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拜耳法生产三氧化二铝的反应方程式和条件是什么呀?

拜耳法生产三氧化二铝的反应方程式和条件是什么呀?

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2008-07-13

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    铝土矿的主要化学成分为Al2O3,一般为40%~70%质量分数,另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等。以Al2O3在矿物存在形态分为:三水铝石(Al2O3·3H2O),一水软铝石,一水硬铝石(分子式均为Al2O3。
    H2O)。评定铝土矿质量标准是铝硅比,生产要求该值不低于3~3。5。 等 从铝土矿制取Al2O3方法很多,目前工业上几乎采用碱法,又分为拜耳法、烧结法、联合法等三种: Al2O3·3H2O(或Al2O3·H2O)+NaOH→(浸出/分解)NaAl(OH)4+赤泥→(晶种分解/蒸发、苛化)Al2(OH)3→(煅烧)Al2O3。
     (一) 拜耳法:是典型的一种湿法冶金的方法,在氧化铝生产中占绝对优势。 原理如下: 实质是在不同条件下,控制反应向不同方向进行。其中关键工序是: 1 铝土矿的浸出——浸出母液的主要成份是NaOH 主要反应: 1)氧化铝 Al2O3·nH2O+2NaOH→2NaAlO2+nH2O 2)二氧化硅:SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O 2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O→Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH 3) 氧化铁:溶出的Fe2O3不与NaOH反应,以固相直接进入残渣,呈红色。
     4) 二氧化钛:TiO2+2Ca(OH)2→2CaOTiO2·2H2O 直接进入赤泥中 5) 碳酸盐:主要有CaCO3+2NaOH→Na2CO3+Ca(OH)2 MgCO3+2NaOH→Na2CO3+Mg(OH)2 由铝土矿在NaOH溶液中高压溶出的Al2O3水合物进入溶液,SiO2、Fe2O3、TiO2及反应物留在赤泥中(赤泥为铝矿中其他成分与碱液发生作用后的产物),再借助机械方法使溶液与残渣分开,以达到Al2O3与杂质分离。
     铝土矿浸出是利用由若干预热器、压煮器和自蒸发器依次串联成的压煮器组来连续作业完成的。(如图) 2 铝酸钠溶液的晶种分解 制成的铝酸钠溶液,其中Al2O3浓度为(145±5)g/l,且在低于100℃温度下不稳定。
  越接近30℃,过饱和度越大,若在30℃下加入Al(OH)3晶种,并不断机械搅拌,此时过饱和铝酸钠溶液就可自发水解,产出Al(OH)3。   NaAl2O3+2H2O→Al(OH)3↓+NaOH 这种溶液的苛性比值较高。
  种分母液经蒸发浓缩后,作为循环母液返回,溶出过程溶出下批铝土矿。 3 氢氧化铝的煅烧及分解 Al2O3·3H2O(225℃)→AlO3·H2O+2H2O Al2O3·H2O(500-550℃)→γ-Al2O3+H2O γ-Al2O3(900℃开始/1200℃维持)→α-AL2O3 在带冷却机的回转窑中进行,重油煤气作燃料,产物Al2O3或于管状机中冷却或送入车间直接电解。
     4 母液的蒸发与苛化 生产过程因各种原因进入大量水分,会引起缩环母液浓度降低,需适时蒸发水分,保持母液浓度。 浸出过程中,高浓度的苛性钠与矿石中碳酸盐反应或空气中CO2反应,使 NaOH部分转化为Na2CO3或形成Na2CO3·H2O。
  均不能溶解Al2O3水合物,需转变为有用的NaOH,即利用石灰乳与其苛化反应生成NaOH溶液。   Na2CO3+Ca(OH)→2NaOH+CaCO3 (二)碱石灰烧结法生产Al2O3。
  适于处理铝硅比小于4的铝土矿 (如图) 1)实质:是铝土矿与足量Na2CO3、石灰配成炉料,在1200℃下烧结,生成可溶于水的铝酸钠(Na2O·Al2O3)。  其中SiO2与碳生成不溶于水的原硅酸钙(2CaO·SiO2),用稀碱溶液浸入Na2O·Al2O3,与2CaO·SiO2分离。
  溶液脱S后通入CO2气体进行碳酸化分解,析出Al(OH)3及碳分母液,用过滤机将两者分离。氢氧化铝经洗涤后,最终送煅烧,分解成Al2O3。  母液经蒸发浓缩,用于配料处理循环使用。
   2)工艺为:生料烧结,熟料溶化,铝酸钠液脱硅,碳酸化分解。 。

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