脫硅工序；編輯課件3.8.2.4鋁酸鈉溶液脫硅

在熟料溶出的溶出液(粗液)中含有4.5-6g/LSiO2，硅量指數(shù)約20-30。這些SiO2是不穩(wěn)定的，分解時(shí)大部分析入氫氧化鋁。為了保證成品質(zhì)良，必須設(shè)置專門的脫硅過程。使得溶液中的SiO2盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?，并分離出來。經(jīng)過脫硅凈化處理的鋁酸鈉溶液，在生產(chǎn)中叫做精液。精液硅量指數(shù)越高，表示溶液中SiO2含量越低，脫硅越徹底。碳分時(shí)得到符合質(zhì)量要求的氫氧化鋁才能越多。整個(gè)生產(chǎn)流程中的物料流量和機(jī)械損失才越低。燒結(jié)法精液的硅量指數(shù)應(yīng)為550-600，精液硅量指教提高到1000以上，產(chǎn)品質(zhì)良可以不再遜于拜耳法。編輯課件脫硅工藝（1）使SiO2成為水合鋁硅酸鈉析出是使鋁酸鈉溶液中過飽和溶解的SiO2經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的攪拌后成為水合鋁硅酸鈉析出。硅量指數(shù)一般只能達(dá)到350～450。用化學(xué)方程式表示為：

1.7Na2SiO3+2NaO·Al2O3·4H2O+aq=Na2O·A12O3·1.7SiO2·H2O+3.4NaOH+aq為了加快脫硅反應(yīng)速度，一次脫硅是在高溫、高壓和添加晶種的條件下進(jìn)行的，稱為壓煮脫硅。編輯課件（2）添加石灰使SiO2成為水化石榴石析出（深度脫硅）大部分SiO2成為水合鋁硅酸鈉出后，向溶液中加入一定數(shù)量的石灰，再使其余SiO2成為水化石榴石進(jìn)一步析出,這種化合物在鋁酸鈉溶液中的溶解度更低，所以能提高硅量指數(shù)至1000-2200，實(shí)現(xiàn)深度脫硅。用化學(xué)方程式表示為：3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=3CaO·Al2O3·xSiO2·yH2O+2(1+x)NaOH+aq編輯課件水化石榴石渣處理二段脫硅得到的水化石榴石渣中含Al2O3量約為26％。采用碳酸鈉溶液來提取其中的Al2O3較為合適。3CaO·Al2O3·xSiO2·yH2O+3Na2CO3+aq=3CaCO3+X/2(NaO·Al2O3·SiO2·2H2O)+(2-x)NaAl(OH)4+NaOH+aq回收過程同時(shí)發(fā)生蘇打的苛化，所得鋁酸鈉－堿溶液的苛性比在3.4左右。編輯課件3.8.2.5鋁酸鈉溶液的碳酸化分解在燒結(jié)法生產(chǎn)中，從脫硅精液中析出氫氧化鋁是采用向其中通入二氧化碳?xì)怏w即碳酸化分解的方法。碳分母液的主要成分為碳酸鈉，經(jīng)蒸發(fā)后返回配制生料漿。編輯課件基本原理:二氧化碳的作用在于中和鋁酸鈉溶液中的苛性堿，NaOH+CO2=Na2CO3+H2O在氫氧化鈉變?yōu)樘妓徕c的過程中，溶液的苛性比逐漸下降，因此,鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性降低，隨后鋁酸鈉溶液按照種分的機(jī)理分解,析出氫氧化鋁。NaAl(OH)4+aq→Al(OH)3+NaOH+aq反應(yīng)產(chǎn)生的NaOH不斷為通入的CO2所中和,從而使上述反應(yīng)的平衡向右移動(dòng)。編輯課件3.8.2.6碳分母液蒸發(fā)燒結(jié)法的碳分母液需要蒸發(fā)。蒸發(fā)的目的主要是：（1）排除流程中的多余水份，保持循環(huán)系統(tǒng)的水量平衡；（2）使母液蒸濃配制生料漿的濃度要求；（3）排除生產(chǎn)過程積累的雜質(zhì)。編輯課件3.9聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁根據(jù)鋁土礦化學(xué)與礦物組成以及其它條件的不同，拜耳法與燒結(jié)法可以組成并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)三種基本流程，都已用于工業(yè)生產(chǎn)。3.9.1并聯(lián)法當(dāng)?shù)V區(qū)有大量低硅鋁土礦同時(shí)又有一部分高硅鋁土礦時(shí)。采用拜耳法處理高品位鋁土礦，燒結(jié)法處理低品位鋁土礦或霞石。燒結(jié)法的精液匯入拜耳法，補(bǔ)充拜耳法系統(tǒng)的茍性堿損失。編輯課件并聯(lián)法工藝流程編輯課件并聯(lián)法工藝特點(diǎn)（1）可以在處理優(yōu)質(zhì)鋁土礦的同時(shí)處理一些高硅鋁礦，充分利用當(dāng)?shù)氐V石資源。（2）拜耳法析出的一水碳酸鈉直接送往燒結(jié)法系統(tǒng)配料，從而取消了一水碳酸鈉的苛化及蒸發(fā)過程。（3）生產(chǎn)過程中的堿損失可用比苛性鈉便宜的碳酸鈉補(bǔ)充。（4）燒結(jié)法溶液分子比低，匯入拜耳法溶液后有利于制取砂狀氯化鋁。并聯(lián)法的缺點(diǎn)：工藝流程比較復(fù)雜；用鋁酸鈉溶液代替苛性堿補(bǔ)償堿損失，使拜耳法系統(tǒng)的循環(huán)堿量有所增加。編輯課件3.9.2串聯(lián)法對(duì)于中等品位的鋁土礦（鋁硅比為5～7一水鋁石礦）或品位雖然較低但為易溶的三水鋁石型礦。采用串聯(lián)法往往比燒結(jié)法更為有利。該法先以較簡(jiǎn)單的拜耳法處理礦石，提取其中大部分氧化鋁，然后再用燒結(jié)法回收拜耳法赤泥中的Al2O3和堿,所得鋁酸鈉溶液補(bǔ)入拜耳法系統(tǒng)。編輯課件串聯(lián)法工藝流程編輯課件串聯(lián)法工藝特點(diǎn)(1)礦石經(jīng)過拜耳法與燒結(jié)法兩次處理，Al2O3的總回收率高和堿耗降低。而礦石中大部分Al2O3是由加工費(fèi)和投資都較低的拜耳法提取的，每噸產(chǎn)品的熟料量比單純的燒結(jié)法大為減少，總成本降低。(2)對(duì)于拜耳法的溶出條件和要求也可以適當(dāng)放寬，(3)產(chǎn)品質(zhì)量高于燒結(jié)法。串聯(lián)法的工藝缺點(diǎn)：(1)拜耳法赤泥爐科的烷結(jié)往往比較困難(2)拜耳法和燒結(jié)法兩個(gè)系統(tǒng)的平衡和整個(gè)生產(chǎn)的均衡穩(wěn)定受兩系統(tǒng)互相影響的程度比并聯(lián)法大，給生產(chǎn)控制帶來一定困難。編輯課件3.9.3混聯(lián)法如果串聯(lián)法的燒結(jié)法系統(tǒng)除處理拜耳法赤泥外，還同時(shí)處理一部分低品位礦石，使燒結(jié)法系統(tǒng)的產(chǎn)能擴(kuò)大到超過補(bǔ)堿的需要，將多余部分的燒結(jié)法溶液用碳酸化分解析出氫氧化鋁，這種工藝流程稱為混聯(lián)，即相當(dāng)于一個(gè)串聯(lián)法廠與一個(gè)燒結(jié)法廠同時(shí)在生產(chǎn)。編輯課件混聯(lián)法工藝流程編輯課件混聯(lián)法工藝特點(diǎn)（1）解決了用純串聯(lián)法處理低鐵鋁土礦時(shí)爐料苛化能力不夠補(bǔ)堿不足的問題。（2）提高了爐料鋁硅比，使熟料燒成溫度范圍變寬，有利于熟料窯的操作控制。（3）由于增加了碳酸化分解工序作為調(diào)節(jié)過剩苛性堿液的平衡措施，有利于整個(gè)流程的協(xié)調(diào)配合。

工藝缺陷（1）燒結(jié)法系統(tǒng)的產(chǎn)能較之串聯(lián)法提高了。單位產(chǎn)品的投資，能耗和成本均隨之增加，產(chǎn)品質(zhì)量也受到影響。（2）混聯(lián)法中包括完整的拜耳法和燒結(jié)法系統(tǒng)。流程很長(zhǎng)，設(shè)備繁多，控制復(fù)雜。編輯課件編輯課件3.10氧化鋁生產(chǎn)工藝比較方法區(qū)別拜耳法燒結(jié)法聯(lián)合法優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單；單位能耗低；外加物少；晶種自發(fā)分解；雜質(zhì)數(shù)量少；氧化鋁質(zhì)量好?？商幚礓X硅比低的高硅鋁土礦；生產(chǎn)消耗價(jià)格低廉的碳酸鈉。充分回收了赤泥中的氧化鋁和氧化鈉，適應(yīng)鋁土礦成分不均一性，最大限度利用資源；生產(chǎn)過程中的補(bǔ)堿由價(jià)格低廉的碳酸鈉供應(yīng)。缺點(diǎn)不能處理A/S低的鋁土礦，僅適合處理鋁硅比大于7的鋁土礦。有燒結(jié)工序，單位能耗高，生產(chǎn)流程復(fù)雜；碳酸化分解的方法造成氧化鋁質(zhì)量差兩種工藝混合，生產(chǎn)流程復(fù)雜，設(shè)備繁多；工藝交叉，生產(chǎn)協(xié)調(diào)非常復(fù)雜。編輯課件3.10金屬鋁生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法，電解過程在電解槽內(nèi)進(jìn)行，直流電經(jīng)過電解質(zhì)使氧化鋁分解。依靠電流的焦耳熱維持電解溫度950~970℃。電解產(chǎn)物在陰極上是液體鋁。在陽極上是氧，它使碳陽極氧化而析出氣體CO2和CO，鋁液用真空罐法抽出，經(jīng)凈化澄清之后，澆注成商品鋁錠，其質(zhì)量為99.5%~99.7%Al，以供給用戶重新熔化后進(jìn)行深加工，以制成各種鋁制品。

(工藝路線圖）編輯課件氧化鋁產(chǎn)品3.10.1鋁電解用原料3.10.1.1氧化鋁（1）氧化鋁是鋁電解生產(chǎn)的中的主要原料。（2）氧化鋁是一種白色粉狀物，俗稱礬土，屬離子化合物，熔點(diǎn)為2050℃，沸點(diǎn)為3000℃，真密度為3.6g/cm3。不溶于水，能溶解在冰晶石熔體中，（3）鋁電解對(duì)于氧化鋁的要求，一是其化學(xué)純度，二是其物理性能。編輯課件化學(xué)純度：（1）如果氧化鋁中含有Fe2O3、SiO2、TiO2等，這些元素在電解過程中首先在陰極上析出而使鋁的質(zhì)量降低。SiO2還會(huì)與氟鹽反應(yīng)，生成SiF4逸出，污染環(huán)境，并造成氟的損失。（2）如果氧化鋁含有Na2O等氧化物，在電解時(shí)將與氟化鋁反應(yīng)造、成氟化鋁損失，在電解過程中需定時(shí)補(bǔ)充氟化鋁而造成生產(chǎn)成本增加。氧化鋁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)編輯課件物理性質(zhì)：粒度，比表面積、磨損指數(shù)、堆積密度、安息角、α-Al2O3含量、密度等。鋁工業(yè)按氧化鋁的物理性質(zhì)將其分為砂狀與面粉狀兩種類型。砂狀氧化鋁的特點(diǎn)是：平均粒度較租，粒度組成比較均勻，細(xì)粒子和過粗顆粒都少；比表面積大，強(qiáng)度高，流動(dòng)性好。成為國(guó)內(nèi)外電解鋁廠節(jié)能降耗的首選原料。面粉狀氧化鋁與之相反，但煅燒程度高。不同類型氧化鋁的物理性質(zhì)編輯課件冰晶石3.10.1.2冰晶石分子式Na3AlF6（3NaF.AlF3)，主要用作鋁電解的熔劑，冰晶石常溫下呈白色固體，其熔點(diǎn)約為1010℃，鋁電解用冰晶石分天然和人造兩種，天然冰晶石的儲(chǔ)量少，遠(yuǎn)不能滿足鋁工業(yè)需求，現(xiàn)代鋁工業(yè)采用人造冰晶石.編輯課件冰晶石溶劑特性（1）熔融的冰晶石能夠較好的熔解氧化鋁，所構(gòu)成的電解質(zhì)可在冰晶石的熔點(diǎn)1008℃以下進(jìn)行電解，降低了氧化鋁的電解溫度。（2）冰晶石-氧化鋁熔體有較好的流動(dòng)性和導(dǎo)電性。（3）冰晶石-氧化鋁熔液的比重比鋁液小約10%，能漂在電解出來的鋁液上面，防止鋁液氧化，同時(shí)使電解質(zhì)和鋁易分離。編輯課件冰晶石比表示電解質(zhì)中NaF和AlF3的相對(duì)含量。NaF/AlF3=3純冰晶石

NaF/AlF3<3酸性電解質(zhì)

NaF/AlF3>3堿性電解質(zhì)鋁電解一般采用冰晶石比2.6~2.8的酸性電解質(zhì)。過酸電解質(zhì)溶解Al2O3能力低，易揮發(fā)。堿性電解質(zhì)含Na+高，容易在陰極析出Na，均不采用。編輯課件3.10.1.3氟化鋁氟化鋁是白色粉末，粒度比氧化鋁大，它添加氟化鋁的作用是可以彌補(bǔ)電解質(zhì)中氟化鋁的損失，又可以用于降低熔體的分子比，降低電解溫度。以保證生產(chǎn)技術(shù)條件的穩(wěn)定。3.10.1.4鋁電解用其他氟化鹽鋁電解生產(chǎn)中所用氟鹽主要是冰晶石和氟化鋁，其次有一些用來改善和調(diào)整電解質(zhì)性質(zhì)的添加劑，如氟化鈣、氟化鎂、氟化鈉和碳酸鈉等編輯課件3.10.1.5鋁電解用碳素材料鋁電解上均采用炭素材料做電極—炭陽極和炭陰極。在電解過程中，炭陰極原則上不消耗，炭陽極由于參加電化學(xué)反應(yīng)而消耗。陽極的主要作用有兩種：導(dǎo)電和參加電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)。陽極實(shí)際消耗為380-450kg/t-Al2O3編輯課件3.10.6鋁電解原理

3.10.6.1電解質(zhì)的離解包括熔融冰晶石的離解和溶解于其中的氧化鋁的離解。Al2O3由于和AlF63-以及F-發(fā)生反應(yīng)結(jié)合為Al-O-F絡(luò)合離子而溶解在冰晶石中，反應(yīng)式為：冰晶石的離解可表示為：編輯課件3.10.6.2電解質(zhì)的性質(zhì)（1）電解質(zhì)的比重在電解槽正常生產(chǎn)過程中，上層是電解質(zhì)，下層是鋁液，這由于他們之間的密度差所致。在電解溫度下，鋁的比重為2.302，大于含有5%氧化鋁的冰晶石的比重（2.102）。（2）電解質(zhì)的熔點(diǎn)電解溫度與電解質(zhì)熔點(diǎn)有關(guān)。電解生產(chǎn)中的電解溫度一般比電解質(zhì)的熔點(diǎn)高出15~20℃（3）電解質(zhì)黏度隨溫度升高而降低，隨熔體中Al2O3含量增大而增大。編輯課件3.10.6.3鋁電解過程中的兩極反應(yīng)2O2-+C－4e＝CO2Al3++3e＝Al2Al2O3

+3C＝4Al+3CO2Na+,AlF63-AlF4-,F-[Al-O-F]x-編輯課件3.10.6.5陰極副反應(yīng)金屬鈉的析出隨著電解溫度升高，電解質(zhì)分子比增大，氧化鋁濃度較少，以及陰極電流密度提高，鈉與鋁的析出電位差越來越小，很可能N