氧化铝冶炼工艺流程简介.doc

氧化铝的主要冶炼工艺介绍氧化铝的冶炼工艺大致可以分为烧结法、拜耳法和烧结-拜耳联合法等。一、烧结法1.1烧结法的基本原理将铝土矿与一定数量的纯碱、石灰（或者石灰石）、配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时固体铝酸钠便进入溶液，铁酸钠水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。在用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝，经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液经过蒸发后返回配料。1.2烧结法工艺过程简述烧结法生产氧化铝有生料浆制备、熟料烧结、熟料溶出、赤泥分离以及洗涤、粗液脱硅、精液碳酸化分解、氢氧化铝的分离以及洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。生料浆制备：将铝土矿、石灰（或石灰石）、碱粉、无烟煤以及碳分母液按一定的比例，送入原料磨中磨制成生料浆，经过料浆槽的三次调配成各项指标合格的生料浆，送熟料窑烧结。熟料烧结：配合格的生料浆送入熟料窑内，在1200-1300的高温下发生一系列的物理化学变化，主要生产使氧化硅和石灰化合成不溶于水的熟料。熟料窑烧结过程通常在熟料窑（回转窑）内进行，氧化硅和石灰化合成不溶于水的原硅酸钙，氧化铝和纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，并且烧至部分熔融，冷却后成外观为黑灰色的颗粒状物料即熟料。熟料溶出：熟料经过破碎达到要求的粒度后，用稀碱溶液（生产上称调整液），在湿磨内进行粉碎性溶出，有用成分氧化铝和氧化钠进入溶液，成为铝酸钠溶液，而杂质铁和硅则进入赤泥。赤泥分离和洗涤：为了减少溶出过程中的化学损失，赤泥和铝酸钠溶液必须快速分离，为了回收赤泥附液中所带走的有用成分氧化铝和氧化钠，将赤泥进行多次反向洗涤再排入堆场。粗液脱硅：熟料溶出过程中，原硅酸钙不可避免的与溶液发生反应，造成粗液中会有5-6g/l的二氧化硅，这部分杂质将影响成品氧化铝的质量。为了保证产品质量，粗液必须进行专门的脱硅处理，制成精液，使其中的二氧化硅含量降到0.2以下。脱硅后的固体产物称为硅渣。硅渣及其附液中含有相当数量的有用成分，所以要返回配料加以回收。精液碳分:在碳酸化分解槽中进行的，连续不断的往其中通入二氧化碳气体，可以使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，生产上成为碳酸化分解，有部分精液要添加种子进行晶种分解，以制得种分母液，来提高精液的苛性化系数。氢氧化铝分离和洗涤:分解后的氢氧化铝浆液送去沉降分离，并按颗粒大小进行分级，细颗粒做晶种，粗颗粒经过洗涤后送去烧制氧化铝。分离后的母液（有种分和碳分）送去蒸发浓缩，返回配料。氢氧化铝焙烧：氢氧化铝还有部分附着水和结晶水，在循环炉内经过高温脱水并进行一系列的晶型转变，制得氧化铝。母液蒸发：将分离后的母液（有种分和碳分），在这里称为蒸发原液进过蒸发器浓缩为符合配料要求的蒸发母液，返回配料使用。在蒸发的过程中，又浓缩了流程中的水分，使液量保持了平衡，避免了生产中液量的堵塞。1.3烧结法工艺流程图二、拜耳法2.1拜耳法的基本原理用苛性钠溶液溶出铝土矿中的氧化铝而制得铝酸钠溶液，采用对溶液降温、加晶种、增加搅拌的办法，从溶液中分解出Al（OH）3，将分解后的母液经过蒸发后用来重新溶出新的一批铝土矿。溶出过程是在加温加压下进行的。拜耳法的实质就是下一反应在不同条件下的交替进行。Al2O3·（1或3）H2O+2NaOH2NaAl（OH）4+aq2.2拜耳法工艺过程简述拜耳法主要用来处理低硅铝土矿（一般要求铝硅比在7-10之间），其工艺流程中主要的工序有破碎，湿磨溶出，稀释，沉降分离赤泥，赤泥洗涤，晶种分解，煅烧，蒸发和苛化。破碎：将矿石及其它生产原料破碎成要求粒度，通常分为粗碎，中碎，细碎三段，设备主要有颚式破碎机、圆锥式破碎机、辊式破碎机和冲击破碎机。湿磨：将铝土矿按配料要求配入石灰和循环母液磨制成合格的原矿浆，设备有球磨机。溶出：在高温、高压条件下，使铝土矿中的氧化铝水合物从矿石中溶解出来，制得铝酸钠溶液，而铁硅等杂质则进入残渣赤泥中。采用的设备是高压溶出器。稀释：溶出后的浆液，用赤泥洗液加以稀释，以进一步脱除溶液中的硅，且重要的是为沉降分离赤泥和晶种分解创造必要条件。采用的设备常有搅拌装置的稀释槽。沉降分离赤泥:稀释后的溶出浆液送人沉降槽处理，以使铝酸钠液和赤泥分离开来。赤泥洗涤：沉降分离出来的赤泥浆液，必须加水洗涤，以回收赤泥附液中的有用成分（碱和氧化铝）。洗涤次数一般为5-8次，洗涤设备使用沉降槽。晶种分解：将分离后的；铝酸钠精液送入分解槽内，加入Al（OH）3晶种，不断搅拌并逐渐降低温度，使之分解析出Al（OH）3并得到含有NaOH的母液。煅烧：用煅烧设备在高温下将Al（OH）3的附着水，结晶水除去，以获得合格的氧化铝。目前煅烧设备有回转窑，循环流态化煅烧炉和沸腾闪速煅烧炉。蒸发：种分母液需在蒸发器中浓缩，以提高其碱浓度，保持循环体系中水量平衡，使母液达到符合拜耳法溶出的要求。苛化：在蒸发时还有一定数量的Na2CO3·H2O从母液中结晶析出，将其分离出来用Ca（OH）2苛化成NaOH，与蒸发母液一同送往湿磨配料。2.3拜耳法工艺流程简图拜耳法氧化铝生产流程三、烧结-拜耳联合法