烧结法
4 铝酸钠溶液脱硅
目前的脱硅方法：
• 使SiO2成为水合铝硅酸钠析出
• 添加石灰使SiO2成为水化石榴石析出
实质：使铝酸钠溶液中的SiO2转变为溶解度很小
的化合物析出。
烧结法
1. 不加石灰 的脱硅过 程 2. 添加石灰 的溶出过 程 3. 从水化石 榴石中回 收氧化铝

4 铝酸钠溶液脱硅
脱硅原理：
OH-+ CO2=HCO3OH-+ HCO3-=H2O+CO32-
3. 影响碳分 NaAl(OH)4+aq=Al(OH)3+NaOH+aq 过程的主 要因素
烧结法
1. 碳酸化分 解的原理 2. 碳分过程 中SiO2的 行为 3. 影响碳分 过程的主 要因素
5 铝酸钠溶液的碳酸化分解

第一段：分解初期 第二段：分解中期
3. 熟料溶出工 艺
1. 铝酸钠（Na2O· Al2O3）
Na2O· A12O3+4H2O+aq=2NaAl(OH)4+aq 2. 铁酸钠（Na2O· Fe2O3）
Na2O· Fe2O3+2H2O+aq=2NaOH+Fe2O3· 3H2O↓+aq
烧结法
1. 熟料溶出的 主要反应

3 熟料溶出
溶出过程中的二次反应
8. 碳分母液蒸发
成品氧化铝
烧结法

1 生料浆的制备
配料：为了保证炉料中各组分在烧结时 能生成预期的化合物，因此各组分间必 须严格地保持一定的配合比例，即配料。 配料指标：烧结法生料浆的配料指标主 要根据烧结反应来确定。即使各原料经 烧结过程形成Na2O· Al2O3 和 Na2O· Fe2O3，以及2CaO· SiO等。
烧结法
1. 不加石灰 的脱硅过 程 2. 添加石灰 的溶出过 程

4 铝酸钠溶液脱硅
脱硅原理：
铝酸钠溶液不添加石灰脱硅其精液的硅量指
数一般只能达到350～450，满足不了碳分过程生 产优质高产的要求。当添加一定数量的石灰时， SiO2以溶解度更小的水化石榴石析出，精液硅量 指数可提高到1000以上。用化学方程式表示为：



碱比是指生料浆中氧化钠与氧化铝和氧化铁 的分子比。 钙比是指生料浆中氧化钙与氧化硅的分子比。
烧结法
2 熟料烧结
烧结过程的目的就是要使调配合格后的生 料浆在熟料烧结窑中高温烧结，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。
烧结法
1. 熟料溶出的 主要反应 2. 溶出时原硅 酸钙的行为 和二次反应
3. 熟料溶出工 艺
3 熟料溶出
溶出过程中的二次反应结果：

使已经进入到溶液中的氧化铝、氧化钠 又重新生成溶解度很小的水化石榴石和 水合铝硅酸钠进入赤泥而损失；

使溶液中的SiO2浓度达到8～10g/L，必
须采取脱硅工序；
熟料 调整液

（1）排除流程中的多余水份，保持循环系统的水
量平衡；

（2）使母液蒸浓到符合铝土矿脱硅（种分母液） 或配制生料浆（碳分母液）的浓度要求；

（3）排除生产过程积累的杂质。
0 50％
碳分分解率
100％
烧结法
1. 碳酸化分 解的原理

5 铝酸钠溶液的碳酸化分解
精液的成分和碳酸化深度（分解 率） 分解时间通气速度和二氧化碳气体 浓度 温度 晶种 搅拌
2. 碳分过程 中SiO2的 行为

3. 影响碳分 过程的主 要因素

烧结法
8 母液蒸发
烧结法的碳分母液和拜耳法的种分母液都需 要蒸发。蒸发的目的主要是：
烧结法
5 铝酸钠溶液的分解
1. 采取两种分解过程的原因
2. 碳酸化分解的原理
3. 碳分过程中SiO2的行为
4. 影响碳分过程的主要因素
烧结法
1. 碳酸化分 解的原理 2. 碳分过程 中SiO2的 行为

5 铝酸钠溶液的碳酸化分解
铝酸盐的碳酸化分解包括CO2与铝酸钠溶液的 反应和Al（OH）3的结晶析出等物理化学过程。 对于碳酸化分解的机理至今还没有一致的观点。 一般认为：

脱硫措施
3. 烧结过程工
艺
4. 影响熟料的 主要因素

另外还发生副反应
烧结法
1. 熟料烧结主
要反应 2. 烧结过程中

2 熟料烧结
硫对氧化铝生产造成的危害
（1）生料中含有的硫能使碱耗增加。
（2）熟料中的Na2SO4升高对大窑操作带来 硫的行为和 困难。
脱硫措施
3. 烧结过程工 （3）母液中Na2SO4含量升高给蒸发操作带
熟料 调整液
二段湿磨 溶出湿磨
分级机 一段分级机 返砂 二段分级机 溢流 返 砂 一段湿磨 泥洗液 返 砂
赤泥沉降过滤
溢流 分离沉降槽
赤泥
粗液
洗涤沉降槽
一段磨料溶出工艺流程图
二段磨料溶出工艺流程图
熟料溶出工艺
烧结法
4 铝酸钠溶液脱硅
在熟料溶出过程中，由于2CaO· SiO2与溶液中 NaOH，Na2CO3和NaAl(OH)4相互作用而被分解， 使得SiO2进入溶液，所以得到的铝酸钠溶液中含有较 多SiO2。 在碳酸化分解或晶种分解之前，必须要进行脱硅 处理。使得溶液中的SiO2尽可能转变为固相，并分离 出来。我们将这个过程叫做脱硅，经过脱硅净化处理 的铝酸钠溶液，在生产中叫做精液。它的脱硅程度用 硅量指数（A/S）来表示，精液的硅量指数越高，表 示溶液中SiO2含量越低，脱硅越彻底。
2. 溶出时原硅 酸钙的行为 和二次反应
3. 熟料溶出工 艺

2CaO· SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2Ca(OH)2↓ 2CaO· SiO2+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+2NaO H+2CaCO3↓+aq 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaO· Al2O3· 6 H2O+2NaOH+aq 3CaO· Al2O3· 6H2O+xNa2SiO3+aq=3CaO· Al 2O3· x SiO2· yH2O+2xNaOH+aq 3Ca(OH)2+NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=3Ca O· Al2O3· xSiO2· yH2O+2(x+1)NaOH+aq
1
熟料溶出
赤泥洗液
分离赤泥 粗铝酸钠溶 液 脱硅 新蒸气 石灰乳
洗涤赤泥
3. 熟料溶出
弃赤泥
硅渣
分离硅渣
4. 铝酸钠溶液脱硅
精液 2
5. 分解：种分+碳分
碳酸化分解
加品种分解 3 晶种
6. 氢氧化铝分离、洗涤
种分母液
氢氧化铝
碳分母液
7. 氢氧化铝焙烧
6
软水
洗涤
蒸发
重油
煅烧
蒸发母液 氢氧化铝洗 液 5
的铁酸钠、原硅酸钙、钛酸钙等化合物，以便在
下一步溶出过程中将有用成分和有害杂质分离出
来。
Al2O3+Na2O → NaAlO2
焙烧
→ NaAlO2
溶解
碳酸钠 铝土矿
石灰石
煅烧 破碎 石灰 湿磨配料
CO2气体
烧结法工艺流程
1. 生料浆的制备
2. 熟料烧结
料浆调整 煤粉 （重油）
净化
烧结
调整液制备 4
是使铝酸钠溶液中过饱和溶解的SiO2经过长 时间的搅拌后成为水合铝硅酸钠析出。
用化学方程式表示为： 1.7Na2SiO3+2NaO· Al2O3· 4H2O+aq=Na2O· A12 O3· 1.7SiO2· H2O+3.4NaOH+aq
为了加快脱硅反应速度，一次脱硅是在高温、 高压和添加晶种的条件下进行的，称为压煮脱硅。
烧结法

2 熟料烧结
熟料烧结主要反应 烧结过程中硫的行为和脱硫措施 烧结过程工艺

影响熟料的主要因素
烧结法
1. 熟料烧结主 要反应 2. 烧结过程中 硫的行为和

2 熟料烧结
熟料烧结发生的主要反应是：
(1) A12O3与Na2CO3反应，生成铝酸钠 固溶体； (2) SiO2与CaO反应，生成2CaO· SiO2； (3) Fe2O3和Na2CO3反应，生成铁酸钠 固溶体。 (4) TiO2和CaO烧结反应的生成物是 CaO· TiO2(钙钛矿)。
Al2 3. 从水化石 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq=3CaO· O3· xSiO2· yH2O+2(1+x)NaOH+aq 榴石中回 收氧化铝
烧结法
1. 不加石灰 的脱硅过 程

4 铝酸钠溶液脱硅
二段脱硅得到的水化石榴石渣中含 Al2O3量约为26％。采用碳酸钠溶液来 提取其中的Al2O3较为合适。
3CaO· Al2O3· xSiO2· yH2O+3Na2CO3+aq=3CaCO3 2. 添加石灰 +X/2(NaO· Al2O3· SiO2· 2H2O)+(2的溶出过 x)NaAl(OH)4+NaOH+aq