氧化铝生产课件
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第九次课拜耳法生产氧化铝课件.
有色金属冶金学
——铝冶金学
2015年11月
铝冶金学
绪
论
1. 铝的特性与用途 2. 炼铝原料 3. 铝的生产方法 1. 拜耳法生产氧化铝 2. 烧结法生产氧化铝 3. 联合法生产氧化铝 1. 2. 3. 4. 铝电解用原材料制备 铝电解过程机理 铝电解生产过程 原铝的精炼
下一页
氧化铝生产
金属铝生产
日常生活中的铝制品
铝合金门窗 饭盒 铝水壶 铝锅 自行车铝圈 铝汤匙 电饭煲内锅 摄影用三脚架 某些洗 衣机的内筒 铝芯电线 铝脸盆 但人类多吃铝，会造成脑中毒。如老年痴呆 铝箔广泛用于包装香烟、糖果等
铝的用途
铝在交通运输工业上的应用
近年来，汽车和铁路车辆的用铝量明显增多，其目的是为减轻车身的质量，以 求节省燃料。全铝汽车正在试制。电动汽车上用Al/空气电池作动力。因此，铝又被 誉为一种节能的材料。
分解母液蒸发的 目的 碳酸钠苛化的目 的 碳酸钠苛化的方 法
拜耳循环
高压溶出 溶出矿浆稀释
晶种分解
分解母液的蒸发
拜耳法循环图 200 ＝ ℃α 1.65
K
稀释矿浆
40
60 ℃
20
Al2O3/ ％ C
B
30 ℃
αK＝ 3.40
A D
10
20
Na2O ％
总结
拜耳法——主要内容
基本原理 工艺流程： 主要工序：原因、方法
高压溶出：各组分行为、添加石灰、苛性碱的原因、结疤现象 溶出矿浆稀释、赤泥洗涤：
晶种分解：机理
氢氧化铝分离、洗涤、焙烧 分解母液的蒸发与碳酸钠的苛化
——铝冶金学
2015年11月
铝冶金学
绪
论
1. 铝的特性与用途 2. 炼铝原料 3. 铝的生产方法 1. 拜耳法生产氧化铝 2. 烧结法生产氧化铝 3. 联合法生产氧化铝 1. 2. 3. 4. 铝电解用原材料制备 铝电解过程机理 铝电解生产过程 原铝的精炼
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氧化铝生产
金属铝生产
日常生活中的铝制品
铝合金门窗 饭盒 铝水壶 铝锅 自行车铝圈 铝汤匙 电饭煲内锅 摄影用三脚架 某些洗 衣机的内筒 铝芯电线 铝脸盆 但人类多吃铝，会造成脑中毒。如老年痴呆 铝箔广泛用于包装香烟、糖果等
铝的用途
铝在交通运输工业上的应用
近年来，汽车和铁路车辆的用铝量明显增多，其目的是为减轻车身的质量，以 求节省燃料。全铝汽车正在试制。电动汽车上用Al/空气电池作动力。因此，铝又被 誉为一种节能的材料。
分解母液蒸发的 目的 碳酸钠苛化的目 的 碳酸钠苛化的方 法
拜耳循环
高压溶出 溶出矿浆稀释
晶种分解
分解母液的蒸发
拜耳法循环图 200 ＝ ℃α 1.65
K
稀释矿浆
40
60 ℃
20
Al2O3/ ％ C
B
30 ℃
αK＝ 3.40
A D
10
20
Na2O ％
总结
拜耳法——主要内容
基本原理 工艺流程： 主要工序：原因、方法
高压溶出：各组分行为、添加石灰、苛性碱的原因、结疤现象 溶出矿浆稀释、赤泥洗涤：
晶种分解：机理
氢氧化铝分离、洗涤、焙烧 分解母液的蒸发与碳酸钠的苛化
氧化铝ppt课件
下仍能保持其性能不变；
水系流延成形 Al2O3陶瓷基片，利用非水系
（2 ）高强度 ，在很大压力梯度操作 流延成形可以制备表面光滑 、平整、致密
下 ， 不会被压缩或产生蠕变，机械性能好；度高的Al2O3陶瓷基片，但在制备工艺中，
（3 ）化学稳定性好 ，能耐强酸强碱 基片的烧结温度高、耗能大。 因此可以在
氧化铝陶瓷基片
Al2O3陶瓷膜在净化工业用水加工、海
Al2O3陶瓷基片具有机械强度高、绝缘
水淡化、气体分离、催化反应等方面都具有 性好、避光性高等优良性能，广泛用于多层
大量的应用，陶瓷膜与有机高分子膜相比： 布线陶瓷基片、电子封装及高密度封装基片。
（1 ）耐高温 、热稳定性好 ，在高温
目前 ， 在工业应用中大部分都采用非
了氮化硅基陶瓷刀具材料及ZrO2相变增韧陶瓷刀具材料，80年代后期
到90年代，发展了晶须增韧陶瓷刀具材料。
增韧 Al2O3陶 瓷 刀 具 是 指 在 Al2O3基 体 中 添 加 增韧
或增强材料。 目前常用的增韧方法有：ZrO2相变增韧、晶须增韧、
第二相颗粒弥散增韧等。
.
3.氧化铝的应用
多通道管式陶瓷膜元件
CaO • Al2O3
-Al2O3
Al2O3有很多种晶型，目前发现的在十二种以上，其中 常见的有 、、、、、等。其中是高温稳定晶型， 其它均为不稳定的过渡晶型，在高温下可以转变为相。
.
1.氧化铝的结构与性质
图：-Al2O3晶体结构
-Al2O3为刚玉结构，属于三方晶系。正负 离子配位数为6:4，在三次轴平面内O2-作近似六 方密排（A-B-A-B），而Al3+则位于氧的八面体 间隙（在两氧离子层之间），填充三分之二八面 体间隙。
拜耳法的原理和基本流程课件
将分离和洗涤过程中产生 的母液收集起来。
母液的成分分析
对母液进行分析，了解其 成分和浓度。
母液的循环利用
根据分析结果，将母液返 回至原料制备与配料阶段 ，再次使用。
04
拜耳法的工艺特点与优化建议
工艺特点
反应条件温和
高转化率
拜耳法在相对温和的反应条件下进行，温 度和压力均较低，因此能减少能源消耗和 设备成本。
拜耳法过程中使用母液作为循环溶剂，母液在循环使用过程中会不断积 累杂质。
通过蒸发浓缩、分离、净化和补充等步骤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实现母液的回收和循环利用 。
母液的循环利用可以节约用水、降低生产成本，同时提高资源利用率。
晶种分解与氢氧化铝的生成
在拜耳法中，使用晶种作为催化剂，诱 导偏铝酸钠溶液分解生成氢氧化铝。
晶种具有高活性和选择性，能够降低氢 氧化铝生成的能垒，提高产物的生成速
拜耳法更成熟
拜耳法是一种经过多年研 究和改进的方法，具有较 高的稳定性和成熟度。
拜耳法选择性更高
拜耳法在萃取过程中可以 选择性地萃取目标金属离 子，而对其他离子的影响 较小。
拜耳法操作更简单
拜耳法的操作流程相对简 单，需要的设备较少，易 于实现工业化生产。
06
拜耳法的发展趋势与前景
拜耳法在国内外的发展现状
拜耳法具有较高的转化率，能够有效地将 进料转化为目标产品，提高产量和纯度。
环保友好
适用范围广
拜耳法采用绿色化学反应，不使用有害的 有机溶剂，因此产生的废物较少，对环境 友好。
拜耳法适用于多种不同类型的反应，具有 较强的通用性。
优化建议
01
02
03
04
催化剂选择
针对不同的反应类型，选 择合适的催化剂可以提高 反应速率和目标产品的选 择性。
母液的成分分析
对母液进行分析，了解其 成分和浓度。
母液的循环利用
根据分析结果，将母液返 回至原料制备与配料阶段 ，再次使用。
04
拜耳法的工艺特点与优化建议
工艺特点
反应条件温和
高转化率
拜耳法在相对温和的反应条件下进行，温 度和压力均较低，因此能减少能源消耗和 设备成本。
拜耳法过程中使用母液作为循环溶剂，母液在循环使用过程中会不断积 累杂质。
通过蒸发浓缩、分离、净化和补充等步骤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实现母液的回收和循环利用 。
母液的循环利用可以节约用水、降低生产成本，同时提高资源利用率。
晶种分解与氢氧化铝的生成
在拜耳法中，使用晶种作为催化剂，诱 导偏铝酸钠溶液分解生成氢氧化铝。
晶种具有高活性和选择性，能够降低氢 氧化铝生成的能垒，提高产物的生成速
拜耳法更成熟
拜耳法是一种经过多年研 究和改进的方法，具有较 高的稳定性和成熟度。
拜耳法选择性更高
拜耳法在萃取过程中可以 选择性地萃取目标金属离 子，而对其他离子的影响 较小。
拜耳法操作更简单
拜耳法的操作流程相对简 单，需要的设备较少，易 于实现工业化生产。
06
拜耳法的发展趋势与前景
拜耳法在国内外的发展现状
拜耳法具有较高的转化率，能够有效地将 进料转化为目标产品，提高产量和纯度。
环保友好
适用范围广
拜耳法采用绿色化学反应，不使用有害的 有机溶剂，因此产生的废物较少，对环境 友好。
拜耳法适用于多种不同类型的反应，具有 较强的通用性。
优化建议
01
02
03
04
催化剂选择
针对不同的反应类型，选 择合适的催化剂可以提高 反应速率和目标产品的选 择性。
拜耳法的原理和基本流程课件
={[ A/S] – 1}/[A/S] ×100%
=[1-1/(A/S)] ×100%
No 式中A/S为铝土矿的铝硅比（质量比） Image ∴ A/S越高，矿石越容易溶解，理论溶出率越高。
拜耳法的原理和基本流程
第十三页，共五十页。
3.1.2．拜耳法的基本(jī ěn)流程
步骤：
溶出：得到铝酸钠溶液，使氧化铝与杂质分离
溶出压力
4kg/cm2
溶出碱浓度
120～140g/L
溶出后液苛性比（α）拜耳法的原1理.和5基0本～流1程.65
第十九页，共五十页。
一水铝石溶出反应(fǎnyìng)方程式： AlO N OaH O H 2O H 2 0 C 0 2NaA 4 l(OH)
• 一水软铝石的主要溶出条件：
溶出温度
铝溶出率。
拜耳法的原理和基本流程
第二十页，共五十页。
• 一水硬铝石的主要溶出反应方程式：
Al N O a O C O H a H 2 H O O 2 H C 4 0 Na4 A C ( O la ) 2 (H OH
• 反应式中的石灰(shíhuī)的加入量，一般为铝土矿石总重量的 3～7%。
铝土矿中含铁的矿物有氧化物、硫化物、硫酸盐、 碳酸盐以及硅酸盐。最常见的是氧化物，其中包括
(bāokuò)赤铁矿α–Fe2O3、水赤铁矿α–Fe2O3等。
在拜耳法溶出过程中，赤铁矿实际上不溶于碱， 全部进入沉淀中，成为赤泥的重要组成。
拜耳法的原理和基本流程
第二十七页，共五十页。
TiO2在溶出过程(guòchéng)中的行为
溶剂：循环母液中的主要成分有：NaOH、NaAlO2、 Na2CO3、 Na2SO4等。
Al2O3(1或3)H2O+2NaOH(aq)==2NaAlO2(aq)
=[1-1/(A/S)] ×100%
No 式中A/S为铝土矿的铝硅比（质量比） Image ∴ A/S越高，矿石越容易溶解，理论溶出率越高。
拜耳法的原理和基本流程
第十三页，共五十页。
3.1.2．拜耳法的基本(jī ěn)流程
步骤：
溶出：得到铝酸钠溶液，使氧化铝与杂质分离
溶出压力
4kg/cm2
溶出碱浓度
120～140g/L
溶出后液苛性比（α）拜耳法的原1理.和5基0本～流1程.65
第十九页，共五十页。
一水铝石溶出反应(fǎnyìng)方程式： AlO N OaH O H 2O H 2 0 C 0 2NaA 4 l(OH)
• 一水软铝石的主要溶出条件：
溶出温度
铝溶出率。
拜耳法的原理和基本流程
第二十页，共五十页。
• 一水硬铝石的主要溶出反应方程式：
Al N O a O C O H a H 2 H O O 2 H C 4 0 Na4 A C ( O la ) 2 (H OH
• 反应式中的石灰(shíhuī)的加入量，一般为铝土矿石总重量的 3～7%。
铝土矿中含铁的矿物有氧化物、硫化物、硫酸盐、 碳酸盐以及硅酸盐。最常见的是氧化物，其中包括
(bāokuò)赤铁矿α–Fe2O3、水赤铁矿α–Fe2O3等。
在拜耳法溶出过程中，赤铁矿实际上不溶于碱， 全部进入沉淀中，成为赤泥的重要组成。
拜耳法的原理和基本流程
第二十七页，共五十页。
TiO2在溶出过程(guòchéng)中的行为
溶剂：循环母液中的主要成分有：NaOH、NaAlO2、 Na2CO3、 Na2SO4等。
Al2O3(1或3)H2O+2NaOH(aq)==2NaAlO2(aq)
工业冶炼铝的流程PPT课件
电解过程
产品处理与精炼
总结词：产品处理与精炼是熔盐电解法流程的最后环节，它决定了产品的质量和产量。
06
工业冶炼铝的环境影响与可持续发展
能源消耗
铝冶炼需要大量的能源，主要以煤炭和电力为主，能源消耗大且碳排放高。
排放污染物
工业冶炼铝过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，这些污染物对环境造成严重污染。
公众参与
绿色铝工业的未来展望
07
结论
工业冶炼铝的流程已经得到了深入的研究，并且已经有了比较完善的理论体系。
在实际应用中，工业冶炼铝的流程已经取得了显著的效果，提高了铝的产量和质量。
在未来的研究中，需要进一步优化工业冶炼铝的流程，提高铝的生产效率，降低能耗和减少环境污染。
研究成果总结
对未来研究的建议
总结词
制备出的电解质需要经过一系列的质量控制检测，确保其纯度和稳定性达到要求。同时，电解质的储存和运输也需要严格控制，以防止杂质混入和损失。
详细描述
电解质的制备
总结词：电解过程是工业冶炼铝的核心环节，通过电解作用将氧化铝还原成铝。 详细描述：在电解过程中，氧化铝在电解质中溶解，通过电解作用生成铝和氧气。这个过程中需要控制电流、电压、温度等参数，以保证电解过程的稳定和高效。同时，需要定期检查和维修电解槽，确保其正常运行。 总结词：电解过程是工业冶炼铝的核心环节，它需要高效率、低能耗和高安全性的设备和技术支持。 详细描述：随着科技的不断进步，新型的电解槽和电极材料不断涌现，提高了电解效率、降低了能耗并增强了安全性。同时，采用先进的控制系统和监测设备，可以实现对电解过程的实时监控和自动控制。
再生铝
铝的来源
03
工业冶炼铝的方法
概述
原理
铝行业产业链课件
铝矿选矿技术
1 2
重力选矿
利用铝土矿与其他矿物的密度差异进行选矿。
磁选
利用铝土矿与其他矿物的磁性差异进行选矿。
3
浮选
利用铝土矿与其他矿物的表面性质差异进行选矿 。
铝矿采选的环境影响
土地破坏
大气污染
铝矿开采过程中会对土地造成破坏， 影响土地的生态功能。
铝矿开采过程中会产生大量粉尘和废 气，对大气造成污染。
水资源污染
铝矿开采过程中会产生大量废水，对 水资源造成污染。
03
氧化铝生产
氧化铝的用途
铝冶炼
氧化铝是铝冶炼的主要原料，通过电解法可以将 氧化铝还原成金属铝。
陶瓷和耐火材料
氧化铝陶瓷和耐火材料具有高硬度、高熔点和良 好的绝缘性能，被广泛应用于工业和建筑领域。
化学原料
氧化铝在化学工业中可用作催化剂、吸附剂和填 料等。
氧化铝的生产工艺
拜耳法
将铝土矿与苛性钠溶液混合，经过一 系列反应后得到氢氧化铝，再加热分 解得到氧化铝。
烧结法
将铝土矿与石灰石、焦炭等原料混合 烧结，再经过浸出、净化和电解得到 氧化铝。
氧化铝的生产成本与市场价格
生产成本
氧化铝的生产成本主要包括原料、能源、人工和设备折旧等费用。其中，原料成本占据较大比重，特别是铝土矿 Байду номын сангаас采购成本。
铝行业产业链课件
目录
• 铝行业概述 • 铝矿采选 • 氧化铝生产 • 原铝生产 • 铝加工与再生铝 • 铝行业发展趋势与挑战
01
铝行业概述
铝的发现与早期应用
铝的发现
铝元素是在1825年由丹麦化学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（ Hans Christian Ørsted）首次分离出来的。
氧化铝ppt课件
改良拜耳法，是将铝酸钠溶液通过深度脱硅、除 铁等净化工序得到高纯铝酸钠溶液，通过控制铝酸钠 溶液的分解条件，使结晶过程中氢氧化铝向种子析出 的速度极为缓慢，抑制异常晶核的形成，减少氢氧化 铝中Na,Si等杂质的夹杂，得到高纯氢氧化铝，再经锻 烧、研磨等工序制得高纯氧化铝。
6
2.2固相法
（1）盐类热分解法：化学热分解法是常用的一种固相制备粉体的 方法。将重结晶提纯后的硫酸铝钱[NH4Al(SO4)212H2O]在空气中进 行热分解,就能获得性能良好的Al2O3粉末。其分解过程如下:
CaO • Al2O3
-Al2O3
Al2O3有很多种晶型，目前发现的在十二种以上，其中 常见的有 、、、、、等。其中是高温稳定晶型， 其它均为不稳定的过渡晶型，在高温下可以转变为相。
2
1.氧化铝的结构与性质
图：-Al2O3晶体结构
-Al2O3为刚玉结构，属于三方晶系。正负 离子配位数为6:4，在三次轴平面内O2-作近似六 方密排（A-B-A-B），而Al3+则位于氧的八面体 间隙（在两氧离子层之间），填充三分之二八面 体间隙。
3
1.氧化铝的性质
-Al2O3具有熔点高、硬度高、耐磨损和绝缘性优异 等特点。 -Al2O3性能如下表：
性质
数值
熔点/℃ 密度/gcm-3 膨胀系数/106/℃ 热导率/Wm-1K-1 杨氏模量/GPa
2040 3.98 8.5 29 380
维氏硬度/GPa
18
体积电阻率/m 介电常数
1012 9
有机醇铝盐水解法：有机醇铝盐水解法是将铝和醇在催化剂作用 下进行化学反应生成醇铝盐， 提纯后成为高纯醇铝盐， 水解后生成 水合氧化铝， 再焙烧成为高纯氧化铝。
10
6
2.2固相法
（1）盐类热分解法：化学热分解法是常用的一种固相制备粉体的 方法。将重结晶提纯后的硫酸铝钱[NH4Al(SO4)212H2O]在空气中进 行热分解,就能获得性能良好的Al2O3粉末。其分解过程如下:
CaO • Al2O3
-Al2O3
Al2O3有很多种晶型，目前发现的在十二种以上，其中 常见的有 、、、、、等。其中是高温稳定晶型， 其它均为不稳定的过渡晶型，在高温下可以转变为相。
2
1.氧化铝的结构与性质
图：-Al2O3晶体结构
-Al2O3为刚玉结构，属于三方晶系。正负 离子配位数为6:4，在三次轴平面内O2-作近似六 方密排（A-B-A-B），而Al3+则位于氧的八面体 间隙（在两氧离子层之间），填充三分之二八面 体间隙。
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1.氧化铝的性质
-Al2O3具有熔点高、硬度高、耐磨损和绝缘性优异 等特点。 -Al2O3性能如下表：
性质
数值
熔点/℃ 密度/gcm-3 膨胀系数/106/℃ 热导率/Wm-1K-1 杨氏模量/GPa
2040 3.98 8.5 29 380
维氏硬度/GPa
18
体积电阻率/m 介电常数
1012 9
有机醇铝盐水解法：有机醇铝盐水解法是将铝和醇在催化剂作用 下进行化学反应生成醇铝盐， 提纯后成为高纯醇铝盐， 水解后生成 水合氧化铝， 再焙烧成为高纯氧化铝。
10
氧化铝赤泥堆场安全生产知识培训课件(PPT59页)
遵义氧化铝
赤泥堆场安全生产知识 关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见
1#坝下游设置回水池及回水泵房。 遵义氧化铝有限公司赤泥堆
堆场底部、边坡、初期坝坝内坡均设置防渗层。 防止洪水漫顶的安全对策措施 设计中按照环评要求进行了防渗设计。
培训
遵义氧化铝赤泥堆场为盆地型尾矿库
每个库区底部整平标高坡向排水竖井。
设计最终堆积标高时的全库容。
尾矿库库容示意图
堆积高程（以下为全库容）
初期坝
最高洪水位 正常水位
有效库容
调洪库容
尾矿库安全技术规程
• 术语和定义 ——坝高
• 坝高 —对初期坝和中线式、下游式筑坝为坝顶 与坝轴线处坝底的高差;对上游式筑坝则为堆积 坝坝顶与初期坝坝轴线处坝底的高差。
• 总坝高 —与总库容相对应的最终堆积标高时的 坝高。
• 堆坝高度（堆积高度）—尾矿堆积坝坝顶与初 期坝坝顶的高差。
坝高示意图
最终堆积标高
总 坝高 初期坝高 堆坝高度
初期坝
尾矿堆积坝
尾矿库安全技术规程
• 术语和定义 ——超高、滩长 • 沉积滩 — 水力冲积尾矿形成的沉积体表层，
常指露出水面部分。 • 滩顶 —沉积滩面与堆积坝外坡的交线，为沉积
滩的最高点。 • 滩长 —由滩顶至库内水边线的水平距离。 • 最小干滩长度—设计洪水位时的干滩长度。 • 最小安全超高—规定的安全超高最小允许值。
尾矿库安全技术规程
Go！
• 尾矿库等别
等 别 全库容 V（万m3） 坝 高 H（m）
一
二等库具备提高等别条件者
二
V≥10000
H≥100
三 1000≤V＜10000 60≤H＜100
四
赤泥堆场安全生产知识 关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见
1#坝下游设置回水池及回水泵房。 遵义氧化铝有限公司赤泥堆
堆场底部、边坡、初期坝坝内坡均设置防渗层。 防止洪水漫顶的安全对策措施 设计中按照环评要求进行了防渗设计。
培训
遵义氧化铝赤泥堆场为盆地型尾矿库
每个库区底部整平标高坡向排水竖井。
设计最终堆积标高时的全库容。
尾矿库库容示意图
堆积高程（以下为全库容）
初期坝
最高洪水位 正常水位
有效库容
调洪库容
尾矿库安全技术规程
• 术语和定义 ——坝高
• 坝高 —对初期坝和中线式、下游式筑坝为坝顶 与坝轴线处坝底的高差;对上游式筑坝则为堆积 坝坝顶与初期坝坝轴线处坝底的高差。
• 总坝高 —与总库容相对应的最终堆积标高时的 坝高。
• 堆坝高度（堆积高度）—尾矿堆积坝坝顶与初 期坝坝顶的高差。
坝高示意图
最终堆积标高
总 坝高 初期坝高 堆坝高度
初期坝
尾矿堆积坝
尾矿库安全技术规程
• 术语和定义 ——超高、滩长 • 沉积滩 — 水力冲积尾矿形成的沉积体表层，
常指露出水面部分。 • 滩顶 —沉积滩面与堆积坝外坡的交线，为沉积
滩的最高点。 • 滩长 —由滩顶至库内水边线的水平距离。 • 最小干滩长度—设计洪水位时的干滩长度。 • 最小安全超高—规定的安全超高最小允许值。
尾矿库安全技术规程
Go！
• 尾矿库等别
等 别 全库容 V（万m3） 坝 高 H（m）
一
二等库具备提高等别条件者
二
V≥10000
H≥100
三 1000≤V＜10000 60≤H＜100
四