有色金属冶金学第一篇轻金属冶金一烧结法及拜耳烧结联合法提取氧化铝
有色金属冶金学 第一篇 轻金属冶金 ——烧结法及拜耳烧结联合法提取氧化铝 1
烧结法生产氧化铝的原理和基本流程碱石灰烧结法的原理原料：铝土矿、苏打、石灰、循环母液，设备：在回转窑内进行高温烧结，反应：Al2O3+Na2CO3-→Na2OAl2O3（易溶于水或稀碱溶液）Fe2O3+Na2CO3-Na2O·Fe2O3（易水解）2（不溶）SiO2+CaO-→2CaO-SiO2TiO2+CaO-→2CaO·SiO2（不溶）将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时：Na20·Al203便进入溶液，Na20·Fe203水解放出碱原硅酸钙（2Ca0·Si0）和钛酸钙（Ca0·Ti0）不溶进入赤泥
烧结法生产氧化铝的原理和基本流程 ➢ 原料：铝土矿、苏打、石灰、循环母液， ➢ 设备：在回转窑内进行高温烧结， ➢ 反应：Al2O3+Na2CO3→Na2O•Al2O3（易溶于水或稀碱溶液） ➢ Fe2O3+Na2CO3→Na2O•Fe2O3（易水解） ➢ SiO2+CaO→2CaO•SiO2（不溶） ➢ TiO2+CaO→2CaO•SiO2（不溶） ➢ 将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时: ➢ Na2O·Al2O3便进入溶液，Na2O·Fe2O3水解放出碱， ➢ 原硅酸钙(2CaO•SiO2)和钛酸钙(CaO•TiO2)不溶进入赤泥。 碱石灰烧结法的原理 2
铝土矿均化铝土矿采掘翻车机卸进厂铝土矿熟料烧结回转窑磨机磨矿熟料溶出液固沉降分离及赤泥洗涤铝酸钠溶解分解叶滤精制1烧结法生产氢氧化分解母液氢氧化铝铝设备连接图赤泥堆场
烧结法生产氢氧化 铝设备连接图 铝土矿采掘 翻车机卸进厂 铝土矿 铝土矿均化 磨机磨矿 熟料溶 出 液固沉降分离及赤泥洗涤 赤泥堆场 叶滤精制 铝酸钠溶解分解 分解母液 氢氧化铝 熟料烧结回转窑 3
碱石灰烧结法的主要工序生料浆的制备（原料准备）熟料烧结熟料溶出铝酸钠溶液脱硅碳酸钠分解氢氧化铝分离、洗涤√氢氧化铝焙烧>碳分母液蒸发
➢ 生料浆的制备（原料准备） ➢ 熟料烧结 ➢ 熟料溶出 ➢ 铝酸钠溶液脱硅 ➢ 碳酸钠分解 ➢ 氢氧化铝分离、洗涤 ➢ 氢氧化铝焙烧 ➢ 碳分母液蒸发 碱石灰烧结法的主要工序 4
烧结法生产氧化铝工艺流程桂装洗峰槽叶波滤机丰轮取科机原料翻车机送城赤泥槽石灰石仓白煤仓铝R碳二火反应情矿洗手造减机膜泵色仓发器送粗液槽首康成品过机科科浆级冲槽分槽档鹤料宝空压机熟格闪玻料蒸冷邦机仓山海出碳洗舰零分硅器焙烧炉冲赤泥分商沈降槽液冲桂凌榴冲结晶碱5氧化铝产品去赤泥雄场
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原料主要用烟煤、无烟煤、焦炭。>铝土矿无更摄金高硅铝土矿王要保馆车灰每凝智君壁送米单发母液，通过质碱减液送洗升列杂外料石>石灰矿书有普有物美品究产机生秤串加桶体碰行壶磨结潜磨湿靡时醒科浆通的化铁和硫的有害影品输送像蜕输送到科聚槽科紧比溶性的>燃料而周婴成ao海型于鞋固配·Tio时强化烧结过程。>生料浆制备
➢铝土矿 ➢石灰矿 ➢燃料 ➢生料浆制备 第13章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程 原料 碱石灰烧结法适用原料：高硅铝土矿， 一水硬铝石型，A/S=3-6 化学成分要求：碳酸钙 硅矿物等杂质含量 技术指标要求：矿物类型,粒度 碱石灰烧结法在湿磨时配入一定量的 石灰，使矿石中SiO2和TiO2生成不溶性的 原硅酸钙(2CaO•SiO2 )和钛酸钙(CaO•TiO2 ) 主要用烟煤、无烟煤、焦炭。 主要技术指标要求其燃烧值，碳含量。 碱石灰烧结法除用于焙烧工艺外，还在 生料中加煤，作为还原剂，可以消除氧 化铁和硫的有害影响，使Na2SO4分解 而生成Na2O•Al2O3，有利于溶出，同 时强化烧结过程。 从母液蒸发工序送来的蒸发母液，通过 碱液泵送到管磨与按比例分配下料的铝 土矿，石灰及干燥的碱粉一道进入磨机 桶体进行湿磨，管磨产出的生料浆通过 输送系统输送到料浆槽，生料浆在此进 行料浆调整和成分分析，料浆在此调配 合格。 6
铝土矿，石灰，循环母液，硅渣生料浆：铝土矿：Al,O·nH,O(氧化铝水合物），Fe,O，（赤铁矿等），Al,O3·2SiOz·2H,O（高岭石），TiOz（锐钛矿等）>石灰：CaO(石灰），CaCO，（石灰石）循环母液：NaCO3，Na,SO4，NaAl(OH)4，H,O硅渣：Na,O·Al,O3nSiO2:2H,O(钠硅渣)，Ca0·AlOxSiO2yH,O(水化石榴石）这些成分在高温下烧结，总是朝向一定条件下的平衡物相转变，得到的平衡产物和同样条件下由单体氧化物得到的平衡物相是一样的，即最终都达到相同的热力学温度状态。因此生料烧结在充分进行前提下，可以看成是有单体氧化物组成的生料体系结构
生料浆：铝土矿，石灰，循环母液，硅渣 ➢ 铝土矿：Al2O3·nH2O(氧化铝水合物），Fe2O3（赤铁矿等）， Al2O3·2SiO2·2H2O（高岭石），TiO2（锐钛矿等） ➢ 石灰：CaO(石灰），CaCO3（石灰石） ➢ 循环母液：Na2CO3，Na2SO4，NaAl(OH)4，H2O ➢ 硅渣：Na2O·Al2O3·nSiO2·2H2O(钠硅渣)， CaO·Al2O3·xSiO2·yH2O(水化石榴石) 这些成分在高温下烧结，总是朝向一定条件下的平衡物相转变，得到的平 衡产物和同样条件下由单体氧化物得到的平衡物相是一样的，即最终都达到相 同的热力学温度状态。因此生料烧结在充分进行前提下，可以看成是有单体氧 化物组成的生料体系结构。 7
熟料烧结熟料烧结是将制成的合格的料浆经过高温烧结成为熟料。熟料烧结在烧结法生产氧化铝中占着非常重要的地位，目前氧化铝企业一般采用回转窑进行熟料烧结。熟料的质量直接影响氧化铝生产的经济指标
熟料烧结 熟料烧结是将制成的合格的料浆经过高温烧结 成为熟料。熟料烧结在烧结法生产氧化铝中占着非 常重要的地位，目前氧化铝企业一般采用回转窑进 行熟料烧结。 熟料的质量直接影响氧化铝生产的经济指标。 8
熟料烧结目的>就是要使调配合格后的生料浆在回转窑中高温烧结，使生料各成分互相反应。使其中的Al,O尽可能转变成易溶于水或稀碱溶液的Na,O·Al,O3，而使Fe2O3转变成易水解的Na,O·Fe,O3，SiO2等杂质转变为不溶于水或稀碱溶液的2Ca0.Si02>并形成具有一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟料，以便在溶出过程中将有用成份与有害杂质较好的进行分离，最大限度提取氧化铝和回收碱
➢ 就是要使调配合格后的生料浆在回转窑中高温烧结，使生料 各成分互相反应。使其中的Al2O3尽可能转变成易溶于水或 稀碱溶液的Na2O·Al2O3，而使Fe2O3转变成易水解的 Na2O·Fe2O3，SiO2等杂质转变为不溶于水或稀碱溶液的 2CaO·SiO2。 ➢ 并形成具有一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟料，以便 在溶出过程中将有用成份与有害杂质较好的进行分离，最大 限度提取氧化铝和回收碱。 熟料烧结目的 9
排熟料烧结要求熟料中Al,O含量高，生产一吨氧化铝的熟料量少>Al,O3与Na,0必须是可溶性的物相，其余杂质则要成为不溶性物相>原硅酸钙2CaO·SiO2还应尽可能转变为活性最小，在铝酸钠溶液中最稳定的形态，结晶应该粗大熟料应有一定的强度和气孔率10
➢ 熟料中Al2O3含量高，生产一吨氧化铝的熟料量少 ➢ Al2O3与Na2O必须是可溶性的物相，其余杂质则要成为不溶 性物相 ➢ 原硅酸钙2CaO·SiO2还应尽可能转变为活性最小，在铝酸钠 溶液中最稳定的形态，结晶应该粗大 ➢ 熟料应有一定的强度和气孔率 熟料烧结要求 10