AO专业术语解释

  拜耳法生产 用苛性碱溶液出铝土矿中氧化铝而制得铝酸钠溶液,采用对溶液降温、加晶 种、搅拌的条件下,从溶液中分解出氢氧化铝,将分解后母液(主要成分NaOH ) 经蒸发用来重新的溶出新的一批铝土矿,溶出过程是在加压下进行的。 拜耳法的实质也就是下一反应在不同条件下的交替进行: 加压溶出 AL?O3·(1或3)H?O+2NaOH+aq≒2NaAL(OH) 4 +aq 加晶种分解 铝酸钠溶液的苛性比值(苛性化系数) 铝酸钠溶液中的Na2O包括与氧化铝反应生成铝酸钠的Na2O和以游离的NaOH形 态存在的Na2O,它们都称为苛性碱(以Na2Ok表示)。铝酸钠溶液中所含苛性碱与 氧化铝的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛性比值。以符号ak表示: Nk ak=1.645×---A0 式中Nk和A0---分别表示铝酸钠溶液中Na2Ok和Al2O3的浓度(克/升或百分比浓 度). 循环母液经过一次作业循环, 便可以从铝土矿中提取一批氧化铝。 通常将 1 升 (或 1 立方米)循环母液在一次作业周期中所生产的氧化铝的克数(或公斤数)称为 拜耳法的循环效率。以符号 E 表示。 ao - ak E = 1.645 Nk -------ak·ao 工业铝酸钠溶液除含有苛性碱外,还含有碳酸碱(以Na2CO3状态存在以Na2O3 表示)。工业把苛性碱和碳酸碱合称为全碱(NaOT). 即 Na20K+Na2OC=Na2OT 铝酸钠溶液的性质极为复杂,稳定性是它的一个重要特征。所谓稳定性是指从过 饱和铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短。 影响工业铝酸钠溶液稳定性的主要因素有: 1. 溶液的苛性比值。 2. 溶液的温度。 3. 溶液的氧化铝浓度。 4. 溶液中的杂质。 5. 结晶核心。 6. 机械搅拌。 脱硅反应: 脱硅反应: 硅酸盐类的氧化硅与碱液作用的速度大于一般硬铝石,在原矿浆的预热过程 中就开始进行,作用的结果以 Na2 SiO3 进入溶液中,但随即与溶液中铝酸钠发生 脱硅反应生成含水铝硅酸钠 (工业上称纳硅渣) 转入固相赤泥中。 其反应式如下: AL2O3·2SiO2·2H2O+6NaOH+aq=2NaAL(OH)4+2Na 2 SiO3+ aq xNa2SiO3+2NaAL(OH)4+aq= Na2O·AL2O3·xSiO2·nH2O+2xNaOH+aq 上式中含水铝硅酸钠的分子式大致相当于 Na2O·AL2O3·1.7SiO2·nH2O(n≤2) 铝土矿中的含钛矿物使一水硬铝石在铝酸钠溶液中的溶解过程显著恶化, 使氧化 铝溶出率降低。这是因为生成的钛酸钠在一水硬铝石表面形成一层致密的保护 膜,阻止碱液渗透到矿石内使 AL2O3 不能被溶出。 在铝土矿溶出时添加石灰是消除 TiO2 危害的有效措施。 此时 TiO2 与 CaO 生成 结晶状钛酸钙 CaO·TiO2,使一水硬铝石表面上不再生成钛酸钠保护层。因为钛 酸钙质松脆多孔, 极易脱落, 故使 AL2O3 的溶出过程不再受到阻碍, 也降低了 Na2O 的消耗。但钛酸钙将在高温预热器上沉积也一层相当硬而难以脱除的所谓钛结 疤。影响设备传热效果给清理工作带来困难。 苛化与反苛化 碳酸盐常以碳酸钙(CaCO3)、菱镁矿(MgCO3)、菱铁矿(FeCO3)等形态存 在。在溶出时碳酸盐与苛性钠溶液作用生成碳酸钠,并且作用比较彻底。其反应 式为: ⑴ CaCO3+2NaOH+aq≒Na2CO3+Ca(OH2)+aq MgCO3+2NaOH+aq≒Na2CO3+Mg(OH2)+aq ⑵ FeCO3+2NaOH+aq≒Na2CO3+Fe(OH2)+aq ⑶ 这些反应使溶液中的苛生钠转变为碳酸钠,不利于氧化铝水合物的溶出,碳 酸钠还会使溶液的粘度增大并在蒸发时析出,对于液、固分离和母液蒸发过程带 来不利影响。在处理一水硬铝石型铝土矿时,要求其中 CO2 含量低于 2%。 上述⑴式是可逆反应,当 OH-离子浓度很低时,CaCO3 的溶解度小于 Ca(OH) 2 的溶解度,反应向左进行,产成 NaOH,这种作用叫苛化作用。在溶出铝土矿时 OH-离子浓度大,CaCO3 的溶解度高于 Ca(OH)2,因此反应向右进行,使 NaOH 变 为 Na2CO3,这种作用叫做反苛化作用。 苛性碱与空气接触时,吸收 CO2 也能发生反苛化作用: 2NaOH+CO2= Na2CO3+H2O Na2CO3 在铝酸钠溶液中积累增多,在母液蒸发时会析出 Na2CO3 ·H2O,对于拜 耳法工厂必须增加回收与苛化 Na2CO3 工序,使生产流程复杂。 在铝土矿的高压溶出过程添加石灰的主要作用是: (1)消除含钛矿物的有害作用,显著提高 Al203 的溶出速度和溶出率; (2)促进针铁矿转变为赤铁矿,使其中的氧化铝充分溶出,并使赤泥的沉 降性能得到改 (3)活化一水硬铝石的溶出反应; (4)生成水化石榴石,减少 Na2O 损失,降低碱耗。 影响铝土矿溶出过程的主要因素有: 影响铝土矿溶出过程的主要因素有: 1、铝土矿的矿物组成及结构 2、溶出温度 3、循环母液苛性碱的浓度 4、配碱苛性比值(配碱 ak)的影响 5、矿浆搅拌强度的影响 6、铝土矿的磨细程度 添加石灰的影响 氧化铝的溶出率按下式计算: (A/S)赤泥 ηА=(1---------------×100% (A/S)矿石 式中 ηА-氧化铝的溶出率,%; (A/S)-赤泥的铝硅比; (A/S)-铝土矿的铝硅比。 将溶出后的赤泥 A/S 值代入上式算得初溶出率;将洗涤后的赤泥 A/S 值(或 弃 赤 泥 A/S 值 ) 代 入 上 式 算 得 净 溶 出 率 ( 实 际 溶 出 率 ) ; 将 硅 渣 中 (Na2O·AL2O3 ·1.7SiO2 ·NH2O)理论铝硅比,即 A/S=1 的值代入则得理论溶出 率 。即 1 η理=(1-------------)×100% (A/S)矿石 用此式可直接用矿石的铝硅比计算出理论溶出率。矿石铝硅比越大,则氧化 铝的理论溶出率越高。 在科研中,一般都不能用相对溶出率来比较溶出作业效果的好坏。氧化铝的 实际溶出率与理论溶出率的百分比称之为相对溶出率η相。 η实 η相 = -------×100% η理 分解率 氧化铝的分解率是分解工序控制的主要指标。 它是以铝酸钠溶液中分解析出 的氧化铝量占溶液中所含氧化铝量的百分含时来表示的。计算公式如下: ak 母-ak 原 n种 =( ak 母 ) ×100% =(1 ak 母 ak 原 )×100% 影响晶种分解过程的主要因素 1.分解温度 2.铝酸钠溶液的浓度和苛性比值的影响 3.晶种数量和质量的影响 晶种的数量和质量是影响分解速度和产品粒度的重要因素之一。 生产中通常 用种子比 (晶种系数) 表示添加晶种的数量。 种子比的意义是指添加晶种 Al(OH)3 中 Al2O3 的重量与分解原液中 Al2O3 重要的比值。 A种 种子比= V。A V---精液(分解原原液)的体积,立方米。 A 精---精液的 Al2O3 浓度,公斤/立方米 A 种---AL(OH)3 晶种中 Al2O3 的重量,公斤。 4.分解时间及母液苛性比值的影响 5.搅拌的影响 6.杂质的影响

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