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三氧化二鋁分是怎么制作出來的?工藝流程是?

作者:訪客發布時間:2021-07-07分類:催化劑及助劑瀏覽:257


導讀:鋁土礦的主要化學成分為Al2O3,一般為40%~70%質量分數,另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等。以Al2O3在礦物存在形態分為...

鋁土礦的主要化學成分為Al2O3,一般為40%~70%質量分數,另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等。以Al2O3在礦物存在形態分為:三水鋁石(Al2O3·3H2O),一水軟鋁石,一水硬鋁石(分子式均為Al2O3.H2O)。評定鋁土礦質量標準是鋁硅比,生產要求該值不低于3~3.5。


從鋁土礦制取Al2O3方法很多,目前工業上幾乎采用堿法,又分為拜耳法、燒結法、聯合法等三種:
Al2O3·3H2O(或Al2O3·H2O)+NaOH→(浸出/分解)NaAl(OH)4+赤泥→(晶種分解/蒸發、苛化)Al2(OH)3→(煅燒)Al2O3。

(一) 拜耳法:是典型的一種濕法冶金的方法,在氧化鋁生產中占絕對優勢。
工藝流程(如圖)
原理如下:

實質是在不同條件下,控制反應向不同方向進行。其中關鍵工序是:
1 鋁土礦的浸出——浸出母液的主要成份是NaOH
主要反應:
1)氧化鋁 Al2O3·nH2O+2NaOH→2NaAlO2+nH2O
2)二氧化硅:SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O
2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O→Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH
3) 氧化鐵:溶出的Fe2O3不與NaOH反應,以固相直接進入殘渣,呈紅色。
4) 二氧化鈦:TiO2+2Ca(OH)2→2CaOTiO2·2H2O 直接進入赤泥中
5) 碳酸鹽:主要有CaCO3+2NaOH→Na2CO3+Ca(OH)2
MgCO3+2NaOH→Na2CO3+Mg(OH)2
由鋁土礦在NaOH溶液中高壓溶出的Al2O3水合物進入溶液,SiO2、Fe2O3、TiO2及反應物留在赤泥中(赤泥為鋁礦中其他成分與堿液發生作用后的產物),再借助機械方法使溶液與殘渣分開,以達到Al2O3與雜質分離。
鋁土礦浸出是利用由若干預熱器、壓煮器和自蒸發器依次串聯成的壓煮器組來連續作業完成的。(如圖)

2 鋁酸鈉溶液的晶種分解
制成的鋁酸鈉溶液,其中Al2O3濃度為(145±5)g/l,且在低于100℃溫度下不穩定。越接近30℃,過飽和度越大,若在30℃下加入Al(OH)3晶種,并不斷機械攪拌,此時過飽和鋁酸鈉溶液就可自發水解,產出Al(OH)3。
NaAl2O3+2H2O→Al(OH)3↓+NaOH
這種溶液的苛性比值較高。種分母液經蒸發濃縮后,作為循環母液返回,溶出過程溶出下批鋁土礦。
3 氫氧化鋁的煅燒及分解
Al2O3·3H2O(225℃)→AlO3·H2O+2H2O
Al2O3·H2O(500-550℃)→γ-Al2O3+H2O
γ-Al2O3(900℃開始/1200℃維持)→α-AL2O3
在帶冷卻機的回轉窯中進行,重油煤氣作燃料,產物Al2O3或于管狀機中冷卻或送入車間直接電解。
4 母液的蒸發與苛化
生產過程因各種原因進入大量水分,會引起縮環母液濃度降低,需適時蒸發水分,保持母液濃度。
浸出過程中,高濃度的苛性鈉與礦石中碳酸鹽反應或空氣中CO2反應,使 NaOH部分轉化為Na2CO3或形成Na2CO3·H2O。均不能溶解Al2O3水合物,需轉變為有用的NaOH,即利用石灰乳與其苛化反應生成NaOH溶液。
Na2CO3+Ca(OH)→2NaOH+CaCO3

(二)堿石灰燒結法生產Al2O3。適于處理鋁硅比小于4的鋁土礦 (如圖)
1)實質:是鋁土礦與足量Na2CO3、石灰配成爐料,在1200℃下燒結,生成可溶于水的鋁酸鈉(Na2O·Al2O3)。其中SiO2與碳生成不溶于水的原硅酸鈣(2CaO·SiO2),用稀堿溶液浸入Na2O·Al2O3,與2CaO·SiO2分離。溶液脫S后通入CO2氣體進行碳酸化分解,析出Al(OH)3及碳分母液,用過濾機將兩者分離。氫氧化鋁經洗滌后,最終送煅燒,分解成Al2O3。母液經蒸發濃縮,用于配料處理循環使用。
2)工藝為:生料燒結,熟料溶化,鋁酸鈉液脫硅,碳酸化分解。
參考資料:

標簽:三氧化二鋁工藝流程出來


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