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　　氧化铝的生产工艺流程

　　从矿石提取氧化铝有多种方法: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。

　　1.拜耳法

　　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，蒸发浓缩后可循环使用。

　　拜耳法的简要化学反应如下：

　　现代拜耳法的主要进展：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，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下图。

　　拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低。

　　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·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，随同赤泥排出。

　　2.碱石灰烧结法

　　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）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≈0.1)，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：

　　碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就是：在熟料烧成中采用低碱比配方，在熟料溶出工艺中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出时的副反应损失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分别达到94～96％和92～94％。Al2O3的总回收率约90％，每吨氧化铝的Na2CO3的消耗量约95公斤。碱石灰烧结法可以处理拜耳法不能经济地利用的低品位矿石，其铝硅比可低至3.5，原料的综合利用较好，有其特色。

　　3.拜耳－烧结联合法

　　可充分发挥两法优点，取长补短，利用铝硅比较低的铝土矿，求得更好的经济效果。联合法有多种形式，均以拜耳法为主，而辅以烧结法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可分为串联法、并联法和混联法三种工艺流程。

　　① 串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3，于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源，减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且Al2O3的回收率也较高。

　　② 并联法是拜耳法与烧结法平行作业，分别处理铝土矿，但烧结法只占总生产能力的10～15％，用烧结法流程转化产生的NaOH补充拜耳法流程中NaOH的消耗。

　　③ 混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。

　　根据物理特性的不同，电解用氧化铝可分为三类:砂状、粉状和中间状（表1）。

　　目前铝工业正研制和采用砂状氧化铝，因为这种氧化铝具有较高的活性，容易在冰晶石溶液中溶解，且能够较好地吸收电解槽烟气中的氟化氢，有利于烟气净化。

　　炼铝用氧化铝的化学组成一般如下：

　　拜耳法

　　氧化铝生产工艺流程如下图：

　　特点

　　拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低。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，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，随同赤泥排出，通常以矿石的铝硅比来表示。

　　拓展资料

　　碱石灰烧结法

　　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、铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钠成的熟料，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。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程，SiO2O形成水化石榴石沉淀，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母液，氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。

　　见图。

　　拜耳法氧化铝制取工艺从处理低硅铝土矿到上产出氧化铝，整个流程主要有以下工序组成：

　　1. 矿浆制备(拜耳法氧化铝工艺原料工序）选矿、配矿。

　　2. 溶出工序（拜耳法氧化铝工艺溶出工序）负责对原料配好的矿石进行高压或低压溶出。

　　3. 沉降（拜耳法氧化铝工艺沉降工序）负责对上一工序处理的物料进行杂质分离。

　　4. 分解工序。

　　5. 焙烧工序（将分解来的料浆进行液固分离得到氢氧化铝、最终将氢氧化铝进行高温焙烧得到氧化铝。

　　6. 蒸发工序负责对整个工艺流程所用水、碱的处理。

　　7. 煤气站：负责对拜耳法氧化铝工艺最后一道工序焙烧工序所用燃气的供给。

　　拓展资料：

　　拜耳法是一种工业上广泛使用的从铝土矿生产氧化铝的化工过程。1887年由奥地利工程师卡尔·约瑟夫·拜耳发明。

　　拜耳法基本原理是用浓氢氧化钠溶液将氢氧化铝转化为铝酸钠，通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝重新析出，剩余的氢氧化钠溶液重新用于处理下一批铝土矿，实现了连续化生产。今日，世界上95%的铝业公司都在使用拜耳法生产氧化铝。

　　参考资料：搜狗百科 拜耳法

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