第三章 生产氧化铝的原料

4、石灰石的性质：石灰石的比重约为： 2.65~2.80克/厘米3，硬度在3~4之间，物 理水分一般为5%左右，在常压下碳酸钙 的分解温度为898oC。 碳酸钙在天然矿产中的种类：有方解石、 大理石、贝壳、石灰石等。在自然界中 蕴藏着许多石灰石岩，有的呈浅灰色、 有的呈黑灰色、也有的呈黄褐色。 5、石灰石的质量 石灰石含 CaO﹥52%,MgO2﹤1.0%,SiO2﹤2.0%。 同时不能混有粘土、铝矿石、钢铁等。
其他铝土矿：明矾石矿、高岭土和粘土。 明矾石矿：主要成分是明矾石，此外还含有大 量的氧化硅。由于明矾石含有氧化氯、镓、硫 等有用成分可以用作生产氧化铝、硫酸和钾肥 的综合原料具有很大的经济价值。 含量：在我国分布很广，储量丰富，浙江的 平阳和安徽的卢江储量有数亿吨之多。 高岭土和粘土：高岭土和粘土是含铝原料之一， 铝在高岭土和粘土中主要以高岭石状态存在。 二者的差别在于石英、氧化钙、氧化铁、氧化 钙等杂质的含量不同。含铝量少，但分布广， 也可作为氧化铝生产的原料。
第二种，在低洼地带有碎裂型矿床，最具 有代表性的是贵州修文矿区的厚水平矿 体，山东和云南也存在这种矿体，很容 易通过露天开采。铝土矿的平均组成是： A12O370%、11%、2%、2.9%、Ａ／Ｓ 超过６。 第三种类型，是由玄武岩风化后形成的矿 床。在福建漳浦矿区就有这种矿，但矿 床贫富不移，平均铝硅比大约为2.２， 氧化铝含量47.6%。
二、铝土矿的化学成分
1、主要：氧化铝及其水合物，含量在30%~70%之 主要：氧化铝及其水合物，含量在 主要 之 间。 2、杂质： 、杂质： 氧化硅； ①氧化硅； 氧化铁； ②氧化铁； 二氧化钛； ③二氧化钛； 少量的钙和美的碳酸盐； ④少量的钙和美的碳酸盐； ⑤钠、镓、钒、铬、镓、硫、磷、氟和锌及有机物 等。 经分析铝土矿中含有42种元素之多 种元素之多。 ⑥经分析铝土矿中含有 种元素之多。 铝土矿是一种组成复杂，化学成分变化很大的矿石。 铝土矿是一种组成复杂，化学成分变化很大的矿石。
六、铝土矿的质量： 1、铝土矿中氧化铝的含量； 2、铝土矿的铝硅比； ① 铝硅比：是指铝土矿中所含的氧化铝与其中 所含的氧化硅的重量之比。 ② 表示：常用A/S表示。 矿石中所含的氧化铝的重量 A/S= 矿石中所含的氧化硅的重量 3、矿石中杂质的含量； 4、矿石的类型。
第二节 铝土矿资源
一、我国铝土矿资源 1、储量：我国铝土矿资源十分丰富，分布 很广，储量很大，其储量已查明的为13 亿吨，仅次于澳大利亚、几内亚、巴西、 牙买加的等七国。居第八位。 2、分布；主要分布在山西、河南、贵州、 广西及山东等省。 3、铝土矿矿床分类：第一种是处于低洼 地带的均匀层矿床，主要位于河南，但 辽宁、山东和山西也有。
三、国外铝土矿资源
第三节 碱
碱法生产氧化铝，碱是不可缺少的原料之一。 一、分类：用于生产上的碱有两种。一种是碳酸碱，另 一种是苛性碱。 二、碳酸碱：也叫苏打、碱粉、面碱。 1. 化学名称为碳酸钠。 2. 分子式：Na2CO3 3. 用途：烧结法氧化铝生产使用，使碳酸钠在高温下 与矿石中的氧化铝和氧化铁生成易溶的铝酸钠和铁 酸钠。。 4. 碳酸钠是白色粉状结晶，其堆比重为0.56克/厘米3， 5. 质量：氧化铝生产用碱粉一般可分为二级品，但要 求其含氧化钠〉57.5%，硫酸钠〈0.1%。碱粉易吸湿 结块，因而在储存和运输是要特别注意防潮。
第三章 生产氧化铝的原料 第一节 概述
1、碱法生产氧化铝的原料：主要是铝土矿、 碱和石灰石。 2、碱法生产分为：拜尔法和烧结法 3、目前国内有： 拜尔法 、烧结法、并联法、串联法、混 联法、选矿拜耳法和石灰拜耳法
第二节 铝土矿
1、铝含量：铝是地壳中分布最广的元素之一，其平均含量 为8.8%（A12O3），仅次于硅和氧，居金属第一位。 2、存在：铝的化学性质活泼，在自然界中只以化合物状态 存在。 3、种类：含铝矿物约有250种，其中约40%是各种铝硅酸 盐，其余的是氧化铝水合物及硫酸盐等形式存在。 4、常见的含铝矿物：长石、霞石、高岭土、粘土、明矾石、 铝土矿等。 5、最重要的含铝矿物；只有14~15种，如铝土矿、明矾石、 霞石等。 6、铝土矿绝少以纯的状态形成工业矿床，而是与其他各种 脉石矿物共生的。
4、含钛矿物： 、含钛矿物： 锐钛矿：是由二氧化钛组成的三种矿物 二氧化钛组成的三种矿物中的一种 锐钛矿：是由二氧化钛组成的三种矿物中的一种 、 金红石:是较纯的二氧化钛 一般含二氧化钛在95％ 是较纯的二氧化钛， 金红石 是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在 ％以上 二氧化钛组成了三种矿物， 板钛矿:二氧化钛组成了三种矿物 其中之一是板钛矿， 板钛矿 二氧化钛组成了三种矿物，其中之一是板钛矿，另 外两种为金红石 金红石和 外两种为金红石和锐钛矿 钛铁矿：成分为FeTiO3等 钛铁矿：成分为 5、含硫矿物： 、含硫矿物： 黄铁矿： 黄铁矿：FeS2 ，黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光 泽，常被误认为是黄金，故又称为“愚人金”。 白铁矿 ：和黄铁矿为同质异构体 胶黄铁矿：同上 胶黄铁矿： 硫酸盐等 6、其他钙、镁的碳酸盐等。 、其他钙、镁的碳酸盐等。 8、微量元素；钠、钾、铬、锗、磷、镓等。 镓等。 、微量元素；
三、铝土矿的性质：
1、从外表看，铝土矿常常是一种坚硬的石头， 从外表看，铝土矿常常是一种坚硬的石头， 从外表看 有的呈多孔的粘土状； 有的呈多孔的粘土状； 2、结构：是多种多样的，有豆状，片状、土状 、结构：是多种多样的，有豆状，片状、 等。 3、颜色：随着杂质含量的不同，其颜色也不一 、颜色：随着杂质含量的不同， 样，铝土矿可以具有从白色到赭色之间的很多 颜色。含铁高的呈红色，铁低的呈灰白色， 颜色。含铁高的呈红色，铁低的呈灰白色，有 白色、灰色、灰白色、灰绿色和红褐色等。 白色、灰色、灰白色、灰绿色和红褐色等。 4、比重：一般为 、比重：一般为2~3.5； ； 5、硬度：为2.5~7。 、硬度： 。
四、铝土矿的类型：
1、分类依据：根据铝土矿含铝矿物存在的 形态不同。分为： 一水硬铝石型、一水软铝石型、三水铝 石型、各种混合型。 2、根据铝土矿的成因分为： 红土型铝土矿、沉积型铝土矿、岩溶型铝 土矿、堆积型定； • 差热分析； • X-射线分析； • 红外光谱分析； • 结晶光学分析等。
二、我国铝土矿的特点： 1. 我国铝土矿在质量方面的特点是含氧 化铝和氧化硅均高，含氧化铁低，铝 硅比多数在4~7之间，铝硅比10以上的 优质铝土矿较少。 2. 类型： • 主要为一水硬铝石-高岭石型铝土矿； • 福建、海南、广西有少量为三水铝石； • 广西、山东和贵州拥有相等数量的高 硫铝土矿。
储量：铝工业的蓬勃发展，加速了铝土矿资源 的勘探和开发利用。据美国矿务局的资料，实 际铝土矿储量估计为245亿吨，而资源（包括 储量和潜在储量）为350~400亿吨。足以满 足今后150年的生产。 分布：铝土矿储量的80%集中在几内亚、澳大 利亚、巴西、加勒比海地区、越南、印度、印 尼及东欧等地处于亚热带的国家。 类型：国外铝土矿多为三水铝石型铝土矿，在 地中海沿岸以一水软铝石型居多，希腊为一水 硬铝石——一水软铝石型，俄罗斯则各种类型 都有。 成份；从化学成分看，国外多为优质铝土矿， 但氧化铁含量一般度较高。
一、铝土矿的矿物成分
铝土矿绝少以纯的状态形成工业矿床， 铝土矿绝少以纯的状态形成工业矿床，而是与其他各种脉石矿物 共生的。 共生的。 1、含铝矿物：一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石或是几种的混合 、含铝矿物：一水硬铝石、一水软铝石、 物。 2、含硅矿物： 、含硅矿物： 石英、 石英、SiO2 蛋白石： 蛋白石：SiO2•nH2O 、 高岭石： 高岭石： Al2O3·2SiO2·2H2O 、 伊利石： 、（当水云母呈胶体分散 伊利石：K2O· 3Al2O3·6SiO2·H2O 、（当水云母呈胶体分散 状时称为伊利石。 状时称为伊利石。 ） 叶腊石： 叶腊石：Al2【Si4O10】(OH)2 霞石： ， 霞石：(K，Na)2O·A12O3·2SiO2 等 3、含铁矿物： 、含铁矿物： 赤铁矿:α-Fe2O3 、 赤铁矿 针铁矿:α-FeO(OH)、 针铁矿 、 水赤铁矿:2Fe2O3·H2O 或α-FeO(OH) ·aq 水赤铁矿 纤铁矿（ 纤铁矿（γ-FeO(OH)] ）等
三、苛性碱：也叫烧碱，苛性钠。 • 化学名称：为氢氧化钠。 • 分子式: NaOH • 用途：拜尔法生产使用苛性碱溶液和铝 土矿中的氧化铝发生化学反应，生成铝 酸钠溶液。
第四节 石灰石
1、成份：石灰石主要成分是碳酸钙 2、分子式为CaCO3 3、用途： 一是石灰石用于烧结法生产。在烧结时与矿石 中的氧化硅反应生成不溶性的原硅酸钙而除去。 二是：石灰石经过煅烧制得石灰和二氧化碳气 体。 • 石灰作用：①供拜尔法生产作为添加剂，消除 氧化钛对生产的危害，提高三氧化二铝的溶出 率。②石灰制成石灰乳用于拜耳法的粗液叶滤、 碳酸钠苛化工序、烧结法的二次脱硅和镓车间 生产。 • CO2气体：供烧结法碳酸化分解使用。