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氧化硅水合物在溶出过程中的行为
水合硅铝酸钠的生成
Al2O3.2SiO2.2H2O+6NaOH+aq=2NaAlO2+2Na2SiO 3+aq
2NaAlO2+2Na2SiO3+aq = 3 Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O +4NaOH
预脱硅
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SiO2造成的危害
％
C
A
D
10
20
Na医2学OP％PT4Leabharlann 拜耳法工艺流程图预处理
主要工序
浸出
高压溶出 溶出矿浆稀释和
稀释矿浆
赤泥分离洗涤
晶种分解
提取
氢氧化铝分离、 洗涤、焙烧
分解母液的蒸发 与碳酸钠的苛化
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？
高压溶出
？
溶出目的及原料
溶出过程中各组
分的行为
？
稀释矿浆
溶出过程的影响 因素
溶出过程中的结 疤
水合硅铝酸钙（水化石榴石）
3Ca(OH)2 ＋2NaAlO2 ＋mNa2SiO3 = 3CaO·Al2O3·mSiO2·(62m)H2O＋2(1+m)NaOH+mH2O
针铁矿可以脱水为赤铁矿
菱铁矿（Fe·CO3）与铝酸钠溶液反应生成高度分散的 氧化亚铁，使赤泥的沉降性能变坏，同时使苛性钠转 变为苏打。FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3
在生产溶液中往往含有2~3毫克/升以铁酸钠形态 溶解的铁，还含有细度在3微米以下的含铁矿物微粒， 这些微粒很难滤除，则成为氢氧化铝被铁污染的来源。
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第三章 拜耳法生产氧化铝
3.1 拜耳法生产氧化铝基本原理 3.2 拜耳法生产氧化铝工艺流程 3.3 拜耳法生产氧化铝工序
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拜耳法生产氧化铝的基本原理
基本原理： （l）铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中
的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。 （2）铝酸钠溶液分解氢氧化铝后得到的母液，经蒸发浓缩
后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。 交替使用这两个过程就能够每处理一批矿石，便得到一批
氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。
Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq＝2NaAl(OH)4+aq
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拜耳法循环图
40
200℃
αK＝1.65
Al2O3/
60℃
20
B
30℃
αK＝3.40
溶出设备
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高压溶出
目的：就是用苛性碱溶液将铝土矿中的氧化铝溶出，生成 铝酸钠溶液，使溶液充分脱硅，避免过量的SiO2影响，把 苛性碱的消耗减至最少。
原料：
铝土矿：破碎后的铝土矿，（难溶的一水硬铝石 70～80mm）
母液组成：NaOH、NaAlO2、Na2CO3、Na2SO4。工业生产中一 般采用循环母液来溶出铝土矿。
生产中为了消除氧化钛在溶出过程中的危害，一般采用添加 石灰的办法，使TiO2与CaO作用生成不溶解的钛酸钙：
2CaO＋TiO2十2H2O=2CaO·TiO2·2H2O
由于钛酸钙结晶粗大松脆，易脱落，所以氧化铝溶出 不受影响，并且消除了生成钛酸钠所造成的碱损失。
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含钙、镁的矿物在溶出过程中的行为
把铝土矿、石灰、循环母液、补充的苛性碱磨制成矿 浆后在溶出设备中完成溶出过程。
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铝土矿中各组分在溶出过程中的行为
氧化铝水合物 氧化硅 氧化铁 氧化钛 氧化钙、氧化镁
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氧化铝水合物在溶出过程中的行为
铝土矿所含氧化铝水合物有三水铝石、一水软铝 石、一水硬铝石。
三水铝石，在常压下即可反应： Al(OH)3＋ 2NaOH +aq＝2NaAlO2＋aq
铝冶金学
绪
论
氧化铝生产 金属铝生产
1. 铝的性质和用途 2. 炼铝原料 3. 铝的生产方法
第一章
1. 铝酸钠溶液的性质 2. 拜耳法生产氧化铝 3. 烧结法生产氧化铝 4. 联合法生产氧化铝
第二章 第三章 第四章 第五章
1. 铝电解用原材料制备
2. 铝电解过程机理
3. 铝电解生产过程
4. 原铝的精炼
铝土矿含少量方解石CaCO3和白云石 CaCO3 ·MgCO3 。
碳酸盐是有害杂质，在碱液中容易分解，使苛性钠转变为 碳酸钠。
MeCO3＋2NaOH= Na2CO3 ＋Me(OH)2
3Me(OH)2 ＋2NaAlO2= 3MeO·Al2O3·6H2O ＋2NaOH
碳酸钠溶液苛化，返回生产流程。
铁，使赤泥的沉降性能变坏，同时使苛性钠转变为苏打。 FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3
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氧化铁水合物在溶出过程中的行为
铝土矿中主要含有赤铁矿(a－Fe2O3)，菱铁矿 （Fe·CO3）针铁矿(a－FeOOH)和水赤铁矿（Fe2O30.5H2O）等。
铝土矿溶出时所有赤铁矿全部残留在赤泥中，成为赤 泥的重要组成部分。
造成氧化铝和苛性碱的损失 结疤 影响产品质量
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氧化铁水合物在溶出过程中的行为
铝土矿中主要含有赤铁矿(a－Fe2O3)，菱铁矿 （FeCO3）针铁矿(a－FeOOH) 等。
所有赤铁矿全部残留在赤泥中，成为赤泥的重要组成部分。 针铁矿可以脱水为赤铁矿 菱铁矿（FeCO3）与铝酸钠溶液反应生成高度分散的氧化亚
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氧化钛水合物在溶出过程中的行为
铝土矿含钛矿物多以金红石和锐钛矿物存在。 氧化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠。
2NaOH+TiO2+aq=Na2O·TiO2·2H2O+aq
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氧化钛水合物在溶出过程中的行为
在溶出一水硬铝石时，氧化钛能引起氧化铝溶出率降低和氧 化钠损失，还在加热设备表面形成钛结疤。
一水软铝石，在相应的高温（高压）及高碱浓度下发 生反应： AlOOH＋2NaOH＋aq＝ 2NaAlO2 ＋aq
刚玉在一般工业高压溶出条件下与苛性钠不发生作用 而残留于赤泥中。
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氧化硅水合物在溶出过程中的行为
铝土矿中的氧化硅一般以石英(SiO2)，蛋白石(SiO2.nH2O)、高 岭石(Al2O3.2SiO2.2H2O)等形式存在。
无定形的蛋白石，不仅易溶于苛性碱溶液，而且还能溶于 碳酸钠溶液，其反应方程式如下：
SiO2.nH2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aq
SiO2.nH2O+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+CO2+aq
石英只有在较高温度下(150℃)，才开始和苛性碱溶液起反 应。
高岭石在50 ℃便开始与NaOH溶液显著作用。