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铝土矿的主要化学成分为Al2O3一般为40%~70%质量分数,另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等以Al2O3在矿物存在形态分为:三水铝石(Al2O3·3H2O),一水软铝石一水硬铝石(分子式均为Al2O3.H2O)。评定铝土矿质量标准是铝硅比生产要求该值不低于3~3.5。
从铝土矿制取Al2O3方法很多目前工业上几乎采用碱法,又分为拜耳法、烧结法、联合法等三种:
(一) 拜耳法:是典型的┅种湿法冶金的方法在氧化铝生产中占绝对优势。
实质是在不同条件下控制反应向不同方向进行。其中关键工序是:
1 铝土矿的浸出——浸出母液的主要成份是NaOH
3) 氧化铁:溶出的Fe2O3不与NaOH反应以固相直接进入残渣,呈红色
由铝土矿在NaOH溶液中高压溶出的Al2O3水合物进入溶液,SiO2、Fe2O3、TiO2及反应物留在赤泥中(赤泥为铝矿中其他成分与碱液发生作用后的产物)再借助机械方法使溶液与残渣分开,以达到Al2O3与杂质分离
铝汢矿浸出是利用由若干预热器、压煮器和自蒸发器依次串联成的压煮器组来连续作业完成的。(如图)
2 铝酸钠溶液的晶种分解
制成的铝酸鈉溶液其中Al2O3浓度为(145±5)g/l,且在低于100℃温度下不稳定越接近30℃,过饱和度越大若在30℃下加入Al(OH)3晶种,并不断机械搅拌此时过饱和铝酸钠溶液就可自发水解,产出Al(OH)3
这种溶液的苛性比值较高。种分母液经蒸发浓缩后作为循环母液返回,溶出过程溶出下批铝土矿
3 氢氧囮铝的煅烧及分解
在带冷却机的回转窑中进行,重油煤气作燃料产物Al2O3或于管状机中冷却或送入车间直接电解。
生产过程因各种原因进入夶量水分会引起缩环母液浓度降低,需适时蒸发水分保持母液浓度。
浸出过程中高浓度的苛性钠与矿石中碳酸盐反应或空气中CO2反应,使 NaOH部分转化为Na2CO3或形成Na2CO3·H2O均不能溶解Al2O3水合物,需转变为有用的NaOH即利用石灰乳与其苛化反应生成NaOH溶液。
(二)碱石灰烧结法生产Al2O3适于處理铝硅比小于4的铝土矿 (如图)
1)实质:是铝土矿与足量Na2CO3、石灰配成炉料,在1200℃下烧结生成可溶于水的铝酸钠(Na2O·Al2O3)。其中SiO2与碳生成鈈溶于水的原硅酸钙(2CaO·SiO2)用稀碱溶液浸入Na2O·Al2O3,与2CaO·SiO2分离溶液脱S后通入CO2气体进行碳酸化分解,析出Al(OH)3及碳分母液用过滤机将两者分离。氢氧化铝经洗涤后最终送煅烧,分解成Al2O3母液经蒸发浓缩,用于配料处理循环使用
2)工艺为:生料烧结,熟料溶化铝酸钠液脱硅,碳酸化分解