氧化鋁生產(chǎn)工藝教學(xué)拜耳法

氧化鋁生產(chǎn)工藝教學(xué)拜耳法第1頁/共145頁晶種分解過程溶出過程

分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來溶出新的一批鋁土礦拜耳法是由K.J.拜耳1889-1892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礦，流程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好，得以廣泛應(yīng)用實(shí)質(zhì)：第四章拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的原理用NaOH溶液溶出鋁土礦所得到的鋁酸鈉溶液在添加晶種，不斷攪拌的條件下，溶液中的氧化鋁便呈氫氧化鋁析出Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq2NaAl(OH)4+aq溶出分解第2頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)30℃60℃200℃MR=3.40拜耳法生產(chǎn)Al2O3的四個(gè)組要工序MR=1.65鋁土礦的溶出鋁酸鈉溶液的稀釋晶種分解分解母液蒸發(fā)拜耳法循環(huán)從鋁土礦的溶出開始，溶出初溫為30℃，終溫為200℃。在此溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)溶出、稀釋分解、蒸發(fā)過程。ABA點(diǎn)：循環(huán)母液的組成點(diǎn)AB線：溶出線BC線：稀釋線CD線：分解線DA線：蒸發(fā)線拜耳循環(huán)：ABCDA至Al2O3·H2OCD至Al2O3·3H2O第3頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)拜耳循環(huán)實(shí)際生產(chǎn)中與拜耳法循環(huán)的理想過程有差別實(shí)際生產(chǎn)過程存在Na2O和Al2O3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晶種分解過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)到循環(huán)開始點(diǎn)A點(diǎn)，然后繼續(xù)進(jìn)行下一次循環(huán)。第4頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的循環(huán)效率循環(huán)效率E是指一噸Na2O在一次拜耳循環(huán)中所產(chǎn)出的Al2O3的量（噸）循環(huán)堿量N是指生產(chǎn)一噸Al2O3在循環(huán)母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)效果和改革途徑的重要指標(biāo)循環(huán)效率和循環(huán)堿量呈互為倒數(shù)關(guān)系第5頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳法的基本流程1原礦漿制備2高壓溶出3溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌4晶種分解

5氫氧化鋁的分離與洗滌6氫氧化鋁煅燒7種分母液的蒸發(fā)及一水碳酸鈉的苛化第6頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)原礦漿制備原礦漿制備：是把拜耳法生產(chǎn)氧化鋁所用的原料，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、物理性能都符合溶出要求的原礦漿。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)的物質(zhì)之間要有一定的配比和均勻混合原礦漿制備是氧化鋁生產(chǎn)的第一道工序，也是重要的工序，影響著氧化鋁的溶出率、赤泥沉降性能、種分分解率以及氧化鋁產(chǎn)量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。第7頁/共145頁原料堆取翻車機(jī)：主要用于原料的裝卸第四章拜耳法的原理和基本工藝流程斗輪式堆取料機(jī)：主要用于原料的混合。第8頁/共145頁濕磨：從母液蒸發(fā)工序送來的蒸發(fā)母液，通過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)桶體進(jìn)行濕磨，管磨產(chǎn)出的原礦漿通過輸送系統(tǒng)輸送到料漿槽。第四章拜耳法的原理和基本工藝流程第9頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程第10頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程高壓溶出是拜耳法生產(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)。溶出目的：將鋁土礦中的氧化鋁水合物溶解成鋁酸鈉溶液，并使溶液充分脫硅，避免過量SiO2影響產(chǎn)品質(zhì)量，且把苛性堿的消耗減至最少。工業(yè)生產(chǎn)中一般采用循環(huán)母液來溶出鋁土礦，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。溶出過程的主要技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：溶出溫度、溶出時(shí)間、Al2O3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)成分和鋁土礦類型第11頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程高壓溶出管道化溶出高壓釜溶出第12頁/共145頁第四章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赤泥是溶出鋁土礦后得到的泥渣溶出礦漿稀釋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Al2O3和Na2O的損失，需要對(duì)赤泥進(jìn)行洗滌。第13頁/共145頁赤泥沉降第四章拜耳法的原理和基本工藝流程赤泥洗滌溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌第14頁/共145頁赤泥堆場(chǎng)第四章拜耳法的原理和基本工藝流程赤泥堆場(chǎng)溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌第15頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程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)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：就是將鋁酸鈉溶液降溫，增大其過飽和度，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程。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)。晶種分解過程的主要技術(shù)指標(biāo)：氧化鋁濃度、分子比、分解初溫、終溫、種子比、分解時(shí)間等。衡量分解過程效率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：種分分解率、分解槽單位產(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程的控制。第16頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程分解槽分解槽晶種分解第17頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程分離目的：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。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：氫氧化鋁洗水量、料漿液固比，成品氫氧化鋁含水率、過濾機(jī)產(chǎn)能等。氫氧化鋁的分離與洗滌洗滌目的：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的分解母液，必須加以洗滌，以回收Na2O和Al2O3，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。第18頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程平盤過濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)氫氧化鋁的分離與洗滌第19頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)氫氧化鋁煅燒煅燒目的：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。煅燒產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)：化學(xué)純度、灼減、а-Al2O3含量、粒度、安息角等。煅燒過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：煅燒溫度、燃料消耗量、產(chǎn)量等。第20頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程拜耳循環(huán)氫氧化鋁煅燒焙燒爐平面圖生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)焙燒爐第21頁/共145頁第四章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，進(jìn)行苛化回收。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(因煅燒不完全)與苛性堿作用生成的碳酸鈉，以及鋁酸鈉溶液中的NaOH吸收空氣中的CO2也生成碳酸鈉，它們?cè)诜N分母液蒸發(fā)過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)行苛化處理以回收苛性堿：Na2CO3·H2O+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3+H2O第22頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出氧化鋁的溶出行為：鋁土礦所含氧化鋁水合物在溶出條件下與循環(huán)母液中的NaOH作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。是鋁土礦溶出過程的主要反應(yīng)Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq2NaAl(OH)4+aq溶出分解鋁土礦類型溫度（℃）Na2O(g/L)Al2O3(g/L)分子比MR三水鋁石1451101301.40一水軟鋁石2301101201.50一水硬鋁石2501201201.65鋁土礦類型不同溶出條件不同第23頁/共145頁鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)流體反應(yīng)物在主流體中通過固體顆粒表面的擴(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，并通過固體產(chǎn)物層向流體的擴(kuò)散液固多相反應(yīng)鋁土礦的溶出過程：鋁土礦與堿液的反應(yīng)屬于復(fù)雜的液-固多相反應(yīng)含氧化鋁礦物的表面被含大量游離NaOH的循環(huán)母液所浸潤含氧化鋁礦物與OH-相互作用生成鋁酸鈉鋁酸根離子通過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OH-通過擴(kuò)散層擴(kuò)散到礦物的表面上來，使反應(yīng)繼續(xù)下去反應(yīng)的控制步驟：由最慢的步驟決定著整個(gè)反應(yīng)過程的速度第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出第24頁/共145頁鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)三水鋁石型鋁土礦K—常數(shù)A—表面積，m2CNaOH—苛性堿濃度,%T—溶出溫度,K一水軟鋁石型鋁土礦K—常數(shù)A—表面積，m2CNaOH—苛性堿濃度,%T—溶出溫度,K表觀活化能81.93kJ/nol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13kJ/mol，混合控制為20-34kJ/mol，而化學(xué)反應(yīng)控制活化能大于40kJ/mol，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。第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出第25頁/共145頁鋁土礦溶出動(dòng)力學(xué)一水硬鋁石型鋁土礦K+—正反應(yīng)的速率常數(shù)K-—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)CA—AlO2-濃度CN—OH-濃度溶出過程的表觀活化能83.8kJ/mol，逆反應(yīng)的活化能為54.6kJ/mol。溶出過程處于表面化學(xué)反應(yīng)控制階段第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出第26頁/共145頁鋁土礦溶出鋁土礦溶出過程的要求第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出盡可能高的Al2O3溶出率Na2O化學(xué)損失盡可能低溶出液具有足夠的硅量指數(shù)溶出液具有低的分子比循環(huán)母液具有高的分子比和Na2O濃度第27頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出氧化鋁實(shí)際溶出率：鋁土礦與NaOH反應(yīng)實(shí)際溶出到溶液中的Al2O3量與鋁土礦中Al2O3總量之比。拜耳循環(huán)氧化鋁溶出率氧化鋁理論溶出率：理論上礦石中可以溶出的Al2O3量（扣除不可避免的化學(xué)損失）與礦石中Al2O3總量之比。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。第28頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出赤泥的產(chǎn)出率：每處理1t鋁土礦所生成的赤泥量拜耳循環(huán)赤泥的產(chǎn)出率及堿耗堿耗：鋁土礦溶出過程，每溶出1tAl2O3所損失的堿量A/S=7時(shí)，η理=85.7%，Na2O耗=101KgA/S=5時(shí)，η理=80.0%,Na2O耗=152Kg拜耳法生產(chǎn)氧化鋁時(shí)，為什么要求高的A/S比？第29頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出配料計(jì)算的目的：鋁土礦溶出前，為了得到預(yù)期的溶出效果，須通過配料計(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)溶出過程的配料計(jì)算配料分子比：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：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。該溶出液可以是飽和的，也可以是為飽和的。平衡分子比：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：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)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)的苛性堿第30頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出已知：拜耳循環(huán)溶出過程的配料計(jì)算礦石組成：A%，S礦%，T%，C礦%循環(huán)母液：nkg/L，ag/L石灰：添加量為干礦石量的w%，C灰%，S灰%赤泥中堿硅比：Na2O:SiO2=b%Al2O3實(shí)際溶出率：ηA配料分子比：MR每噸鋁土礦需要的循環(huán)母液量生產(chǎn)上根據(jù)原礦漿的液固比（L/S）來檢驗(yàn)配制的原礦漿是否合格第31頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過程的因素溶出溫度的影響攪拌強(qiáng)度的影響循環(huán)母液堿濃度的影響配料分子比的影響礦石磨細(xì)程度影響溶出時(shí)間的影響第32頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過程的因素溫度是溶出過程中最主要的影響因素。提高溫度，增加溶出率提高溫度，增加設(shè)備產(chǎn)能提高溫度，降低溶出液苛性比值提高溫度，提高循環(huán)效率提高溫度，消除礦物形態(tài)差別的影響提高溫度，改善赤泥結(jié)構(gòu)和沉降性能提高溫度，對(duì)設(shè)備的要求苛刻溶出溫度化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)擴(kuò)散速率常數(shù)溫度（℃）溶出液αkA/S（赤泥）N/S（赤泥）ηA相（%）2451.732.310.601852601.631.330.58296.32801.611.160.57398.2Na2Ok=200g/l，配料分子比MR=1.6，C/T=2.52，溶出時(shí)間為1.5小時(shí)第33頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過程的因素?cái)嚢鑿?qiáng)度擴(kuò)散速率方程

加強(qiáng)攪拌，強(qiáng)化傳質(zhì)過程加強(qiáng)攪拌，強(qiáng)化溶出過程加強(qiáng)攪拌，降低加熱表明結(jié)疤管道化溶出，礦漿流速達(dá)1.5~5m/s，湍流程度高，成為強(qiáng)化溶出過程的一個(gè)重要原因。比高壓溶出器內(nèi)礦漿流速高200倍到300倍，這樣一來，擴(kuò)散速度便不會(huì)成為溶出過程的限制性因素，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300℃高溫下只幾分鐘便可溶出完。第34頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過程的因素循環(huán)母液堿濃度其他溶出條件固定時(shí)，氧化鋁的溶出率隨循環(huán)母液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。過分提高母液堿濃度為后續(xù)工序帶來困難。一般循環(huán)母液堿濃度200g/L以上，直接加熱溶出器，堿濃度270-280g/L，間接加熱溶出器，堿濃度220-230g/L。溶出溫度220℃第35頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過程的因素配料分子比為了保證高的循環(huán)效率和高的Al2O3溶出速率及溶出率，應(yīng)盡可能降低配料分子比，通常配料分子比要比相同條件下平衡溶液分子比高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（MR=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，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1.55-1.65，以保證溶液有足夠的穩(wěn)定性。第36頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過程的因素礦石磨細(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，使原來被雜質(zhì)包裹的氧化鋁水合物暴露出來，增多礦量內(nèi)部的裂縫，促使溶出過程的進(jìn)行不同礦石對(duì)細(xì)度的要求不同：三水鋁石，易溶且本身縫隙多，不必細(xì)磨（一般0.2-0.5mm以下）；一水硬鋁石型要求細(xì)磨（70-80um以下）。過細(xì)不利赤泥的沉降分離，增加磨礦費(fèi)用第37頁/共145頁第五章鋁土礦中氧化鋁的溶出影響鋁土礦溶出過程的因素溶出時(shí)間鋁土礦溶出過程中，Al2O3的溶出率沒有達(dá)到最大值時(shí)，增加溶出時(shí)間，Al2O3的溶出率就會(huì)增加。鋁土礦類型不同，溶出時(shí)間不同。延長溶出時(shí)間對(duì)一水硬鋁石的溶出率影響較大。溶出溫度不同，溶出時(shí)間不同。250-260℃時(shí)，溶出時(shí)間影響溶出率較大；溫度大于260℃時(shí)，溶出時(shí)間對(duì)溶出率影響相對(duì)減弱；特別是溫度大于300℃時(shí)，不管氧化鋁礦態(tài)如何，大多數(shù)鋁土礦溶出過程都可以在幾分鐘內(nèi)完成，且溶液接近飽和。過長增加溶出時(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38頁/共145頁第六章鋁土礦中各種成分在溶出中的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鐵礦物的溶出行為、產(chǎn)生的危害及防治措施含鈦礦物的溶出行為、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掌握的主要內(nèi)容第39頁/共145頁第六章鋁土礦中各種成分在溶出的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環(huán)母液中的NaOH作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。是鋁土礦溶出過程的主要反應(yīng)Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq2NaAl(OH)4+aq溶出分解鋁土礦類型溫度（℃）Na2O(g/L)Al2O3(g/L)分子比MR三水鋁石1451101301.40一水軟鋁石2301101201.50一水硬鋁石2501201201.65鋁土礦類型不同溶出條件不同第40頁/共145頁第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為含硅礦物：含硅礦物在溶出中的行為含硅礦物是堿法生產(chǎn)氧化鋁中最有害的雜質(zhì)高嶺石蛋白石石英伊利石等其他含硅礦物分子式Al2O3·2SiO2·2H2O是鋁土礦中主要含硅礦物存在形態(tài)化學(xué)活性高于石英，在較低溫度下就與堿反應(yīng)分子式SiO2無定性形態(tài)含硅礦物中化學(xué)活性最高分子式SiO2結(jié)晶形態(tài)化學(xué)活性最穩(wěn)定，在較高溫度下才開始分解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。Al2O3·2SiO2·2H2O+6NaOH+aq→2NaAl(OH)4+2NaH2SiO4+aq溶解反應(yīng)2NaAl(OH)4+xNaH2SiO4+aq→Na2O·Al2O3·xSiO2·nH2O+2xNaOH+aq脫硅反應(yīng)第41頁/共145頁第六章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溶出稀釋沉降分離晶種分解蒸發(fā)Al2O3SiO2321鋁土礦溶出時(shí)溶液中SiO2含量隨時(shí)間的變化1-Na2O140g/L,2-Na2O200g/L,3-Na2O240g/L,拜耳法溶液中Al2O3和SiO2濃度的變化第42頁/共145頁第六章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在溶出中的行為引起Al2O3和Na2O的損失鈉硅渣進(jìn)入氫氧化鋁后，降低產(chǎn)品質(zhì)量鈉硅渣在生產(chǎn)設(shè)備和管道上，特別是在換熱表面上析出成為結(jié)疤，使傳熱系數(shù)大大降低，增加能耗和清理工作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)懸浮體，極不利于赤泥的分離洗滌防治措施：預(yù)脫硅預(yù)脫硅就是在高壓溶出之前，將原礦漿在90℃以上攪拌6-10h，使大部分SiO2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。是減輕溶出器和管道結(jié)疤的有效途徑。預(yù)脫硅過程并不是所有的硅礦物都能參加反應(yīng)，只有高嶺石和多水高嶺石這些活性的硅礦物才能反應(yīng)生成鈉硅渣，保持較長時(shí)間，可以使生成鈉硅渣的反應(yīng)進(jìn)行得更充分。第43頁/共145頁第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為含鐵礦物：含鐵礦物在溶出中的行為氧化礦硫化礦碳酸鹽礦赤鐵礦的溶出行為：鋁土礦中的赤鐵礦在拜耳法溶出過稱中不與苛性堿反應(yīng)，直接進(jìn)入赤泥，對(duì)溶出過程不產(chǎn)生影響，是一種有利礦物。黃鐵礦FeS2高硫鋁土礦中含有較多黃鐵礦菱鐵礦FeCO3赤鐵礦Fe2O3、針鐵礦FeOOH、磁鐵礦Fe3O4，褐鐵礦Fe2O3·H2O赤鐵礦和針鐵礦是我國主要含鐵礦物針鐵礦的溶出行為：鋁土礦中的針鐵礦在拜耳法溶出過稱中會(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濾性能。是一種不利礦物。第44頁/共145頁第六章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針鐵礦晶格中Al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溶解苛性堿損失增大針鐵礦型鋁土礦不利影響溶出過程，可以通過添加CaO將針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦而消除不利影響降低赤泥中的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，有利于回收針鐵礦型鋁土礦溶出時(shí)加入CaO的作用(Fe1-xAlx)2O3·3xH2O+2xOH-+aq→

(1-x)Fe2O3+2xAl(OH)4-+aq第45頁/共145頁第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為含鈦礦物：無定性TiO2，銳鈦礦，板鈦礦，金紅石，與堿反應(yīng)活性逐漸降低。含鈦礦物在溶出中的行為含鈦礦物的溶出行為：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Na2O·3TiO2·2H2O，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，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TiO2不影響三水鋁石的溶出。含鈦礦物在溶出過程的危害：造成堿損失，阻礙一水硬鋁石溶出和形成高溫鈦結(jié)疤。消除TiO2不良影響的措施：添加石灰，使TiO2與CaO作用生成不溶解的鈦酸鈣：2CaO＋TiO2=2CaO·TiO2，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。第46頁/共145頁溶出過程添加石灰的作用消除鋁土礦TiO2的不良影響，避免了鈦酸鈉的生成CaO和TiO2生成幾種化合物，CaO多時(shí)生成鈦水化石榴石3CaO·(Al2O3·TiO2)·x(TiO2·SiO2)·(6-2x)H2O，當(dāng)CaO配量較少，且鈦礦物非常彌散時(shí)，則生成羥基鈦酸鈣CaTiO2(OH)2，最穩(wěn)定的產(chǎn)物是CaO·TiO2。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TiO2的危害。提高氧化鋁的溶出速率

含硅礦物在溶出過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Al2O3的作用，加入CaO后，使[H2SiO4]2-離子進(jìn)入溶液轉(zhuǎn)化為水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O

，于是Al2O3又可以與堿液作用，有利用氧化鋁的溶出。第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為第47頁/共145頁溶出過程添加石灰的作用促進(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2-6μm增大到10-25μm，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。降低堿耗

鋁土礦中SiO2

在溶出的過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CaO后，一部分SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)樗袷?，這樣以水合鋁硅酸鈉存在的SiO2減少，就使赤泥中Na2O/SiO2降低。（水和鋁硅酸鈉Na2O?Al2O3?xSiO2?nH2O;水化石榴石3CaO?Al2O3?xSiO2?yH2O)清除雜質(zhì)

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。第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為第48頁/共145頁第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為含硫礦物：黃鐵礦FeS2，膠黃鐵礦含硫礦物在溶出中的行為含硫礦物的溶出行為：在拜耳法溶出過程中，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)間延長和溶液中NaOH濃度增加分解率增加，污染鋁酸鈉溶液。含硫礦物在拜耳法生產(chǎn)中的危害：鋁酸鈉溶液脫硫造成Na2O的損失降低Al2O3的溶出率降低產(chǎn)品質(zhì)量腐蝕設(shè)備，使設(shè)備使用壽命縮短形成NaCO3·2NaSO4復(fù)鹽結(jié)疤，降低設(shè)備傳熱系數(shù)鼓入空氣使硫氧化成NaSO4,在蒸發(fā)工序排除添加氧化鋅或氧化鋇等脫硫劑，使硫生成硫化鋅或硫酸鋇的形式脫出第49頁/共145頁第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為有機(jī)物：來自鋁土礦和生產(chǎn)過程中引入的有機(jī)物，如浮選劑，去沫劑，絮凝劑等有機(jī)物在溶出中的行為有機(jī)物的危害：鋁土礦中有機(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，對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。使Al(OH)3顆粒過細(xì)，雜質(zhì)含量高，影響Al2O3質(zhì)量降低赤泥沉降性能形成鈉有機(jī)化合物，損失堿使溶液的粘度、密度、沸點(diǎn)提高使溶液起泡腐植酸類：與堿作用生成各種腐殖酸鈉進(jìn)入溶液瀝青類：不反應(yīng)，直接進(jìn)入赤泥第50頁/共145頁第六章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)物第51頁/共145頁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第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為總結(jié)氧化鋁水合物在溶出條件下與循環(huán)母液中的NaOH作用生成鋁酸鈉進(jìn)入溶液中。Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq2NaAl(OH)4+aq溶出分解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。Al2O3·2SiO2·2H2O+6NaOH+aq→2NaAl(OH)4+2NaH2SiO4+aq溶解反應(yīng)2NaAl(OH)4+xNaH2SiO4+aq→Na2O·Al2O3·xSiO2·nH2O+2xNaOH+aq脫硅反應(yīng)產(chǎn)生的主要危害是造成氧化鋁和氧化鈉的損失，在加熱設(shè)備和管道上產(chǎn)生結(jié)疤，降低傳熱系數(shù)，阻塞管道。防治措施是在原礦漿進(jìn)入高壓溶出器前的預(yù)熱階段進(jìn)行預(yù)脫硅。第52頁/共145頁含鐵礦物鋁土礦主要礦物的溶出行為、主要危害及防治措施第六章鋁土礦中各種成分在溶出的行為總結(jié)含鈦礦物鋁土礦中的赤鐵礦在拜耳法溶出過稱中不與苛性堿反應(yīng)，直接進(jìn)入赤泥，對(duì)溶出過程不產(chǎn)生影響；而針鐵礦在拜耳法溶出過稱中會(huì)部分進(jìn)入溶液，形成高度分散的細(xì)微粒子，影響赤泥的沉降和過濾性能。溶出過程，可以通過添加CaO將針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦而消除不利影響。TiO2不影響三水鋁石的溶出。而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致密的鈦酸鈉保護(hù)膜，降低氧化鋁的溶出率。通過添加石灰，使TiO2與CaO作用生成不溶解的鈦酸鈣：2CaO＋TiO2=2CaO·TiO2，消除生成鈦酸鈉保護(hù)膜的影響。第53頁/共145頁

在高于循環(huán)母液沸點(diǎn)的溫度下加熱和保溫料漿的密封容器，也叫壓煮器第七章鋁土礦溶出過程工藝高壓溶出器

對(duì)溶出的高溫高壓料漿借其顯熱自行沸騰蒸發(fā)降溫的容器。自蒸發(fā)器

將預(yù)熱器、高壓溶出器和自蒸發(fā)器以及高壓泥漿泵串聯(lián)而成的龐大機(jī)組。高壓溶出器組溶出過程名詞

由專門的蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，又稱一次蒸汽。新蒸汽

由自蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽，又稱二次蒸汽或乏汽。自蒸發(fā)蒸汽第54頁/共145頁第四章拜耳法的原理和基本工藝流程高壓溶出管道化溶出高壓釜溶出第55頁/共145頁第七章鋁土礦溶出過程工藝單罐壓煮器加熱溶出多罐串聯(lián)連續(xù)溶出壓煮器組管道化溶出技術(shù)溶出技術(shù)的發(fā)展蒸汽套外加熱機(jī)械攪拌臥式壓煮器內(nèi)加熱機(jī)械攪拌立式壓煮器蒸汽直接加熱攪拌立式壓煮器蒸汽間接加熱機(jī)械攪拌連續(xù)溶出蒸汽直接加熱機(jī)械攪拌連續(xù)溶出套管式管道化溶出自蒸發(fā)器式管道化溶出第56頁/共145頁第七章鋁土礦溶出過程工藝蒸汽直接加熱溶出技術(shù)蒸汽間接加熱溶出技術(shù)管道化溶出技術(shù)高壓溶出技術(shù)蒸汽直接通入高壓溶出器中加熱礦漿的溶出技術(shù)。單罐溶出、多罐串聯(lián)連續(xù)溶出。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，易于操作控制高壓溶出器本體沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，易于制造和維修減輕熱交換表面結(jié)垢的清整工作預(yù)熱溫度低，新蒸汽消耗大蒸汽直接加熱料漿，堿濃度被稀釋，增加母液蒸發(fā)設(shè)備的負(fù)擔(dān)和蒸汽的消耗量；溶出礦漿降壓過程，壓差大，減壓裝置磨損快。

蒸汽間接加熱高壓溶出器是通過加熱管壁把熱量傳給原礦漿而進(jìn)行加熱。單罐和多罐串聯(lián)溶出。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：避免了礦漿被蒸汽冷凝水稀釋采用多級(jí)自蒸發(fā)，提高熱利用率降低母液蒸發(fā)成本設(shè)備流程復(fù)雜換熱面表面結(jié)垢嚴(yán)重，清理困難料漿泵磨損嚴(yán)重管道化溶出就是礦漿在管道中以較高溫度和較高流速下的溶出技術(shù)。有：德國多管單流、匈牙利多管多流，法國單管預(yù)熱-高壓釜溶出、我國管道預(yù)熱-儲(chǔ)留罐溶出。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：溶出時(shí)間短礦漿流速快，結(jié)疤少溶出液分子比低，有利于分解多級(jí)自蒸發(fā)，熱利用率高低堿濃度溶出，降低能耗投資成本低因料漿流速快，在管道轉(zhuǎn)彎處易磨損因硝酸鹽腐蝕環(huán)型加熱管，易爆管第57頁/共145頁蒸氣直接加熱的高壓溶出器組

第58頁/共145頁第59頁/共145頁管道化溶出原理流程圖第七章鋁土礦溶出過程工藝第60頁/共145頁第七章鋁土礦溶出過程工藝管道化溶出技術(shù)(德國RA6)第61頁/共145頁第七章鋁土礦溶出過程工藝管道化溶出技術(shù)(單管預(yù)熱-高壓釜溶出)第62頁/共145頁管道化溶出技術(shù)的優(yōu)越性項(xiàng)目希臘派拉斯鋁礦山西鋁礦比較項(xiàng)目管道溶出壓煮器溶出管道溶出壓煮器溶出溶出容度/℃280250270-280260堿液分子比/溶出液分子比2.85/1.502.85/1.502.85/1.502.80/1.48加熱原礦漿流速/(m/s)2-32-3傳熱系數(shù)/(kJ/m2·h·c)3000-50002500-30003000-50002500-3000堿液濃度/(g/L)140220155230溶出及蒸發(fā)熱耗/(GJ/t·AO)3.98.24.28.5管道溶出和壓煮器溶出的參數(shù)比較第七章鋁土礦溶出過程工藝第63頁/共145頁管道化溶出技術(shù)的優(yōu)越性名稱設(shè)備質(zhì)量/t設(shè)備費(fèi)/萬元設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)/萬元設(shè)備安裝費(fèi)/萬元設(shè)備投資總價(jià)值/萬元2套R(shí)A6裝置1700136011014701系列壓煮溶出器19002090167452302管道溶出和壓煮器溶出的投資比較第七章鋁土礦溶出過程工藝第64頁/共145頁管道化溶出技術(shù)的優(yōu)越性生產(chǎn)操作和維護(hù)1、溶出系統(tǒng)開停車所需時(shí)間短

管道溶出裝置放空及開車各需2h,壓煮器溶出裝置放空需10h，開車需16-20h.2、維修費(fèi)用低

管道化溶出系統(tǒng)沒有攪拌等傳動(dòng)裝置，沒有備用中間設(shè)備（高壓閥門、管件等），維修費(fèi)用低。3、清理方法比較簡單

管道化溶出的清理采用化學(xué)清理和機(jī)械清理相結(jié)合的方法，壓煮器組的清理采用化學(xué)清理、機(jī)械清理和人工清理相結(jié)合的方法。第七章鋁土礦溶出過程工藝第65頁/共145頁管道化溶出技術(shù)的優(yōu)越性生產(chǎn)操作和維護(hù)4、操作容易

管道溶出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，附件少，易操作；而壓煮溶出系統(tǒng)設(shè)備間管道連接復(fù)雜，密封、轉(zhuǎn)動(dòng)部分多，單個(gè)壓煮器的切換、旁通頻繁而復(fù)雜。5、管道溶出可以采用熔鹽加熱

熔鹽加熱的熱效率高達(dá)90%，且熔鹽加熱簡單可靠，熔鹽加熱爐靠近溶出裝置，輸送熱載體的路程較短，熱損失??；而高壓蒸汽鍋爐一般距溶出裝置較遠(yuǎn)，輸送熱載體的熱損失大，還存在冷凝水的回流問題。第七章鋁土礦溶出過程工藝第66頁/共145頁我國拜耳法溶出技術(shù)的進(jìn)步第七章鋁土礦溶出過程工藝蒸汽直接加熱的壓煮器溶出管道化溶出技術(shù)山西鋁廠和平果鋁廠從法國引進(jìn)的單管預(yù)熱-高壓釜溶出長城鋁業(yè)鄭州鋁廠從德國引進(jìn)的管道化溶出（RA6)我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的管道-停留罐溶出雙流法溶出技術(shù)是將配礦用的堿液分成兩部分，第一部分為總液量的20%，與鋁礦磨制成礦漿流，剩余的大部分堿液為堿液流，兩股料流分別用溶出礦漿多級(jí)自蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽預(yù)熱后，堿液流在用新蒸汽加熱，在第一個(gè)溶出器中兩股料流混合；匯合礦漿在溶出器中用新蒸汽直接加熱至溶出溫度并完成溶出過程。第67頁/共145頁第八章溶出過程中結(jié)疤的生成與防治結(jié)疤的形成：在鋁土礦預(yù)熱和溶出過程中，一些礦物與循環(huán)母液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度很小的化合物從液相中結(jié)晶析出并沉積在容器表面上，形成結(jié)疤。結(jié)疤分類：以Al(OH)3為主的結(jié)疤，由溶解、分解過程而生成。主要在赤泥分離、洗滌設(shè)備和分解設(shè)備的器壁上生成。以鈉硅渣，水化石榴石為主的結(jié)疤，由溶液脫硅以及鋁土礦與溶液間反應(yīng)而產(chǎn)生。主要在礦漿預(yù)熱，溶出過程及母液蒸發(fā)過程中出現(xiàn)。以鈦酸鈣類為主的結(jié)疤，由鋁土礦中含鈦礦物在拜耳法高溫溶出過程中與添加劑及溶液反應(yīng)而生成。主要在高溫區(qū)生成。難清除。其他結(jié)疤，如一水硬鋁石、鐵礦物、磷酸鹽、含鎂礦物、氟化物及草酸鹽等。這類結(jié)疤相對(duì)較少。第68頁/共145頁第八章溶出過程中結(jié)疤的生成與防治結(jié)疤生成的溫度：100~160℃生成鈉硅渣和少量的鈣鈦渣；160~220℃生成鈣鈦渣和少量的鈉硅渣；220~280℃生成鈣鈦渣、鈉硅渣、鈣鈦渣、磷酸鈣和赤鐵礦。影響結(jié)疤生成的因素：礦漿礦物組成：礦漿礦物組成不同，生成的結(jié)疤不同。溫度：升溫過程，低溫段（100-180℃）結(jié)疤輕微，高溫段（180-265℃）有結(jié)疤；溶出階段結(jié)疤嚴(yán)重。停留罐技術(shù)適合我國鋁土礦的溶出特點(diǎn)。礦漿加熱管道兩側(cè)介質(zhì)溫差增大催進(jìn)結(jié)疤的生長；礦漿溫度升高，還使結(jié)疤結(jié)晶逐漸致密和牢固。石灰添加量：不同溫度段，石灰添加量對(duì)結(jié)疤的生成規(guī)律不同。165-210℃，結(jié)疤生成速度隨石灰添加量增加而減少；245~280℃增加石灰量使鈦結(jié)疤的生成速度加快。礦漿Al2O3濃度：礦漿Al2O3濃度增加，結(jié)疤速度增加。結(jié)疤主要以水合鋁硅酸鈉為主。第69頁/共145頁第八章溶出過程中結(jié)疤的生成與防治結(jié)疤的危害：主要是使熱交換設(shè)備的傳熱系數(shù)下降，能耗升高，造成生產(chǎn)成本增加。當(dāng)加熱面的結(jié)疤厚達(dá)1mm時(shí)，為達(dá)到相同的加熱效果，必須增加一倍的傳熱面積，或者相應(yīng)地提高熱介質(zhì)溫度。結(jié)疤能直接影響生產(chǎn)工藝、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。第70頁/共145頁第八章溶出過程中結(jié)疤的生成與防治結(jié)疤的防治：預(yù)脫硅為主，保持礦漿的良好流動(dòng)狀態(tài)。預(yù)脫硅就是在高壓溶出之前，將原礦漿在90℃以上攪拌6-10h，使大部分SiO2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。是減輕溶出器和管道結(jié)疤的有效途徑。影響預(yù)脫硅效果的因素：含硅礦物活性：含活性SiO2低的鋁土礦溶出過程脫硅效果差，必須進(jìn)行預(yù)脫硅。含硅礦物種類：含硅礦物不同，預(yù)脫硅性能差別很大。國外鋁土礦一般在95℃，8h條件下，頂脫硅率達(dá)75-80％。而我國只有山西鋁土礦可以達(dá)到較高的頂脫硅率。鋁土礦含量：預(yù)脫硅時(shí)，礦漿中鋁土礦含量越高產(chǎn)生的脫硅產(chǎn)物晶種就越多，較多的晶種，會(huì)使脫硅過程加快。溫度：脫硅初期溫度越高，脫硅速度越快。隨著預(yù)脫硅時(shí)間的延長，脫硅溫度的影響減小。第71頁/共145頁第八章溶出過程中結(jié)疤的生成與防治常壓預(yù)脫硅試驗(yàn)結(jié)果礦石溫度/℃時(shí)間/h脫硅率/%脫鈦率/%貴州礦954-526.5-31<4.5貴州礦1008345貴州礦1054-831.8-38.85.2-8.7平果礦90-955-834.825.9河南礦90-954-624.28.52山西礦1004-875-80第72頁/共145頁第八章溶出過程中結(jié)疤的生成與防治結(jié)疤的清除：機(jī)械清理、火焰清理、高壓水清洗和酸洗等方法。機(jī)械清理:用風(fēng)動(dòng)硬質(zhì)合金鉆頭進(jìn)行，鉆頭中間可以通水同時(shí)沖洗，是用10-100MPa水沖碎結(jié)疤使結(jié)疤脫落?；鹧媲謇?是驟然加熱管道，使結(jié)疤中的水合物急劇脫水暴裂脫落，再用清水沖洗。酸洗:是用混合酸清洗結(jié)疤。不同的結(jié)疤，有不同的酸洗方法

一般的結(jié)疤：可用5-15%的H2SO4或10%的HCl清洗。含鈦酸鈣的結(jié)疤：酸中應(yīng)添加1.5-2.5%HF。為避免HF的毒性，可以用NaF來代替，此時(shí)應(yīng)延長清洗時(shí)間，為防止設(shè)備被酸腐蝕。對(duì)于致密的含鈦酸鈣的高溫結(jié)疤，須先經(jīng)酸洗再用高壓水沖洗才能奏效。原礦漿由100℃升溫到150℃時(shí)，在預(yù)熱器內(nèi)所生成的結(jié)疤用草酸加磷酸的混合酸進(jìn)行清洗，效果較好。原礦漿由180℃加熱到220℃時(shí)，所生成的結(jié)疤用鹽酸、草酸和氫氟酸的混合酸進(jìn)行清洗效果較好。第73頁/共145頁第九章赤泥的分離和洗滌赤泥分離洗滌步驟赤泥漿液稀釋沉降分離赤泥反向洗滌粗液控制過濾從分離沉降槽溢流來的粗液中含有較多的赤泥微粒(浮游物)，不能滿足鋁酸鈉溶液分解的要求，必須利用葉濾機(jī)進(jìn)行精制，把粗液中的赤泥顆粒除去，得到浮游物小于0.015g/L的合格精液。赤泥分離洗滌的目的高壓溶出后得到的是鋁酸鈉溶液和赤泥的混合漿液，為了獲得純凈的鋁酸鈉溶液，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Al2O3和Na2O的損失，需要對(duì)赤泥進(jìn)行洗滌。降低鋁酸鈉溶出液的濃度，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)定沉降槽的操作稀釋后溶液Al2O3濃度：三水鋁石型鋁土礦100-110g/L，一水鋁石型鋁土礦125-145g/L。稀釋后的赤泥漿液送入沉降槽沉降槽溢流(粗液)中的浮游物含量應(yīng)小于0.2g/l，以減輕下一步葉濾機(jī)的負(fù)擔(dān)。進(jìn)料液固比控制在8-12，底流液固比L/S控制在3-4.5。將分離沉降槽底流進(jìn)行多次反向洗滌，將赤泥附液損失控制在工業(yè)要求范圍內(nèi)。沉降槽底流一般經(jīng)過5-7次反向洗滌，洗至赤泥中Na2O的附液損失為0.3-0.8%。第74頁/共145頁第九章赤泥的分離和洗滌赤泥漿液在洗滌沉降槽系統(tǒng)中可按下圖所示流程進(jìn)行反向洗滌第75頁/共145頁第九章赤泥的分離和洗滌粗液控制過濾流程圖第76頁/共145頁第九章赤泥的分離和洗滌葉濾機(jī)第77頁/共145頁拜耳法赤泥漿液的特性第九章赤泥的分離和洗滌赤泥漿液：又稱鋁酸鈉漿液，由鋁酸鈉溶液和赤泥組成，是鋁土礦高壓溶出的漿液。液相：鋁酸鈉溶液。包括鋁酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、硅酸鈉、草酸鈉等固相：赤泥。主要包括鈉硅渣（鋁硅酸鹽類）、鐵的化合物、鈦酸鹽、未反應(yīng)的原始礦物沉降性能：由赤泥沉降速度衡量壓縮性能壓縮液固比壓縮速度實(shí)際生產(chǎn)中將一定數(shù)量的赤泥漿液裝入量筒，攪拌均勻后澄清10min，將出現(xiàn)的清夜層高度作為比較沉降性能的依據(jù)赤泥漿液在接近生產(chǎn)的實(shí)際條件下靜置沉降，經(jīng)過長時(shí)間得到的最終穩(wěn)定泥層的液固比達(dá)到壓縮液固比所需要的時(shí)間第78頁/共145頁拜耳法赤泥漿液的特性第九章赤泥的分離和洗滌赤泥漿液沉降性能和壓縮性能差赤泥粒子細(xì)磨細(xì)后的鋁土礦顆粒經(jīng)高壓溶出、稀釋、分離、洗滌，赤泥粒子逐漸變細(xì)。分散度大，與膠體顆粒性質(zhì)相似。其表面顯示出較大的剩余價(jià)力、分子力以及氫鍵等力，吸附Al(OH)4-、OH-、Na+和水分子等，表面帶電，形成溶劑化膜。形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是赤泥漿液的主要性質(zhì)，影響沉降性能和壓縮性能。沉降槽的靶機(jī)作用打破赤泥壓縮帶的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)改善沉降。赤泥粒子具有極其發(fā)達(dá)的表面赤泥易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)第79頁/共145頁影響赤泥沉降分離的因素第九章赤泥的分離和洗滌礦物形態(tài)礦石磨細(xì)程度溶出漿液的稀釋濃度稀釋漿液的溫度粘度底流液固比絮凝劑的使用以礦石顆粒大小表示，影響赤泥沉降性能。赤泥粒度過細(xì)，降低沉降速度赤泥粒度過粗，降低化學(xué)反應(yīng)完善程度赤泥粒度過粗，沉降速度快，易堵塞沉降槽赤泥粒度在98-300μm為宜提高溶出溫度，改善赤泥沉降、壓縮性能赤泥的沉降速度和壓縮程度都與溶液的濃度有關(guān)，溶液濃度降低、液固比大時(shí)，單位體積的赤泥粒子個(gè)數(shù)減少，懸浮液的黏度下降，赤泥顆粒間的干擾阻力減少，沉降速度和壓縮程度就增大，通常進(jìn)料L/S控制到8~12。稀釋漿液溫度升高，其黏度和密度下降，赤泥沉降速度加快。稀釋溫度影響鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性，從而引起赤泥中Al2O3損失量的變化。為使較低濃度及低苛性比值的鋁酸鈉溶液在稀釋后保持其穩(wěn)定性，必須確保稀釋后溶液溫度達(dá)到94℃以上。是影響赤泥漿液沉降、壓縮性能的主要因素。赤鐵礦、菱鐵礦和磁鐵礦等有利于沉降針鐵礦在高壓溶出時(shí)完全脫水，生成高度分散的氧化鐵，而在赤泥稀釋和沉降過程中卻又重新水化，變成膠態(tài)的親水性很強(qiáng)的氫氧化鐵，使赤泥沉降、壓縮性能變壞。赤泥中TiO2以銳鈦礦形式存在有利于沉降，以金紅石形態(tài)存在使赤泥難以沉降。高嶺石在溶出時(shí)生成親水性很強(qiáng)的水合鋁硅酸鈉沉淀，因此，它的存在將使赤泥的沉降、壓縮性能變差。赤泥的沉降速度與鋁酸鈉溶液粘度成反比溶液的粘度大，不利于赤泥的沉降鋁酸鈉溶液的粘度隨溶液溫度的升高而減小。生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的濃度范圍為130-140g/L沉降槽底流液固比（L/S）＞5時(shí)，使后面的洗滌過程的技術(shù)條件無法得到保證，生產(chǎn)中洗滌各次壓縮L/S基本在1.5~2.0之間，即保證降低了附堿損失，又保證沉降槽不會(huì)因底流L/S控制過小而出現(xiàn)積泥和跑渾現(xiàn)象。添加絮凝劑是目前氧化鋁生產(chǎn)上普遍采用且行之有效的加速赤泥沉降的方法。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)合成團(tuán)，粒度增大，因而使沉降速度有效地提高。目前工業(yè)上最常使用的絮凝劑為聚丙烯酰胺第80頁/共145頁影響赤泥沉降分離的因素第九章赤泥的分離和洗滌良好的赤泥絮凝劑應(yīng)具備的條件絮凝性能良好；用量少，水溶性好；經(jīng)處理后的母液澄清度高，殘留于母液中的有機(jī)物不影響后續(xù)氫氧化鋁的分解；所生成的絮團(tuán)能耐受剪切力；原料來源廣泛，價(jià)格低廉。第81頁/共145頁沉降槽

氧化鋁生產(chǎn)中，在濕法部分有不少的工序物料呈懸浮狀，需要液固分離。分離可選擇的設(shè)備較多，在液固比較大的條件下，液固分離的較好的設(shè)備就是沉降槽。沉降槽有單層沉降槽和多層沉降槽，沉降槽的產(chǎn)能和底流壓縮程度與槽的高度有很大關(guān)系。根據(jù)生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)其尺寸，目前普遍采用30—45米的大型單層沉降槽。沉漿槽內(nèi)的漿液根據(jù)液固相的比重不同，而發(fā)生分層。固相主要沉降于槽底部．為了使小顆粒能充分沉積，常向漿液中添加絮凝劑，使小顆粒凝聚成較大顆粒而加速其沉降第九章赤泥的分離和洗滌第82頁/共145頁沉降槽生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分離沉降槽分離沉降槽原理圖第九章赤泥的分離和洗滌第83頁/共145頁沉降槽多層沉降槽原理圖第九章赤泥的分離和洗滌第84頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解掌握晶種分解的目的掌握衡量晶種分解效果的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)掌握晶種分解的原理掌握影響晶種分解的主要因素及分解制度熟悉晶種分解的工藝及流程熟悉晶種分解的設(shè)備本節(jié)目標(biāo)第85頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解鋁酸鈉溶液晶種分解的目的晶種分解（簡稱種分）就是在降溫、加晶種、攪拌的條件下，使鋁酸鈉溶液分解，獲得具有一定性能的氫氧化鋁產(chǎn)品，同時(shí)得到分子比較高的種分母液，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)。種分過程是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的關(guān)鍵工序之一。它對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及全廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重大的影響。砂狀氧化鋁要求的物理性能主要取決于種分過程的控制。

第86頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解衡量種分作業(yè)效果的主要指標(biāo)種分過程的主要技術(shù)指標(biāo)有：氧化鋁濃度、分子比、分解初溫、分解終溫、種子比（晶種系數(shù)）、分解時(shí)間等。衡量種分過程效率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是:Al(OH)3的質(zhì)量分解率分解槽單位產(chǎn)能。以鋁酸鈉溶液中氧化鋁分解析出的百分?jǐn)?shù)表示。純度：雜質(zhì)含量。SiO2的影響與溶液硅量指數(shù)有關(guān)；Na2O的影響與堿的形態(tài)有關(guān)；其他雜質(zhì)（鈣、鐵、鈦、磷、釩等）的影響取決于原液純度。物理性質(zhì)：粒度和機(jī)械強(qiáng)度。是種分過程主要控制的指標(biāo)。單位時(shí)間內(nèi)從分解槽單位體積中分解出來的Al2O3數(shù)量第87頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解鋁酸鈉溶液分解過程的機(jī)理

鋁酸鈉溶液的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)有別于一般的無機(jī)鹽溶液，因而鋁酸鈉溶液的分解過程也不是一個(gè)單純的結(jié)晶過程，它是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。鋁酸鈉溶液強(qiáng)烈過飽和傾向的原因過飽和溶液分解的機(jī)理氫氧化鋁晶種和其他固相在分解過程中的作用在加入大量晶種的條件下分解過程仍然緩慢的原因分解過程中新晶核產(chǎn)生、晶種成長的機(jī)理及決定分解產(chǎn)物機(jī)械強(qiáng)度的因素第88頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解鋁酸鈉溶液分解過程的機(jī)理在工業(yè)生產(chǎn)條件下，分解過程就是在添加大量晶種的條件下進(jìn)行的分解反應(yīng)。次生晶核的形成氫氧化鋁晶體的破裂與磨蝕氫氧化鋁晶體的長大氫氧化鋁晶粒的附聚Al(OH)4-+xAl(OH)3→(x+1)Al(OH)3+OH-氫氧化鋁結(jié)晶變細(xì)氫氧化鋁結(jié)晶變粗分解過程，這些作用往往同時(shí)發(fā)生，只是不同的條件下發(fā)生的程度不同。氫氧化鋁的粒度分布就是這些作用的綜合。

生產(chǎn)砂狀氧化鋁，必須創(chuàng)造條件，盡可能避免或減少種分時(shí)次生晶核的形成與氫氧化鋁晶粒的破裂，同時(shí)促進(jìn)晶體的長大和晶粒的附聚第89頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解氫氧化鋁晶體的長大氫氧化鋁晶體表面的靜電張力，易于吸附Al(OH)4-離子，使晶體長大溶液的過飽和度是晶體長大的推動(dòng)力。有機(jī)物雜質(zhì)易于吸附在氫氧化鋁表面，使晶體長大速度大大降低。是指從鋁酸鈉溶液中析出來的Al(OH)3直接沉積于晶種表面使之長大的過程。晶體長大速度影響分解速度和分解率，而長大速度取決于分解條件影響氫氧化鋁長大的因素第90頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解晶粒的附聚絮凝：細(xì)小的氫氧化鋁由于相關(guān)碰撞，有些附聚在一起形成聯(lián)系松弛、機(jī)械強(qiáng)度很低的絮團(tuán)（物理絮凝），由于強(qiáng)度低，可以重新分裂，是個(gè)可逆過程。膠結(jié)：附聚在一起的絮團(tuán)，由于從鋁酸鈉溶液中分解出來的氫氧化鋁在其上沉積，起到一種粘結(jié)劑的作用，使絮團(tuán)表面上的縫隙被粘結(jié)彌合，形成結(jié)實(shí)的附聚物。是指在范德華力、自粘力、附著力以及毛細(xì)管力和物質(zhì)之間的緊密接觸而形成的表面張力等力的作用下，一些細(xì)小的晶粒自發(fā)和定向粘接成為一個(gè)較大的晶體的過程。晶粒附聚步驟第91頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解影響附聚的因素：較低初始分子比、中等種子添加量、高種子表面積、高溫、過飽和度，高堿濃度、晶種粒度等。細(xì)粒的氫氧化鋁晶體在過飽和的鋁酸鈉溶液中有著強(qiáng)烈的附聚作用?？傊?，附聚是細(xì)小顆粒經(jīng)碰撞而發(fā)生的，附聚程度與附聚推動(dòng)力的大小有關(guān)，附聚推動(dòng)力越大，附聚進(jìn)行的越徹底。因此，在晶種粒度小二顆粒數(shù)目較少、分解溫度較高、過飽和度大的條件下，附聚過程可以強(qiáng)烈進(jìn)行。第92頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解次生晶核的生成一次晶核：鋁酸鈉溶液自發(fā)生成新晶核的過程。次生晶核：又稱二次晶核。是指在原始溶液過飽和度高，溫度低、分解速度快而晶種表面積小的條件下，添加到鋁酸鈉溶液中的晶種產(chǎn)生新晶核的過程。次生晶核的生成過程：在分解條件下，加入的晶種表面變粗糙，長成向外突出的細(xì)小晶體，在顆粒相互碰撞以及流體的剪切作用下，這些細(xì)小晶體脫離母晶而進(jìn)入溶液中，形成新的晶核。第93頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解次生晶核生成的影響因素溶液的過飽和度：溶液過飽和度提高，增大氫氧化鋁析出的推動(dòng)力，除在晶種表面生長規(guī)則的晶體外，也易產(chǎn)生次生晶核。溫度：溫度升高，次生晶核量減少，溫度達(dá)到75℃，以上，無次生晶核生成。因?yàn)闇囟壬?，Al(OH)4-離子的氫鍵作用消失，鋁酸根離子群完全解離為單體Al(OH)4-

。攪拌強(qiáng)度：在提高攪拌強(qiáng)度，使次生成核速度增加。晶種添加量：增加晶種添加量、次生晶核生成減少，當(dāng)種子表面積為20m2/L，無次生晶核生成。生產(chǎn)粒度均勻、粗大的砂狀氧化鋁，降低次生晶核的生成：逐步降低分解溫度，控制分解時(shí)的過飽和程度，保持必要的晶種數(shù)量和質(zhì)量，使氫氧化鋁緩慢長大，避免次生晶核的生成。第94頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解晶體的破裂與磨蝕破裂：氫氧化鋁晶體在攪拌強(qiáng)烈的情況下與攪拌器、器壁以及其他晶體碰撞而破裂成小晶體。磨蝕：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。攪拌強(qiáng)度較小時(shí)，以磨蝕為主。也稱機(jī)械成核。生產(chǎn)砂狀氧化鋁時(shí)，應(yīng)盡可能避免或減少次生晶核的生成及氫氧化鋁晶體的破裂，同時(shí)還應(yīng)促進(jìn)晶體的長大和晶粒的附聚。晶體長大固然使粒度增大，但其長大速度很慢；次生成核和晶體破裂將降低分解產(chǎn)物平均粒度；附聚作用則減少細(xì)粒子數(shù)量，又產(chǎn)生了較大的顆粒，從而改善分解產(chǎn)物的粒度分布。第95頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解分解原液的濃度和分子比溫度制度晶種數(shù)量和質(zhì)量攪拌速度分解時(shí)間及母液分子比雜質(zhì)拜耳循環(huán)影響鋁酸鈉溶液分解的主要因素第96頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解分解原液的濃度和分子比：影響分解速度、分解槽單位產(chǎn)能和分解產(chǎn)物粒度。在其它條件相同時(shí)，中等濃度的鋁酸鈉溶液過飽和度大，穩(wěn)定性較低，因而分解速度快，在一定分解時(shí)間內(nèi)分解率也較高。降低原液的分子比和適當(dāng)提高原液的Al2O3濃度是強(qiáng)化分解過程和提高整個(gè)拜耳法技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主要途徑提高分解原液的氧化鋁濃度，可使分解槽單位產(chǎn)能增加，但氧化鋁分解率下降。分子比低時(shí)，分解速度快，有利于晶種的附聚和長大。1234原液濃度對(duì)產(chǎn)品粒度的影響隨分解溫度及其他條件不同而異。第97頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解分解原液的濃度和分子比：影響分解速度、分解槽單位產(chǎn)能和分解產(chǎn)物粒度。分解原液Al2O3濃度的影響Al2O3（g/l）MRη分（%）118.583.6652.90141.953.2949.70160.653.1345.10193.802.5933.60實(shí)際生產(chǎn)中，Al2O3濃度一般為130-160g/L第98頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解分解原液的濃度和分子比：影響分解速度、分解槽單位產(chǎn)能和分解產(chǎn)物粒度。分解原液分子比MR的影響原液成分MR=1.585Al2O3=121.55g/lMR=1.665Al2O3=122.83g/lMR=1.770Al2O3=122.40g/l分解時(shí)間(h)MRη分MRη分MRη分52.8444.902.6637.402.6132.20103.1450.152.9443.402.8638.18203.2853.303.1647.303.0642.00353.5555.803.4151.103.3246.70503.7758.803.9452.003.4148.10703.9860.203.7953.403.7152.30第99頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解分解原液的濃度和分子比：影響分解速度、分解槽單位產(chǎn)能和分解產(chǎn)物粒度。但是，在其他條件相同時(shí)，隨著溶液濃度的提高，分解率和循環(huán)母液分子比會(huì)降低，且對(duì)赤泥及Al(OH)3的分離洗滌有不利的影響，更不利于得到粒度較粗和強(qiáng)度較大的Al(OH)3

，給砂狀氧化鋁的生產(chǎn)帶來困難。因此需要采用洗滌的Al(OH)3

作晶種、高晶種系數(shù)（2.3-3.0）、提高攪拌強(qiáng)度等措施來克服溶液濃度提高后對(duì)分解過程所產(chǎn)生的不利影響。第100頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解溫度制度：溫度直接影響鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性，分解速度，分解率以及氧化鋁粒度。所以溫度是晶種分解的重要因素之一。

工業(yè)上采用將鋁酸鈉溶液逐漸冷卻的變溫分解制度，即分解初期較快地降溫，分解后期則降慢。這有利于在較高的分解率的條件下，獲得質(zhì)量較好的氫氧化鋁。隨著分解過程進(jìn)行，溶液過飽和程度減小，但由于溫度不斷降低，分解仍可在一定的過飽和的條件下繼續(xù)進(jìn)行，使整個(gè)分解過程進(jìn)行的較均衡。確定合理的溫度制度：分解初溫、終溫和降溫速率生產(chǎn)砂狀氧化鋁的拜耳法廠，分解初溫一般控制在70-85℃，末溫為60℃，但對(duì)分解率和設(shè)備產(chǎn)能不利。第101頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解晶種數(shù)量和質(zhì)量：晶種的數(shù)量和質(zhì)量是影響分解速度和產(chǎn)品粒度的重要因素之一晶種系數(shù)：也叫種子比。是指添加晶種中Al2O3含量與溶液中Al2O3含量的比值。添加氫氧化鋁晶種是為了克服晶核生成的困難，防止析出極細(xì)的氫氧化鋁顆粒。隨著晶種系數(shù)的升高，分解反應(yīng)速度加快，單位體積分解漿液中晶種數(shù)量增加，表面積增大，有利吸附新結(jié)晶析出的細(xì)氫氧化鋁。所以提高晶種系數(shù)，能得到較高的分解率，又能制得較粗粒的氫氧化鋁。但不能無限度增加，一般種子比為2-3之間。晶種質(zhì)量：是指晶種的活性大小，取決于晶種的制備方法和條件、保存時(shí)間以及結(jié)構(gòu)和粒度等因素。第102頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解攪拌速度：保證種子與溶液有良好的接觸使溶液的擴(kuò)散速度加快，保持溶液濃度均勻加速分解過程的進(jìn)行攪拌速度過慢，既起不到攪拌作用，甚至還會(huì)造成Al(OH)3沉淀；攪拌速度過快，會(huì)打碎生產(chǎn)的Al(OH)3晶體，產(chǎn)生很多的細(xì)粒子。因此，一般是根據(jù)具體情況確定最適宜的攪拌強(qiáng)度和攪拌方式。第103頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解分解時(shí)間和母液分子比：隨著分解時(shí)間延長，母液分子比增加在分解前期析出的Al(OH)3最多，隨著分解時(shí)間的延長，在相同時(shí)間內(nèi)分解出來的Al(OH)3

越來越少，母液分子比的增長也相應(yīng)的越來越少，分解槽的單位產(chǎn)能也越來越低，產(chǎn)品細(xì)粒子也越來越多。過分延長分解時(shí)間是不適宜的。分解時(shí)間太短就會(huì)過早的停止分解，分解率低，氧化鋁返回量多，母液分子比過低，不利于溶出，并增加了整個(gè)流程的物流量要根據(jù)具體情況確定分解時(shí)間，以保證有較高的分解槽產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量，并達(dá)到一定的分解率。第104頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解雜質(zhì)：鋁酸鈉溶液中的雜質(zhì)對(duì)分解過程有一定影響在鋁酸鈉溶液中有機(jī)物積累到一定程度，使溶液的粘度增大，從而使鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性增加，分解速度減慢。另一方面有機(jī)物能吸附于晶體表面，阻礙晶體長大，使產(chǎn)品氫氧化鋁變細(xì)。鋅全部以氫氧化鋅結(jié)晶析出進(jìn)入產(chǎn)品，可使產(chǎn)品粒度粗大。硫雜質(zhì)降低分解速度。氟、氯、釩、磷等雜質(zhì)影響分解產(chǎn)物粒度第105頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解鋁酸鈉溶液分解工藝間斷分解包括進(jìn)料、分解、出料周期性作業(yè)，為單槽作業(yè)方式。分解過程的技術(shù)條件比較好掌握，但操作麻煩，而且設(shè)備利用率低。連續(xù)分解是指分解過程中，進(jìn)料、分解、出料都在一個(gè)分解槽系列進(jìn)行。采用連續(xù)分解，操作簡單，進(jìn)料、分解、出料是連續(xù)進(jìn)行的，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和產(chǎn)能高，同時(shí)便于集中控制，便于作業(yè)自動(dòng)化。但分解過程中各種技術(shù)條件互相影響較大，不易控制。第106頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解鋁酸鈉溶液分解工藝生產(chǎn)面粉狀氧化鋁作業(yè)條件：分解溫度低，晶種系數(shù)高、分解時(shí)間長；分解率高生產(chǎn)砂狀氧化鋁作業(yè)條件：分解溫度高，晶種系數(shù)低、分解時(shí)間短；分解率低項(xiàng)目名稱歐洲粉狀美洲砂狀分解原液Al2O3g/L120-150100-115分解原液Na2Og/L130-16090-110分解原液MR1.6-1.751.45-1.6分解母液MR3.3-3.82.6-2.9晶種量g/L≥40050-150分解初溫℃50-6065-80分解終溫℃40-5055-65分解時(shí)間h60-10030-50分解率%50-5540-45產(chǎn)品>44μm,%40-5090第107頁/共145頁第十章鋁酸鈉溶液晶種分解鋁酸鈉溶液分解工序主要設(shè)備分解原液的冷卻分解槽氫氧化鋁分離與洗滌目的：將精液冷卻到分解初溫鼓風(fēng)冷卻塔：不適應(yīng)現(xiàn)代氧化鋁廠晶種分解的要求，已淘汰。板式熱交換器：應(yīng)用廣泛。閃速蒸發(fā)換熱系統(tǒng)：多級(jí)真空降溫系統(tǒng)，生產(chǎn)砂狀氧化鋁目的：鋁酸鈉溶液晶種分解生產(chǎn)氫氧化鋁空氣攪拌分解槽：壓縮空氣通入槽中心的翻料管，在管內(nèi)形成密度小于漿液的氣、液、固三相混合物，兩者的密度差驅(qū)動(dòng)漿液在槽內(nèi)強(qiáng)烈循環(huán)而達(dá)到攪拌的目的。缺點(diǎn)：易吸收空氣中CO2，易發(fā)生料漿短路。機(jī)械攪拌分解槽：大型化設(shè)備。依靠裝成傾斜漿葉的合理配置，強(qiáng)化懸浮液的對(duì)流，即內(nèi)部的漿葉將懸浮液向上提升，而外部的漿葉將懸浮液往下帶，槽內(nèi)裝有折流板來強(qiáng)化攪拌。優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)力消耗少；循環(huán)量大，結(jié)構(gòu)少；提高分解槽有效面積，避免料漿短路現(xiàn)象；避免CO2反苛化作用；固體顆粒在槽內(nèi)分布均勻。分離目的：經(jīng)晶種分解或碳酸化分解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，作晶種分解的晶種，其余部分經(jīng)進(jìn)一步洗滌生產(chǎn)氫氧化鋁成品。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。設(shè)備：真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)，平盤過濾機(jī)和立盤過濾機(jī)第108頁/共145頁分解槽分解槽晶種分解第十章鋁酸鈉溶液晶種分解第109頁/共145頁平盤過濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)氫氧化鋁的分離與洗滌第十章鋁酸鈉溶液晶種分解第110頁/共145頁脫除附著水脫除結(jié)晶水晶型轉(zhuǎn)變氫氧化鋁煅燒是在高溫下脫去氫氧化鋁的附著水和結(jié)晶水，并使氫氧化鋁發(fā)生分解反應(yīng)形成氧化鋁，同時(shí)進(jìn)行氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變，制取適合電解鋁要求的氧化鋁。第十一章氫氧化鋁的煅燒煅燒目的：煅燒的溫度范圍：1000-1250℃煅燒過程的相變工業(yè)氫氧化鋁含有8-12%附著水，脫附著水溫度100-110℃180-120℃：脫去0.5個(gè)結(jié)晶水220-420℃：脫去2個(gè)結(jié)晶水420-500℃：脫去0.4個(gè)結(jié)晶水600-1050℃：脫去剩余結(jié)晶水氫氧化鋁脫除結(jié)晶水過程伴隨著晶型的轉(zhuǎn)變。氫氧化鋁原料、煅燒方式、煅燒條件不同，晶型轉(zhuǎn)變途徑不同。煅燒過程總反應(yīng)：