文档介绍：从矿石提取氧化铝有多种方法,例如:拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳-烧结联合法等。拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法,其产量约占全世界氧化铝总产量的95%左右。70年代以来,对酸法的研究已有较大进展,但尚未在工业上应用。拜耳法系奥地利拜耳()于1888年发明。其原理是用苛性钠(NaOH)溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝,得到铝酸钠溶液。溶液与残渣(赤泥)分离后,降低温度,加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝,洗净,并在950~1200℃温度下煅烧,便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液,蒸发浓缩后循环使用。拜耳法的简要化学反应如下: 由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以要提供不同的溶出条件,主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125~140℃下溶出,一水硬铝石型铝土矿则要在240~260℃并添加石灰(3~7%)的条件下溶出。现代拜耳法的主要进展在于:①设备的大型化和连续操作;②生产过程的自动化;③节省能量,例如高压强化溶出和流态化焙烧;④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图1。拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低,最低者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右,碱耗一般为100公斤左右(以Na2CO3计)。拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量,主要是矿石中的SiO2含量,通常以矿石的铝硅比,即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中,SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3··nH2O),随同赤泥排出。。铝土矿的铝硅比越低,拜耳法的经济效果越差。直到70年代后期,拜耳法所处理的铝土矿的铝硅比均大于7~8。由于高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少,如何利用其他类型的低品位铝矿资源和节能新工艺等问题,已是研究、开发的重要方向。碱石灰烧结法适用于处理高硅的铝土矿,将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料,在回转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(Na2O·Fe2O3、原硅酸钙(2CaO·SiO2)和钛酸钠(CaO·TiO2组成的熟料。然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。如果溶出条件控制适当,原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应,而与钛酸钙、Fe2O3·H2O等组成赤泥排出。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程,SiO2O形成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O沉淀(其中x≈),而使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液,和加入晶种搅拌,得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。碱石灰烧结法的主要化学反应如下: 烧结: Al2O3+Na2CO3─→Na2O·Al2O3+CO2 Fe2O3+Na2CO3─→Na2O·Fe2O3+CO2 SiO2+2CaCO3─→2CaO·SiO2+2CO2 TiO2+CaCO3─→CaO·TiO2+CO2 熟料溶出: Na2O·Al2O3+4H2O