氧化铝生产工艺《铝酸钠溶液晶种分解的操作与控制》
氧化铝生产工艺
氧化铝生产工艺第一篇氧化铝生产工艺第一章氧化铝生产原理1. 我国铝土矿资源有什么特点？铝土矿如何分类？2. 铝土矿中的主要化学成份有哪些？3. 电解用氧化铝的物理性质指标有哪几项？按物理性质氧化铝可分为哪几种？4. 什么是氧化铝的灼减？我国目前规定的值是多少？5. 铝土矿质量从哪些方面评价？6. 目前生产氧化铝的方法有哪几种？其中碱法生产氧化铝又分为哪几种？7. 简述拜耳法和烧结法生产氧化铝包括哪几个主要工序？8. 什么是苛性碱和铝酸钠溶液的苛性比值？9. 什么是拜耳法的循环效率？如何计算。
10. 影响铝酸钠溶液稳定性的因素有哪些？第二章原料制备1. 碎铝土矿配矿的方法有哪几种？我厂采用的配矿方法有哪几种？2. 原矿浆磨制的主要指标有哪些？我厂拜耳法通过什么方式配入石灰？3. 原矿浆和生料浆采用什么样的磨矿流程？4. 什么叫球荷填充率？5. 生产中影响球磨机产能的主要因素有哪些？6. 生熟料的碱比、钙比、铁铝比、铝硅比，如何计算？7. 什么是三段配料。
8. 生产石灰的燃料主要有哪些？哪种燃烧最适合混料式立窑（石灰炉）？9. 石灰煅烧过程的主要反应有哪些？石灰炉分哪几个区？第三章熟料烧结1、熟料烧结的原理是什么？写出主要反应方程式。
2、熟料烧结中原硅酸钙的同质异构体有哪几种，化学活性最强的是哪一种，生产过程中主要以哪一种存在？3、熟料窑从窑尾到窑头，按物料发生物理和化学变化的不同，一般分为几个带？主要作用是什么？长度各为多少？4、工业用煤分哪几种，烧成煤和无烟煤分别属于什么煤种？5、煤的工业分析指标有哪几个？6、风扫式煤粉磨的特点是什么？7、生料成份配比变化对熟料窑的影响有哪些？8、硫在氧化铝生产过程中的危害有哪些？9、生料加煤脱硫的原理是什么？10、什么叫标准溶出率？第四章溶出1、熟料溶出的目的是什么？写出溶出过程发生的主要反应及化学方程式。
2、何为二次反应，二次反应损失，主要化学方程式。
如何拟制二次反应的发生。
浅谈氧化铝生产工艺及拜耳法铝酸钠溶液分析
科技信息2011年第19期SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 1拜耳法相关理论1.1拜耳法基本原理拜法生产氧化铝的工艺流程是由许多工序组成的，其中主要有：矿浆制备、矿浆溶出、溶出浆液的稀释、赤泥分离、洗涤、粗液精制、晶种分解，氢氧化铝分离、洗涤、分解母液蒸发等工序，而各工序控制的温度、浓度、若苛性比值都不同。
（1）用NaOH 溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出。
（2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿。
拜耳法基本原理的实质用下列反应式表示：Al(OH)3(1或3)H 2O+2NaOH+aq 2NaAL(OH)+aq 1.2拜耳法溶出工艺简介溶出工艺的主要目的是以高产出率有效地提取铝土矿的氧化铝，并且使溶液充分脱硅，避免地过量的二氧化硅影响，把苛性碱的消耗量减至最少。
根据矿石形态不同选用不同的溶出工艺制度，溶出工艺相关信息如表1所示：表1溶出工艺相关信息对于三水铝石的低温溶出方案，典型的溶出温度为145°C ，更高的溶出温度会导致已溶解的三水铝石以一水落石出软铝石的形态结晶析出，而一水软铝石在130°C 以上较稳妥定，典型的溶出时间为30-60分钟，主要是为了使溶液充分脱硅，对于某一给定的赤泥条件，由于溶出过程自蒸发量少，所以低温溶出氧化铝厂需要更高的蒸发能力。
2实验过程及分析2.1铝酸钠浆液的分析氧化铝生产过程中的铝酸钠浆液主要有如下几种：烧结法溶出后的铝酸钠赤泥浆液，分解过程中含氢氧化铝的铝酸钠浆液。
另外，还有经过沉降分离过滤后含少量悬浮物的铝酸钠溶液。
对铝酸钠浆液进行下列测定：液固比、固体含量、细度、悬浮物和比重等物理性质，以及全碱、氧化铝、苛性钠、碳酸钠、二氧化硅、氧化铁、硫酸根、氧化镓、有机物等化学成分。
对各种浆液中的液固比及固体含量进行测定，可以了解矿浆配料的情况；赤泥浆液的过滤沉降性能以及种子分解过程中氢氧化铝种子添加量等。
氧化铝生产过程铝酸钠溶液组分浓度软测量方法的研究
氧化铝生产过程铝酸钠溶液组分浓度软测量方法的研究拜耳法生产氧化铝主要是用苛性碱和铝土矿中的氧化铝反应,生成铝酸钠溶液,再经过分解、蒸发、焙烧等工序得到成品氧化铝。
铝酸钠溶液几乎贯穿整个氧化铝生产过程,准确测量其组分浓度(主要是苛性碱浓度CK、氧化铝浓度CA和碳酸碱浓度CC),对于控制原矿浆制备工序的液固比,提高原矿浆配料的合格率具有重要作用。
除此之外,对于控制其它工序的工艺指标,比如溶出工序的苛性比和溶出率、分解工序的分解率等也具有重要意义。
由于铝酸钠溶液组分浓度难以实时在线检测,氧化铝厂只能通过人工定时采样,化验室滴定分析的方法。
这种方法不仅操作繁复、化验成本高,而且存在较大的测量滞后,严重影响了氧化铝各工序的产品质量闭环控制和优化。
软测量技术是实现不易测量参数估计的有效方法,采用软测量技术对铝酸钠溶液组分浓度进行在线估计,是解决组分浓度在线检测问题的有效途径。
然而,氧化铝生产过程中要检测铝酸钠溶液组分浓度的工序较多,每个工序都有自己的特点,不仅可测的过程变量不同,还包括其它工序不定期返回的溶液,不确定因素较多,相互之间较难借鉴。
为了避免分别研究各个工序的铝酸钠溶液组分浓度检测问题,有必要研究一种通用的、适用于氧化铝生产过程各个工序的铝酸钠溶液组分浓度软测量方法。
通过对铝酸钠溶液的特性分析,确定采用温度和电导率作为辅助变量对铝酸钠溶液组分浓度进行软测量。
然而,组分浓度与温度和电导率之间存在复杂的非线性关系,难以建立精确的数学模型。
软测量模型的输入变量,即温度和电导率之间存在近似线性关系,需要进行去除共线性处理。
并且此刻组分浓度与过去时刻存在一定的动态关联,且关系未知,这些都为建立铝酸钠溶液组分浓度软测量模型增加了难度。
本文依托国家高技术研究发展计划(863计划)项目(编号：2006AA040307)子课题“铝酸钠溶液组分浓度在线检测”,针对氧化铝生产过程铝酸钠溶液组分浓度难以在线检测的问题,以实现苛性碱、氧化铝和碳酸碱三种组分浓度的在线检测为目标,主要开展了以下研究工作：(1)针对工业过程数据中离群点的存在对软测量模型精度的不利影响,提出一种基于模糊聚类的改进Fast-MCD(Fast-Minimum Covariance Determinant Estimator)数据预处理方法。
氧化铝生产工艺巧解
从三水铝土矿到氧化铝的拜耳生产工艺
一. 溶出：
将铝土矿中的氧化铝（Al 2O 3）变成铝酸钠，进入溶液，实现和氧化铁、氧化硅等分离
Al 2O 3 ·3H 2O + 2NaOH = 2 NaAl(OH)4
注：铝酸钠分子式： NaAlO 2
NaAl(OH)4 = NaAlO 2 + 2H 2O
二. 分解
铝酸钠溶液加入Al(OH)3晶种，使其分解出氢氧化铝
三. Al(OH)3的焙烧
氢氧化铝焙烧的目的是在高温下把氢氧化铝的附着水和结合水脱除，从而生产一种由α- Al2O3和γ - Al2O3混合物构成的，物理化学性质符合电解要求的氧化铝。
在焙烧过程中，湿氢氧化铝要经过烘干、脱水（脱除结晶水）、晶相转变三个过程。
氢氧化铝焙烧的主要设备气态悬浮焙烧炉，焙烧炉以工业煤气、天然气或重油作燃料。
四. 回收
过滤后的母液NaOH 经蒸发浓缩后返回溶出工序，再进行铝土矿的溶出。
aq
NaOH OH Al aq OH NaAl ＋晶种＋＋34)()(。
浅谈氧化铝生产工艺及拜耳法铝酸钠溶液分析
１５ Ｃ左 右 ４ｏ
Ｎ ２ ＞ ３ ｇＬ ａ０ｋ ２ ０ ／
２ ０Ｃ一 ８ 。 ６ 。 ２０Ｃ
Ｎ ２ ＞ ４ ｇＬ ａ０ｋ ３ ０ ／
００ ２ ６ ， 酸 标 准 溶 液 ：．２ ６ 氢 氧 化 钠 标 准 溶 液 ：．３ ６ 二 甲 ． ２Ｍ 盐 ３ ０３ ２ Ｎ， ０３ ２ Ｎ， 酚 橙 指 示 剂 ：． ．： 酞 一 光 混 合 指 示 剂 ：１ ０５ ４１酚 ％ 绿 ％酚 酞 酒 精 溶 液 （ ４
＼
名称 欧 洲拜耳法
美洲拜耳法
一
（） 剂。 要试剂有 Ｅ Ｔ ２试 主 Ｄ Ａ标 准 溶 液 ：．９ Ｍ， 酸 锌 标 准 溶 液 ： ００ ８ 醋
进 ＼
溶 出 温 度
调配 液 ＮＫ
２ ｏＣ－ ６ 。 ０ 。 ２ ０Ｃ
ＮａＯ ＞ ０ ｇＬ ２ｋ ２ ０／
水 铝 硬石
科技信息
。科教前沿 ０
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｏ Ｏ ＣＥ Ｃ Ｅ ＨＮ Ｌ ＧＹＩ Ｆ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ ＯＲ Ｔ Ｏ
２１ ０ １年
第１ ９期
浅谈氧化铝生产工艺及拜耳法铝酸钠溶液分析
李 月平 （ 商丘 市 回 民中学 河 南 商丘 ４６ ０ ） ７ ０ ０
【 摘 要】 本文介绍 了氧化铝 生产的 工艺类型 ， 着重论述 了拜耳 法生产氧化铝 的原理 、 并 实质 、 艺流程等 。 工 对铝酸钠 浆液进行的 下列测定 ： 液 固比、 固体 含 量 、 细度 、 悬浮 物 和 比重 等物 理 性 质 ， 以及 全 碱 、 化 铝 、 性 钠 、 酸 钠 、 氧 化 硅 、 化 铁 、 酸根 、 化 镓 、 机 物 等 化 学 着重 氧 苛 碳 二 氧 硫 氧 有
铝酸钠溶液晶种分解
铝酸钠溶液晶种分解
3、铝酸钠溶液加种子分解工艺及设备
(1)种子分解的生产工艺条件
种分工艺条件的制定主要根据:
1)由于处理矿石类型不同而得到不同的溶液成分(浓度)；
2)对产品氢氧化铝物理性质的要求，是生产砂状氧化铝还是粉状氧化铝。
所以，不同工厂种分工艺条件差别可能很大。
(2)种子分解设备系统
种子分解设备系统包括：分解原液冷却，分解槽及氢氧化铝的分离和洗涤。
1)分解原液冷却：
经控制过滤后的铝酸钠溶液(95℃左右)进
行冷却，使之成为具有规定分解初温的过饱和
溶液。
近代冷却设备有板式热交换器和闪速蒸发
器(真空降温)等。
板式热交换器应用较广，用分解母液作冷
却介质。
闪速蒸发器使溶液自蒸发冷却到要求
温度，一般采用3 ~5级自蒸发。
二次蒸气用
于分解母液蒸发前的加热。
2)分解槽
现代种分用分解槽为单体容积1000~3000m3的大型设备，装有空气搅拌装置(空气升液器)。
一种较新的种分槽是MIG多桨式搅拌器的平底分解槽。
3)氢氧化铝分离和洗涤
氢氧化铝产品粒度较大，过滤性能和可洗性良好，故多选用过滤分离和洗涤，可有不同的流程和设备。
有的工厂用旋流器、弧形筛或分级器将氢氧化铝分级，细粒部分用作晶种，粗粒部分作为产品。
细粒部分按分级的粒级分别作为附聚用晶种和生长用晶种。
分离洗涤用的过滤设备有三种类型：转鼓过滤机适用于细粒氢氧化铝的洗涤；立盘式过滤机只能用于分离，不能同时进行洗涤；平盘过滤机最适用于粗粒氢氧化铝分离洗涤。
转筒真空过滤机。
氧化铝生产工艺教学(拜耳法)
E
1
N
( MR ) m ( MR ) a N 0.608 [ ](t / t AO ) ( MR ) m ( MR ) a
循环效率和循环碱量 呈互为倒数关系
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
拜耳法的基本流程 1
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
高压溶出
是拜耳法生产氧化铝的主要工序之一。影 响拜耳法生产氧化铝的技术经济指标。
溶出目的：将铝土矿中的氧化铝水合物溶解成铝酸钠溶液，并使
溶液充分脱硅，避免过量SiO2影响产品质量，且把苛性碱的消耗减至 最少。
拜耳循环 拜耳循环
至Al2O3· H2O 至Al2O3· 3H2O 60℃ B 30℃ MR=3.40
拜耳法生产Al2O3的四个组要工序 铝土矿的溶出 铝酸钠溶液的稀释 晶种分解 分解母液蒸发 拜耳法循环从铝土矿的溶出开始， 溶出初温为30℃，终温为200℃。 在此温度范围内实现溶出、稀释分 解、蒸发过程。 A点：循环母液的组成点
衡量分解过程效率的技术经济指标：种分分解率、分解槽单
位产能，Al(OH)3的质量。砂状氧化铝要求的物理性能主要取决于种分 过程的控制。
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
晶种分解
分解槽
分解槽
第四章 拜耳法的原理和基本工艺流程
第五章 铝土矿中氧化铝的溶出
氧化铝溶出率 拜耳循环
氧化铝实际溶出率：铝土矿与NaOH反应实际溶出到溶液中的
铝土矿类型 三水铝石 一水软铝石 一水硬铝石 温度（℃） 145 230 250 Na2O(g/L) 110 110 120 Al2O3(g/L) 130 120 120 分子比MR 1.40 1.50 1.65
铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶机理初步研究
铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶
机理初步研究
铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶机理初步研究
随着科学技术的不断进步，氢氧化铝作为一种高档的材料，在工业上
被广泛应用。
近年来，一种新的制备超细氢氧化铝的方法——铝酸钠
溶液晶种分解法受到了研究者的关注。
本文通过对该方法的初步研究，探讨了其制备超细氢氧化铝结晶机理。
铝酸钠溶液晶种分解法的制备流程分为三步：晶种制备、晶种分解、
超细氢氧化铝结晶制备。
其中，晶种分解过程是该方法的关键步骤，
其机理如下：
1. 晶种加热：晶种在高温下发生碳酸钠和氢氧化铝的共晶反应，生成
碳酸铝和钠氟硅酸盐等物质。
晶种中的钠离子经过配位作用，被氟硅
酸根取代，此时晶种发生一次固液相反应，产生了一些氢氧化铝微晶
均匀分布于溶液中。
2. 晶种溶解：晶种中的氢氧化铝微晶逐渐溶解，同时重新结晶成更小
的晶体，使溶液中的氢氧化铝晶体尺寸不断减小。
3. 超细氢氧化铝结晶：在溶液中添加一些酸性物质，如盐酸、硫酸等，调节溶液pH值，使晶体在适宜的条件下浓缩、共生。
这样，氢氧化铝
微晶会重新形成更多、更小、更均匀的超细晶体。
此外，该方法在实际应用中还要考虑一些其他的工艺条件，如溶液中
铝离子、钠离子、温度、搅拌速度、pH值等的控制。
总之，铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶是一种新兴的方法，其机理的探究有助于更好地掌握该技术，提高制备效率和产品质量。
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(2)在分解操作中
液量调节步骤：
温度的控制步骤：
风压的控制步骤：
晶种系数的控制步骤：
(3)对实训中碰到的工艺故障进行分析判断并进行处理操，
学习基础：冶金生产的认知
工具材料
教师
评语
成绩根据课程考核标准给出：
《铝酸钠溶液晶种分解的操作与控制》
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姓名：学号：班级：日期：编号：
实训任务：铝酸钠溶液晶种分解的操作与控制
实训目的
掌握品种分解的流程、控制条件的操作、
主要设备及操作程序等知识，能够进行设备
操作与控制。
基本知识：
晶种分解的技术指标：
氢氧化铝粒度的控制机理：
晶种的来源：
基本技能训练：
实训任务：铝酸钠溶液晶种分解的操作与控制