氧化铝生产复习题.(优选)

氧化铝生产复习题

1.铝土矿的类型以及我国铝土矿的特点？

铝土矿的种类有：三水铝石（g-Al2O3.3H2O）一水软铝石（g-Al2O3.H2O）一水硬铝石（a-Al2O3.H2O）

铝土矿资源世界不缺，中国缺。中国铝土矿查明资源主要为一水硬铝石，三水铝石在福建、河南和广西等地有少量发现，储量很少。

2.判断铝土矿质量高低的指标是什么？该指标的定义？

评价铝土矿的质量是以铝土矿中氧化铝和氧化硅的重量比（铝硅比）为标准。

铝土矿中氧化铝和氧化硅的重量比称为铝硅比，用A / S表示。铝硅比越大，铝土矿的质量越好。

3.铝土矿的主要杂质？

主要杂质为：SiO2、Fe2O3、TiO2。

4.碱法生产氧化铝有哪些方法？

碱法可分为烧结法和拜耳法两种基本方法。烧结法和拜耳法又可以联合起来组成联合法。联合法又分为并联法、串联法及混联法。国外拜耳法和烧结法用得比较多，尤其是拜耳法用得更多（国外氧化铝大于90%用拜尔法生产），主要是因为国外的铝矿石含硅较低，铝硅比大于7。生产方法由铝矿石中的铝硅比决定。国内因铝土矿的特点是铝高、硅高、铁低，铝硅比在4～7之间，一般采用混联法，小部分采用烧结法，极少部分采用拜耳法。

5.决定碱法生产氧化铝方法的主要因素是什么？请具体指出。

铝硅比

当铝硅比A/S≥7时，该矿石可以采用拜耳法处理，当然也可以采用烧结法处理；当3.5≤A/S<7时，就不宜用拜耳法处理，但可以采用烧结法处理；当A/S <3.5时，可以采用烧结法处理，但这时已无实际意义。

我国的一水硬铝石矿属高硅矿，铝硅比一般在4 ~ 7之间，不适合单独采用拜尔法处理，只能采用烧结法或联合法等。

6.比较分析拜尔法和烧结法的优缺点。

烧结法与拜耳法相比较，前者能耗高约6倍以上，而且拜耳法的产品质量明显优于烧结法。拜耳法虽然具有很多优点，但是其应用有严格的限制条件，主要限制条件是铝硅比，拜耳法要求铝硅比大于7的矿石；而对烧结法来讲，原则上可以处理各种类型的矿石，但从经济角度考虑，一般只处理铝硅比大于3.5以上的矿石。

7.什么叫苛性比？

苛性比：是指铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的摩尔数之比：

式中Na2O包括NaAlO2（NaAl(OH)4）中的Na2O和溶液中游离NaOH中的Na2O；Al2O3为NaAlO2中的Al2O3。ak是铝酸钠溶液的一个重要参数。

8.拜尔法的工艺步骤以及各步骤的作用？

9.指出杂质硅在拜尔法中的危害？（解释为什么硅在拜尔法是最有害的杂质）（写反应式）1）影响氧化铝产品中杂质硅的含量；

2）影响碱的消耗；

3）影响铝土矿铝的浸出率。

脱硅反应

溶液中硅酸钠又会与铝酸钠反应生成溶解度比较小的水合铝硅酸钠(称霞石)沉淀：

这一反应也叫脱硅反应，在脱硅反应中因有氧化铝和氧化钠参与反应，造成碱损和铝的溶出率降低。说明硅是主要有害杂质。

在处理一水硬铝石时，因温度较高，硅溶出量较多，为减少碱损失，通常加入3～7% CaO，使硅与钙生成水合铝硅酸钙（水合石榴石）3CaO.Al2O3.nSiO2(6-2n)H2O ，但不能消除氧化铝的损失。

（写反应式）

10.拜尔法氧化铝的理论浸出率？（两大公式）

根据霞石的分子组成可知，1kg SiO2要结合0.85kg Al2O3损

失到赤泥中，氧化铝的理论溶出率：

式中A/S为铝硅比。

多数情况下，铝土矿高压溶出的脱硅产物的组成为Na2O.Al2O3.1.7SiO2.nH2O，这时1.0 kg SiO2要结合1.0 kg Al2O3损失到赤泥中，所以有的则采用这种组成的关系来计算氧化铝的理论溶出率：

11.拜尔法中加入氧化钙的作用？

1）减少碱损（将霞石即水合铝硅酸钠转化为水合石榴石即水合铝硅酸钙；将钛酸钠转化为钛酸钙)；

2）加速铝土矿的溶出过程。

12.烧结后的熟料组成？

从以上反应可知，配钙时必须考虑CaO 与SiO2和TiO2生成2CaO.SiO2和CaO.TiO2的要求，否则配钙量不足会引起碱损和铝的溶出率降低。

氧化钙的作用：消除硅和钛的影响；减少碱损和铝损。

熟料中除含有铝酸钠以外，还含有其它物质：铁酸钠（Na2O.Fe2O3）、硅酸二钙（2CaO.SiO2）、．钛酸钙（CaO.TiO2）

13.烧结法中加入CaO的作用？

氧化钙的作用：

减少碱损和铝损，

消除硅和钛的影响，矿石中的硅与添加的氧化钙生成硅酸二钙，达到除去大部分硅的目的。矿石中的氧化

钛能与添加的氧化钙生成不溶于水的钛酸钙，达到除钛的目的。

深度脱硅，加石灰能使硅生成比水合硅铝酸钠（霞石）溶解度更小的水合铝硅酸钙（水合石榴石），达到深度脱硅的目的。

14.烧结法中怎样减少或控制二次反应的发生？

从上述反应可知2CaO.SiO2在氢氧化钠水溶液中生成Na2SiO3和Ca(OH)2，它们与铝酸钠进一步反应生成水合石榴石，造成铝损，如何阻止硅酸二钙的溶解和石榴石的生成是控制铝损的关键。

方法有：

·采用较低的溶出温度78～82oC；

·快速分离赤泥等；

·用调整液调整溶出液的苛性比为1.25左右，以减少溶液中苛性碱的浓度，使硅酸二钙的分解受到抑制；·增加溶液中碳酸钠的浓度，使Ca(OH)2与之生成碳酸钙。

15.铝酸钠溶液脱硅的方法？

方法为常规高压一段脱硅（150～170oC）和加石灰深度二段脱硅，经二段脱硅，铝硅比可达1200以上。16.碳分过程中怎样减少SiO2和碳酸铝钠沉淀？

17.为什么要控制铝酸钠溶液的碳分率不能太高？

SiO2析出分三段：

一段在A/S比较小时明显，这时SiO2和Al(OH)3一起析出，造成这一现象的原因可能是二氧化硅还处于过饱和状态，因析出的氢氧化铝表面积大，破坏了介稳态。

二段是SiO2不与Al(OH)3一起析出。

三段是SiO2强烈析出，可能是随Al(OH)3析出和NaOH转化为Na2CO3，SiO2过饱和度增加，达到一定程度时，SiO2即以硅酸钠的形式和氢氧化铝一块析出。

加入氢氧化铝和深度脱硅后，则没有第一段，即开始无二氧化硅析出。为了控制Al(OH)3的纯度，铝酸钠的碳分率不能太高（85%）

18.混联法原理及优缺点？

混联法：就是在拜耳法赤泥中添加一部分低品位矿石一起烧结，这种相当于把并联法和串联法结合在一起的联合法叫混联法，是我国独有的一种方法，在我国只有该法经济效益最好。

优点：

1）可以有效的调节拜耳系统的碱平衡（混联法中的烧结法所得的溶出液一部分并入拜耳法中的种分系统，

多余的部分进行碳分）；

2）用于处理低品位矿石时是十分有效的。

缺点：流程长；控制复杂。

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