铝土矿溶出
《溶出车间》
4.5 矿石细磨程度的影响
• 氧化铝矿石粒度越细小时，其比表面积就越大。 这样矿石与溶液接触的面积就越大 ， 即反应的 面积增加了 ，在其他溶出条件相同时 ，溶出速 率就会增加 。另外矿石的磨细加工会使原来被 杂质包裹的氧化铝水合物暴露出来 ， 增加了氧 化铝的溶出率 。致密难溶的一水硬铝石型矿石 则要求细磨 。然而过分的细磨使生产费用增加、 降低产能 ，又无助于进一步提高溶出速度 ，而 且还可能使溶出赤泥变细 ，造成赤泥分离洗涤 的困难。
• 不同类型的铝土矿由于其氧化铝存在的结晶状态不 同 ，所以与铝酸钠溶液的反应能力自然就会不同 完整性也会有所不同 ，其溶出性能也就会不同。
3. 1 三水铝石型铝土矿
• 在三水铝石型铝土矿中 ，氧化铝主要以三水铝石 （Al2O3 ·3H2O）或［Al(OH)3 ］的形式存在 。三 水铝石型铝土矿是最易溶出的一种铝土矿 ，在溶 出温度超过85℃时 ，就会有三水铝石的溶出 ， 随 着温度的升高 ，三水铝石矿的溶出速度加快 。通 常情况下 ，三水铝石矿典型的溶出过程是温度为 140- 150℃、Na2O浓度为120- 140g/L ，矿石中的 三水铝石能迅速地进入溶液 ，满足工业生产的要 求。
• 当三水铝石矿与未饱和的铝酸钠溶液接触后， 发生的化学反应如下：
Al(OH)3+NaAl(OH)4→NaAl(OH)4+ aq • 当铝酸钠溶液达到饱和时，溶出过程将会停止。 如果改变条件使铝酸钠溶液过饱和， 则会发生 铝酸钠溶液的分解， 即：
NaAl(OH)4+ aq→Al(OH)3+NaAl(OH)4
拜耳法的原理和基本流程1解读
• 一水硬铝石主要溶出条件 溶出温度 220～260℃
溶出压力
溶出碱浓度
28～34kg/cm2
250～280g/L
溶出后液苛性比（α）
1.65～1.71
3.2.2 含硅矿物在溶出过程中的行为 SiO2是铝土矿中最常见的杂质，也是碱法 生产氧化铝最有害的杂质。铝土矿中的含硅矿 物有无定形的蛋白石、石英等一类的氧化硅及 其水合物以及高岭石等。
2 Na2O-Al2O3-H2O系中的拜耳法循环图
• 拜耳法生产氧化铝的工艺有许多个工序组成，
其中主要有：铝土矿的溶出、溶出浆液的稀释、 晶种分解和分解母液蒸发等四个工序。
铝土矿的溶出
溶出浆液的稀释 晶种分解
分解母液蒸发 铝酸钠溶液的温度、 浓度、苛性比值等 各不相同
40
至Al2O3· 35 至Al2O3· H2 O点 3H2O点 30
三水铝石型溶出反应式
100C Al(OH)3 2NaOH 2NaAl(OH) 4
也有写成下式的
100C Al(OH)3 NaOH NaAlO2 2H2O
100C Al2O3 3H2O 2NaOH aq 2NaAlO 2 aq
由此可见，溶出时循环母液的 α1愈大，溶出
液的α2愈小，循环效率愈高，而生产1吨氧化铝
所需的循环碱量越小。 在实际生产中存在碱的损失，因此循环母液
1 中的碱含量应等于（ N N损 ） 1 2
3.1.2．拜耳法的基本流程
步骤： 溶出：得到铝酸钠溶液，使氧化铝与杂质分离 稀释：降低铝酸钠溶液的浓度，便于晶种分解，便于赤 泥分离 分解：使铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝的形式析出 蒸发：排出多余的水分，保持水量平衡，使蒸发母液达 到浓度要求 煅烧：除去氢氧化铝的附着水和结晶水，并得到吸湿性 较差的氧化铝以满足电解需求。
浅谈提高铝土矿溶出效果的几种途径
公 司 老系统 生产 实 际 提 出一 些 ， 证 高 压溶 出机 组 保 稳 定 高效运 行 的措施 。
１ 合 理 控 制 原 矿 浆 固含
在高 压溶 出生 产过程 中 ， 根据 矿石 的成分 、 循环
ｂ Ｎｋ 、 固＝Ｓ 矿ＸＮ
表示 与 固相 中二氧 化硅 结
合 进入 赤泥 固相 的苛性 碱 。 ，
以 １吨矿石 为例 予 以说 明 ：
ｃＮｋ 苛＝ｃ ￣Ｘ６ ／４表 示 与 矿石 和石 灰 中 、 反 ３ ０ ２ ４ 的二氧 化碳反 应生 成碳 酸碱 的苛性 碱 。 式 中分母 表示 循 环 母 液 中 的有 效 苛 性 碱 ， 环 循
母 液 中 已经 与氧 化铝结 合不 能参 与溶 出铝 土矿 中氧
化 铝 反应 的苛性 碱称 为 惰 性 碱 ； 环 母 液 为有 效苛 性 碱 。具体计 算 如下所 示 ：
Ｎｋ 效＝ （ 一ａ 溶／ｌ ） ｋ 有 １ ｋ ａ Ｘ Ｎ 循
１ １ 溶 出 １ 铝 土矿所 需循 环母液 体积计 算 ． 吨 循环母 液加 入量 公式 如下 ： Ｖ循＝［Ａ矿一Ｓ （ 矿ＸＡ ） ｋ １６ ５＋ Ｓ Ｘａ￣／ ．４ 矿 ＸＮ ＋ｃ ２ ｏ ￣Ｘ６ ／４ ／ （ 一ａ溶／ｋ Ｘ Ｎ 循］ ２ ４ ］ ［１ ｋ Ｑ循） ｋ
出液 ａ １４ ｋ：．０ 求： 循环 母液 加入 量和 调整 固含 解 ：）石灰加 入 量计算 ： １
石 灰加 入量 ＝１ ０ Ｘ（ 钙 一铝矿 中钙 ） （ ００ 配 ／ 石灰
中全 钙 一配 钙 ） ０ ０×（ ％ 一１ ５ ／ ８ ％ 一 ＝１ ０ ８ ． ％） （ ５
８％ ） ８ ． ｋ ＝ ４４ ｇ
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铝
广西高铁铝土矿拜耳法溶出试验研究
广西高铁铝土矿拜耳法溶出试验研究张永康;胡四春;张耀;马化龙【摘要】针对广西某地高铁一水硬铝石型铝土矿的矿物特性，采用拜耳法溶出工艺，对其进行了溶出试验研究。
研究结果表明：最佳溶出条件为溶出温度270℃、溶出时间60 min、配料分子比1．45、石灰加入量7％、磨矿细度（-0．097 mm含量）为85％、循环母液苛性碱浓度230 g/L，在此条件下氧化铝的相对溶出率达到95．15％。
%Based on the characteristics of the high -iron diasporic bauxite from Guangxi ,leaching alumina by Bayer process was carried out .The results showed that the optimum conditions were di-gestion temperature of 270 ℃,digestion time of 60 minutes,caustic ratio of 1.45,lime dosage of 7% to bauxite ,grinding fineness of ore to -0 .097 mm accounted for 85%,caustic alkali concentra-tion of 230 g/L.Under the optimum conditions ,the digestion rate of alumina was 95.15%.【期刊名称】《矿产保护与利用》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】5页(P37-41)【关键词】高铁铝土矿;氧化铝;溶出率【作者】张永康;胡四春;张耀;马化龙【作者单位】中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州，450006; 国家非金属矿产资源综合利用工程技术研究中心，郑州，450006;中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州，450006; 国家非金属矿产资源综合利用工程技术研究中心，郑州，450006;中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州，450006; 国家非金属矿产资源综合利用工程技术研究中心，郑州，450006;中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州，450006; 国家非金属矿产资源综合利用工程技术研究中心，郑州，450006【正文语种】中文【中图分类】TF8211.1 试验原料本试验所用原料为铝酸钠循环母液、石灰和广西某地高铁铝土矿。
高硫铝土矿流化焙烧脱硫及对溶出性能的影响
（ ｃｏｌｆＭａｅ ａ ｎ ｔｌ ｒｙ Ｎ ｒ ｅｓ ｒ ｎ ｅ ｉ ， ｈｎ ａ ｇ１ ０ ０ ， ｉｏ ｉ Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｏ ｔ ｉｌ ａ ｄＭｅ ｌ ｇ ， ｏｔ ａｔ ｎ Ｕ ｉ ｒｔ Ｓ ｅｙ ｎ １ ０ ４ Ｌａ ｎ ｇ， ｈｎ ） ｒｓ ａｕ ｈ ｅ ｖ ｓｙ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｈｉｈ ｓ ｌｕ ａ ｘ ｔ ｓ ｒ ａｔｎ ｒ ｔｅ ｔｄ ｗｉｈ ｒｔｒ ｉ ｎ ｈ ｆｅ ｔ ｆｒ ａ ｔｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｔｍｅ ｏ ｇ ｕ ｆ ｒｂ ｕ ｉ ｗａ ｏ ｓｉｇ ｐ ｅｒ ａｅ ｔ ｏａ ｙ ｋ ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｅｆ ｃｓｏ ｏ ｓｉ ｇ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｎ ｉ ｎ ｅ ｎ ｓ ｌｕ ｏ ｔ ｎ ｎ ｄ ｇ ｓｉｎ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｆ ｈ ｇ ｓ ｌｕ ａ ｘｔ ｒ ｉｖ ｓｉａｅ ． ｕ ｔ ｅ ｔ ｄ ｅ ｎ ｄ ｓ ｌｈ ｚ 土ｏ ｕ ｆ ｒｃ ｎｅ ｔａ ｄ ｉｅ ｔｏ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｉｈ ｕ ｆ ｒ ｂ ｕ ｉｅ ｗｅ ｅ ｎ ｅ ｔｇ ｔｄ Ｆ ｒｈ ｒ ｓｕ ｉｓ ｏ ｅ ｕｐ ｕ ａｉｎ ｆ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ａ ｄ ｒ ａ ｔｎ ｃ ａ ｉｍ ｆｈｇ ｕ ｆ ｒｍｉ ｅ ａ ｒ ｏ ｄ ｃｅ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｏ ｓｉｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｉｈ ｓ ｌｕ ｎ ｒｌｗｅ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｄ．Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌｓ ｉｄ ｃ ｔｄ ｔ ａ ｕｆ ｒ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉ ａｅ ｈ ｔｓ ｌ ｕ ｅ ｅ ｎ ｎ ｂ ｕ ｉ ｓｓ ｃ ｅ ｓｕｌ ｉｃ ａ ｇ ｄ ｉ ａ ｏ ｎ ｈ ｕｌ ｒｃ ｎｅ ｔｏ ｇ ｕｆ ｒｂ ｕ ｉ ｃ ｉｖ ｄ ｔ ｅｉ ｄ ｓ ｌｍｅ ｔｉ ａ ｘｔ ｗａ ｕ ｃ ｓ ｆｌｙ ｄ ｓ ｈ ｒ ｅ ｎ ｇ ｓｆｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｆ ｏ ｔ ｎ ｆｈｉｈ ｓ ｌ ａ ｘｔ ａ ｈ ｅ ｅ ｈ ｎ ｕ － ｅ ｍ ｕ ｕ ｅ
晶种分解的化学过程.
晶种分解的化学过程： （1）溶出：是使铝土矿里的氧化铝溶解于 苛性碱液中而制得铝酸钠溶液。 （2）分解：是使铝酸钠溶液分解而析出氢 氧化铝晶体。
Al2O3 xH2O+NaOH 分溶解出(<(1高00温℃)) NaAl(OH)4
晶种分解的化学过程
Al2O3 xH2O+NaOH 分溶解出(<(1高00温℃)) NaAl(OH)4
• 对于这个可逆反应： （1）当反应条件控制在高温、高苛性比值 和高碱浓度条件下，反应便向右进行，这就 是铝土矿的溶出过程，制得铝酸钠溶液； （2）反之，控制在低温、低苛性比值和低 碱浓度条件下，反应便向左进行，这就是过 饱和的铝酸钠溶液结晶析出氢氧化铝的化学 过程。
铝土矿是如何变成氧化铝的？
铝土矿是如何变成氧化铝的？铝土矿实际上是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。
铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的矿石资源，世界上99%以上的氧化铝是用铝土矿为原料生产的。
由铝土矿生产氧化铝方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。
但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。
本文将为大家简单介绍这四种氧化铝的生产方法，碱法中拜耳法应用最为广泛，因此本文对拜耳法工艺作了较为详细的叙述。
一、碱法碱法工艺流程文字说明：碱法生产氧化铝，是用碱（NaOH或Na2CO3）来处理铝矿石，使铝矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。
矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则形成不溶解的化合物，将不溶解的残渣（常含有大量氧化铁，呈红色，习惯上称为赤泥。
）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合利用，以回收其中的有用组分。
纯净的铝酸纳溶液在合适的条件下分解析出氢氧化铝，经与母液分离、洗涤后进行焙烧，得到氧化铝产品。
分解母液可循环使用，处理另一批矿石。
碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和拜耳法-烧结法联合法等多种流程。
1拜耳法拜耳法是一种工业上广泛使用的从铝土矿生产氧化铝的化工过程。
由K.J.Bayer于1889-1892年提出的，一百多年来它已经有了许多改进。
它适用于处理低硅铝矿，尤其是在处理三水型铝土矿时，具有流程简单，作业方便，产品质量高，经济效益高等特点。
拜耳法基本原理：用浓氢氧化钠溶液将铝土矿中的氧化铝水合物转化为铝酸钠，通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝重新析出，剩余的铝酸钠溶液也叫母液重新用于处理下一批铝土矿，实现了连续化生产。
下图为拜耳法生产氧化铝的基本工艺流程图，每个工厂由于条件不同，可能采用的工艺流程会稍有不同，但原则上它们没有本质的区别。
从拜耳法生产的基本工艺流程，可以把整个生产过程大致分为如下主要的生产工序：原矿浆制备、高压溶出、溶出矿浆的稀释及赤泥的分离和洗涤、晶种分解、氢氧化铝分级与洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发及一水苏打苛化等，具体流程如下图所示。
拜耳法的原理和基本流程
煅烧：除去氢氧化铝的附着水和结晶水，并得到吸湿性较 差的氧化铝以满足电解需求。
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3.1.2．拜耳法的基本流程
补充 铝土矿 苛性碱 破碎
石灰
湿磨
石灰乳
溶出
溶出矿浆
拜耳法是澳大利亚化学家拜耳（Karl Josef Bayer）在 1889~1892年间所发明的。拜耳法用在处理低硅铝土矿，特别 是处理三水铝石型铝土矿时，流程简单、产品质量好， 因而得到广泛的应用。
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1 拜耳法的基本原理
• （1）用NaOH溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液在添加晶种，
3.2.5 含钙、镁的矿物在溶出过程中的行为
在铝土矿中有少量的方解石CaCO3和白云石 CaCO3·MgCO3。碳酸盐是铝土矿中常见的有害杂质它
们在碱溶液中容易分解，使苛性钠转变为碳酸钠。
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3.2.6 有机物和某些微量杂质在溶出过程中的行为
有机物可以分为腐植酸及沥青两大类。后者实际上 不溶解于碱溶液，全部随同赤泥排出。腐植酸类的有机 物与碱作用生成各种腐植酸钠，然后逐渐转变为易溶的
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所有含硅矿物与铝酸钠溶液反应后，都有SiO2进入溶液。 以高岭石为例，它与铝酸钠母液发生如下反应：
Al2O3·2SiO2·2H2O+6NaOH(aq) ==2NaAl(OH)4+2Na2SiO3(aq)
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脱硅反应
反应生成的铝酸钠和硅酸钠都进入溶液。当硅酸 钠浓度达到最大值（2-10g/L）之后，两者相互反应生 成水合铝硅酸钠逐渐析出，这一反应使溶液的SiO2含 量降低，因而称为脱硅反应：