第一讲 B氧化铝生产基础知识

1、四四.铝土矿及其它铝矿石铝土矿及其它铝矿石1.主要含铝矿物主要含铝矿物1).铝的存在铝的存在 地壳中元素地壳中元素Al含量居第三位含量居第三位,仅次于氧和硅仅次于氧和硅两元素平均含量为两元素平均含量为8.8%.在金属元素中在金属元素中Al居第一位居第一位. Al的性质活泼的性质活泼,自然界中以化合物形态存在自然界中以化合物形态存在,地壳中含地壳中含Al矿物约矿物约250种种,约约40%以铝硅酸盐形以铝硅酸盐形式存在式存在.2).主要含铝矿物主要含铝矿物主要是主要是:*三水铝石型三水铝石型Al2O3.3H2O*一水软铝石型一水软铝石型Al2O3.H2O或或-AlOOH*一水硬铝石型一水硬铝石型A

2、l2O3.H2O或者说或者说-AlOOH*明矾石矿明矾石矿: ( (Na,K)Na,K)2 2SOSO4 4.Al.Al2 2(SO(SO4 4) )3 3.4Al(OH).4Al(OH)3 3 *霞石霞石(Na,K)2O.Al2O3.2SiO2*高岭土高岭土.粘土粘土Al2O3.2SiO2.2H2O2.铝土矿组成铝土矿组成主要是主要是:Al2O33080%Al30%左右左右其它为杂质其它为杂质:SiO2,Fe2O3(Fe3O4,FeO),TiO2,CaCO3,MgCO3以及以及K,Na,Cr,V,Ga,P,F,Zn和一些元素的化合物和一些元素的化合物,有机物等有机物等.SiO2:SiO2能溶

3、于碱强碱溶液中能溶于碱强碱溶液中,对拜耳法生产对拜耳法生产很很有害有害,故要进行脱硅故要进行脱硅,硅的含影响铝锭质量硅的含影响铝锭质量.Fe2O3:含量含量225%,碱法生产氧化铝碱法生产氧化铝,Fe2O3不与碱不与碱性溶液性溶液作用而进入残渣作用而进入残渣,残渣因呈红色故称赤泥残渣因呈红色故称赤泥.TiO2:以锐钛矿和金红石存在以锐钛矿和金红石存在.Ga:含量少含量少0.010.001%,生产中在分解母液中生产中在分解母液中循循环积累环积累,世界世界90%的镓从氧化铝生产中提取的镓从氧化铝生产中提取.3.铝土矿的外观铝土矿的外观铝土矿的外观铝土矿的外观,颜色和结构由矿物组成和化学成颜色和结构

4、由矿物组成和化学成分而定其可以从白色到赭色之间的一切颜色分而定其可以从白色到赭色之间的一切颜色,含铁量含铁量高的呈红色高的呈红色,含铁量低的呈白色含铁量低的呈白色.矿石结构有土状矿石结构有土状,致密状和豆面状致密状和豆面状.三水铝石呈松散碎屑状三水铝石呈松散碎屑状,一水硬铝石呈石质块状一水硬铝石呈石质块状.4.铝土矿的用途铝土矿的用途主要是主要是:1).铝生产主要原料铝生产主要原料占占95%左右左右.2).耐火材料生产耐火材料生产.3).人造刚玉人造刚玉,磨料磨料.4).水泥等水泥等.5.衡量铝土矿质量的主要标准衡量铝土矿质量的主要标准1).铝硅比铝硅比A/SAl2O3质量质量/SiO2质量质

5、量之比之比其值愈大愈好其值愈大愈好.A/S10以上为优质铝土矿以上为优质铝土矿A/S7拜耳法生产拜耳法生产A/S5烧结法生产烧结法生产2).Al2O3含量含量(品位品位)指铝土矿中指铝土矿中Al2O3的含量的含量.3).矿物类型矿物类型其对其对Al2O3的可溶性影响甚大的可溶性影响甚大,三三水铝石最易为苛性碱溶出水铝石最易为苛性碱溶出,一水软一水软铝石次之铝石次之,一水硬铝石溶出条件较一水硬铝石溶出条件较苛刻苛刻.4).铝土矿的质量标准铝土矿的质量标准 YB12362标准标准级别级别化学成分化学成分用途用途Al2O3 % 不小于不小于A/S不小于不小于一一7012.0Al2O3，刚玉型研磨材料

6、二二657.0-9.0Al2O3，刚玉型研磨材料高铝水泥三三606.0Al2O3，高铝水泥四四503.0-3.5Al2O3五五457.0Al2O3六六403.5Al2O36.6.国内铝土矿资源国内铝土矿资源 国内铝土矿资源分布相对集中，主要分布国内铝土矿资源分布相对集中，主要分布在山西、河南、广西、贵州在山西、河南、广西、贵州4 4省区，其资源储省区，其资源储量占全国的量占全国的90.26%90.26%，其中山西占，其中山西占35.9%35.9%、河南、河南占占20.6%20.6%、广西占、广西占18.37%18.37%、贵州占、贵州占15.39%15.39%。另。另外，重庆、山东、云南、河北

7、、四川、海南等外，重庆、山东、云南、河北、四川、海南等1515个省市也有一定的资源储量，但其仅占全国个省市也有一定的资源储量，但其仅占全国的的10%10%。 铝土矿资源储量为铝土矿资源储量为32.2332.23100000000t100000000t，在世界上居第七位。在世界上居第七位。主要特点主要特点:*高铝高铝,高硅高硅,低铁低铁.*矿床类型以沉积型为主，一是沉积型矿床类型以沉积型为主，一是沉积型一水硬铝石矿床，二是堆积型一水硬铝一水硬铝石矿床，二是堆积型一水硬铝石矿床。石矿床。*矿床规模以大、中型为主。矿床规模以大、中型为主。*矿石以难溶的一水硬铝石型为主。矿石以难溶的一水硬铝石型为主。

8、*铝硅比偏低铝硅比偏低贵州铝土矿贵州铝土矿:一水硬铝石一水硬铝石+高岭石型高岭石型Al2O3品位品位50-70%左右左右A/S:5-107.国外铝土矿资源国外铝土矿资源80%集中在几内亚集中在几内亚,澳大利亚澳大利亚,巴西等处于巴西等处于热带及亚热带国家热带及亚热带国家.主要为三水铝石型主要为三水铝石型,多为多为优质铝土矿优质铝土矿,A/S大于大于10,有的高达有的高达54(几内亚几内亚),但但Fe2O3一般较高一般较高,SiO2含量低含量低.五五.氧化铝生产方法概述氧化铝生产方法概述从铝土矿分离出氧化铝的过程从铝土矿分离出氧化铝的过程.主要方法主要方法:碱法、酸法和电热法碱法、酸法和电热法.

9、1.碱法生产氧化铝碱法生产氧化铝按生产过程特点又分按生产过程特点又分:拜耳法拜耳法,烧结法和联合法烧结法和联合法.工业上几乎全部工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝采用碱法生产氧化铝.2.酸法生产氧化铝酸法生产氧化铝用用H2SO4,HNO3,HCl处理铝土矿得到处理铝土矿得到该酸的铝盐酸水溶液该酸的铝盐酸水溶液,再用碱中和这些盐再用碱中和这些盐的水溶液的水溶液,使使Al(OH)3析出析出,焙烧焙烧Al(OH)3或或各种盐的水合物晶体得各种盐的水合物晶体得Al2O3.3.电热法生产氧化铝电热法生产氧化铝用电炉熔炼铝矿石和碳的混合物用电炉熔炼铝矿石和碳的混合物,使矿石中的使矿石中的SiO2,Fe2O3

10、(Fe3O4,FeO),TiO2等杂质还原形成硅合金等杂质还原形成硅合金,而而Al2O3呈熔融态炉渣而上浮和杂质分呈熔融态炉渣而上浮和杂质分离离,再用碱法处理炉渣而得再用碱法处理炉渣而得Al2O3.六六.拜耳法原理及基本工艺流程拜耳法原理及基本工艺流程1.基本原理基本原理用苛性碱溶出铝土矿中的用苛性碱溶出铝土矿中的Al2O3,使使Al2O3变为可变为可溶于水的铝酸钠溶液而与其它杂质分离溶于水的铝酸钠溶液而与其它杂质分离,对该溶液对该溶液降温降温,加晶种搅拌分解出加晶种搅拌分解出Al(OH)3,分解母液则循环分解母液则循环处理另一批铝土矿处理另一批铝土矿.Al(OH)3焙烧即得焙烧即得Al2O3

11、。Al2O3(1或或3)H2O+2NaOH+aqNaAL(OH)4+aq2.2.工艺系统构成工艺系统构成 (见流程图见流程图1)3.基本工艺流程基本工艺流程1).原矿浆制备原矿浆制备2).溶出溶出3).溶出矿浆的稀释及赤泥分离和洗涤溶出矿浆的稀释及赤泥分离和洗涤4).晶种分解晶种分解5).Al(OH)3分级与洗涤分级与洗涤6).Al(OH)3焙烧焙烧7).母液蒸发和苏打苛性化母液蒸发和苏打苛性化 (见流程图见流程图2)八八.选矿拜耳法选矿拜耳法.联合法基本工艺流程联合法基本工艺流程 1.选矿拜耳法选矿拜耳法矿石矿石=有用矿物有用矿物+脉石脉石矿石类型矿石类型:自然矿石自然矿石,氧化矿氧化矿,硫

12、化矿和混合矿硫化矿和混合矿.从矿石中分离出脉石从矿石中分离出脉石(部分部分)的过程即的过程即选矿选矿.选矿目的选矿目的:除去部分脉石或杂质达到除去部分脉石或杂质达到拜耳法拜耳法生生产工艺要求产工艺要求.经过选矿后得到的矿石称经过选矿后得到的矿石称精矿精矿.选矿的方法选矿的方法:物理法和化学法物理法和化学法.物理法物理法:重力沉降重力沉降,旋风分离旋风分离,洗涤分洗涤分离离过滤分离过滤分离,磁力分离磁力分离,离心分离等离心分离等化学法化学法:向矿石中加入某种溶剂使矿石向矿石中加入某种溶剂使矿石中的杂质形成溶液而分离中的杂质形成溶液而分离.九九. .氧化铝生产工艺方法的确定氧化铝生产工艺方法的确定

13、 氧化铝生产方法和合理的工氧化铝生产方法和合理的工艺设备流程的选择艺设备流程的选择取决于许多因素，其中主要是：取决于许多因素，其中主要是： 1) 1) 铝硅比，即矿石中铝硅比，即矿石中 Al Al2 2O O3 3 对对 SiO SiO2 2的质量比；的质量比； 2) 2) 原料中硫化物、碳酸盐和有机物的含量；原料中硫化物、碳酸盐和有机物的含量； 3) 3) 铝化合物和硅化合物的组成；铝化合物和硅化合物的组成； 4) 4) 氧化铁含量。氧化铁含量。其亚：常压预脱硅和管道化间接加热加停留罐的溶其亚：常压预脱硅和管道化间接加热加停留罐的溶 出工艺；原矿浆磨制采用棒磨球磨水力出工艺；原矿浆磨制采用棒磨球磨水力 旋流器分级的磨矿工艺；采用高浓度、高种旋流器分级的磨矿工艺；采用高浓度、高种 子比中间降温一段分解；赤泥分离洗涤采用子比中间降温一段分解；赤泥分离洗涤采用 一套深锥高效沉降槽；焙烧采用悬浮焙烧炉。一套深锥高效沉降槽；焙