氧化鋁知識問答

發布時間:2020-07-01 16:00:34 星期三
摘要:

1.簡述拜耳法生產氧化鋁的原理。 用苛性堿溶液在一定溫度 、-定壓力條件下溶出鋁土礦,氧化鋁被溶出制得鋁酸鈉溶 […]

1.簡述拜耳法生產氧化鋁的原理。

用苛性堿溶液在一定溫度 、-定壓力條件下溶出鋁土礦,氧化鋁被溶出制得鋁酸鈉溶液,鋁酸鈉溶液凈化后經過降溫、添加晶種、攪拌分解析出氫氧化鋁,析出的氫氧化鋁經分離、洗滌、焙燒后得到氧化鋁。分解后的母液(主要成分NaOH)經蒸發再重新溶出新的一批鋁土礦,進入下一-循環。氧化硅等雜質成為赤泥,經洗滌后外排或用于燒結法配料。拜耳法的實質也就是下述反應在不同條件下的交替進行:

2.拜耳法生產氧化鋁的主要I序有那些?

原礦漿制備、溶出、溶出礦漿稀釋、赤泥分離和洗滌、晶種分解、氫氧化鋁分級和洗滌、氫氧化鋁焙燒、母液蒸發及蘇打苛化等。

3.鋁酸鈉溶液的濃度

鋁酸鈉溶液的基本成分是Al203和Na20,工業上鋁酸鈉溶液各成分的濃度-般是用每升鋁酸鈉溶液中所含溶質的克數來表示的(g/)。如一升鋁酸鈉溶液中含120克Al203、100克Na2O,則氧化鋁和氧化鈉的濃度分別表示成Al203120g/1、Na20 100g/b

4.鋁酸鈉溶液的苛性比值

鋁酸鈉溶液中的Na20包括與氧化鋁反應生成鋁酸鈉的Na20和以人游離的NaOH形態存在的Na20,它們都稱為苛性堿(以Na2Ok表示)。鋁酸鈉溶液中所含苛性堿與氧化鋁的摩爾比叫做鋁酸鈉溶液的苛性比值。以符號a k表示即:

式中(Nk) - 鋁酸鈉溶液中Na2Ok的摩爾數;(A) -鋁酸鈉溶液中AI2O3的摩爾數。

5.拜耳法循環效率

循環母液每經過一次作業循環,便可以從鋁土礦中提取出-批氧化鋁。通常將1升(或1立方米)循環母液在一次作業周期中所生產的氧化鋁的克數(或kg數)稱為拜耳法的循環效率,以符號E表示。

6.原礦漿的磨制

原礦漿的磨制是將碎鋁礦按配比要求配入石灰和循環母液磨制成合格的原礦漿的過程。原礦漿的技術指標要求: -般主要考核細度、固含、配鈣(氧化鈣添加量)細度: +300μ m≤1%即60#篩上殘留< 1%)

+63μ m≤25 % (即230#篩上殘留< 25%)

固含: 300-400g/1配鈣:生產上要求石灰添加量為鋁礦石重量的7%~9%。

7.影響球磨機產能的因素

影響球磨機產能的主要因素有:礦石的可磨度、給礦粒度、產品細度要求、球級配比、球荷填充率、磨礦液固比等。

8.拜耳法原礦漿指標對氧化鋁生產的影響

1)、固含調礦固含過高將會影響鋁土礦溶出反應完全程度,降低溶出率,增大赤泥量,降低氧化鋁回收率;調礦固含過低會使溶出a k升高,造降低分解率和循環效率。

2、細度礦漿細度跑粗將會加速管道磨損,使預脫硅槽沉淀增多,影響鋁土礦溶出反應完全程度。礦漿細度過細將使溶出赤泥變細,使赤泥沉降性能變差,影響拜耳法赤泥的沉降分離作業。

3、礦漿Ca0含量礦漿CaO配入量要適中,以保證溶出過程中消除TiO2的危害。加入量不足時,將會降低溶出率;加入量過高,游離的CaO會造成Al203的損失。

9.含鈦礦物對一水硬鋁石溶出過程中的危害?如何消除?

氧化鈦與苛性鈉溶液作用生成鈦酸鈉,在- -水硬鋁石表面形成一- 層致密的保護膜,阻止堿液滲透到礦石內使Al203不能被溶出。因此鋁土礦中的含鈦礦物使一水硬鋁石在鋁酸 鈉溶液中的溶解過程顯著惡化,氧化鋁溶出率降低。

在鋁土礦溶出時添加石灰是消除Ti02危害的有效措施。在高壓溶出過程中,鈣、鈦化合物反應的主要產物為鈣鈦礦、羥基鈦酸鈣或鈦水化石榴石。使一-水硬鋁石表面上不再生成鈦酸鈉保護膜,故Al203溶出過程不再受到阻礙,也降低了Na20 的消耗。

10.在鋁土礦的高壓溶出過程添加石灰的主要作用?

(1)消除含鈦礦物的有害作用,顯著提高Al2O3的溶出速度和溶出率。

(2)促進針鐵礦轉變為赤鐵礦,使其中的氧化鋁充分溶出,并使赤泥的沉降性得到改善;

(3)活化一水硬鋁石的溶出反應;

(4)生成水化石榴石,減少Na20損失,降低堿耗。在拜耳法溶出中加入石灰后,-部分SiO2轉變為水化石榴石,這樣以水合鋁硅酸鈉存在的si02減少,使赤泥中鈉硅比降低。

11.影響鋁土礦溶出過程的因素有哪些,如何影響?

1)、鋁土礦的礦物組成及結構三水鋁石溶出性 能最好, - -水軟鋁石次之, - -水硬鋁石最次。

2)、溶出溫度的影響溶出溫度提高,溶出速率提高,溶出設備的產能也顯著提高。

3)、循環母液苛性堿濃度的影響當其 它條件相同時,母液堿濃度越高,溶出速度越快。

4)、配料苛性比的影響配料苛 性比就是預計礦石中Al203達到理論溶出率時,溶出液的苛性比。它的數值越高,溶出速度越快。為了提高循環效率,通常降低配料苛性比、提高循環母液苛性比。

5)、礦漿攪拌強度的影響攪拌可以強化了溶出過程。

6)、鋁土礦的磨細程度礦石磨得愈細,溶出速度就愈快。

7)、添加石灰的影響添加石灰 ,有利于AI203溶出速度的提高,堿耗明顯降低。

8)、溶出時間的影響鋁土礦溶出過程中,只要AI203的溶出率沒有達到最大值,那么增加溶出時間,AI203 的溶出率就會增加。

12.溶出質量的指標

溶出的質量指標主要是氧化鋁溶出率和溶出液的苛性比值。這兩項指標的好壞取決于高壓溶出工藝條件和技術操作以及配料的正確程度。

13.氧化鋁的溶出率

η A=(1-)X 100%

式中η A-氧化鋁的溶出率,%;

(A/S)赤泥赤泥的鋁硅比;

(A/S)礦石鋁土礦的鋁硅比。

將溶出后的赤泥A/S值代入上式算得初溶出率;

將洗滌后的赤泥A/S值(或棄赤泥A/S值)代入上式算得凈溶出率(實際溶出率);

將硅渣中(Na20. Al2O3 .1.7SiO2 . nH20)理論鋁硅比,即A/S=1的值代入則得理論溶出率η理。

氧化鋁的實際溶出率與理論溶出率的百分比稱之為相對溶出率η相。

η相=X 100%

14.沉降性能的表示方法

沉降性能主要是以固體顆粒在懸浮液中的沉降速度和固體顆粒的壓縮性能來表示。在生產中通常是以10分鐘或5分鐘清波層的沉隆高度來表示沉降速度(沉速),即用100毫升量簡取滿懸浮液,沉降10分鐘或5分鐘后觀察清液層高度,記為mm/ 10mn或m/5m壓縮性能逼常以壓編液固比表示,即漿液不能再濃制的液固比。生產上般是指沉降30分鐘后濃縮漿液的液固比。沉降速度越快,沉降性能就越好;壓縮液固比越小,壓縮性能就越好。

15.影響過濾效率的因素

1、漿液的枯度漿液粘度對過法影響較大,漿液粘度越大,通過沸介質的速度越慢,過濾越困難,而且濾餅的指標不好。提高漿液溫度、降低漿液濃度可降低漿液粘度,有利于過濾。

2.過濾壓勵過德壓力越大, 過濾動力越強,過濾速度越快。因此有效的提高真空過濾機真空度或正壓過濾機壓力可大大提高過濾機的產能,但是過濾壓力不可過高,否則會造成濾液浮游物高,濾布壽命縮短。

3、過澎介質濾布性質對過速有明顯的影響, 一般情況濾布布孔越大,濾液穿過越穿易,對產能好,但濾布孔徑太大還會造成細小的固體顆粒容易穿過進入濾液。同時清布的使用周期也是很重要的因素,濾布周期短,過濾設備運轉率降低,因此濾布的選用要根據實際情況進行選定o .

4、固體物料的物理性質固體物料性質中粒度是影響過 劇性能最重要的因素,一般情況下粒度越粗,濾餅作為過濾介質孔徑越大,濾液穿透越容易,分離過濾性能越好'而粒度細的固體物料極易堵基濾布孔,并且作為過濾介質孔徑小,造成過濾速度下降。

16.高壓溶出礦漿稀釋的作用

1)、降低溶液濃度便于晶種分解

2).使鋁酸鈉溶液進一步脫硅

3)、便于赤泥分離

4).有利于穩定沉降槽的操作

17.赤泥附液損失

隨赤泥附濃帶走而損失的堿和氧化鋁,叫做赤泥附損,是赤泥洗海的主要技術經濟指標。

計算公式是:

式中A 附損-棄赤泥附液中的氧化鋁損失,kg/t-干赤泥 ;

N附損-棄赤泥附液中的氧化鈉損失,kg/t-干赤泥 ;

A-棄赤泥附液中的氧化鋁濃度,g/I;

NT--棄赤泥附液中的氧化鈉濃度,g/;

L/S-棄赤泥的液固比(體積重量比)。

18.絮凝劑溶液的使用

①應盡可能靠近需要絮凝的部位加入絮凝劑。

②將絮凝劑加至產生局部擾動的部位。

③對濃度大或粘度大的料漿,應在不同部位分段多點加入絮凝劑,這樣可使藥劑分散性好,絮凝性好,且節約藥劑用量。

④絮凝劑溶液的加料方式,對絮凝效果也有較大影響。在連續操作的沉降槽中分注加入優于總藥量-次加入方式。配制好的絮凝劑溶液不能長時間存放,否則會影響絮凝效果。

19.預脫硅機理

預脫硅就是鋁土礦中的高嶺石與循環母液中的Na20反應,以Na2SiO3的形式進入溶液中,隨即與溶液中鋁酸鈉發生脫硅反應生成含水鋁硅酸鈉進入赤泥中。

20.預脫硅的主要控制條件

(1)溫度控制95~105C

(2)脫硅時間4~8h

21.預脫硅率

式中: SH -固體中酸溶性SiO2量;

ST - 固體中總SiO2量。

22.晶種分解

向過飽和的鋁酸鈉溶液中添加晶種、降低溫度和在不斷攪拌的情況下,使之分解、結晶析出Al(OH)3。

23.衡量分解作業效果的主要指標

氫氧化鋁的質量、分解率以及分解槽的單位產能。

24.氫氧化鋁質量

對氫氧化鋁質量的要求包括化學純度和物理性質兩個方面氫氧化鋁中主要雜質是SiO2、Fe203和Na20等。物理性質主要氫氧化鋁的粒度和強度。

25.氫氧化鋁所含的堿

有三種來源: -種是進入氫氧化鋁晶格中的堿,稱晶間堿,它是Na+取代了氫氧化鋁晶.格中的氫的結果,或氫氧化鋁挾帶的母液進入結晶集合體的空隙中。第二種為含水鋁硅酸鈉形態存在的堿,其量取決于原液的SiO2含量和分解時SiO2 的析出量。以上兩種堿用熱水均不能洗去,稱為不可洗堿。第三種為氫氧化鋁挾帶的母液吸附于顆料表面上的堿,這種堿在用熱水洗滌氫氧化鋁時可以洗去,稱為可洗堿。

26.分解率

氧化鋁的分解率是分解_ I序控制的主要指標。它是以鋁酸鈉溶液中分解析出的氧化鋁量占溶液中所含氧化鋁量的百分比來表示的。

式中η 種--種分分解率%

aK原、aK母--分別為分解原液和種分母液的苛性比值在保證產品質量的前提下分解率越高越好,分解率越高生產系統中的氧化鋁循環量越少。

27.什么是附聚?

附聚是指-些細小的原生晶粒在過飽和度較高的情況下,互相依附并粘結成為-一個較大的晶體的過程。

當溶液的過飽和度高、晶種粒度小而顆粒數目較少、分解溫度較高的條件下,附聚過程能強烈地進行。在分解初期附聚作用進行較快,隨著分解率的提高,附聚作用急劇減弱。

28.影響晶種分解過程的主要因素?

1、分解溫度溫度是晶種分解重要的影響因素之-。隨溫度降低,其過飽和程度增加,穩定性降低,因而分解速度加快。工業生產上是采用將鋁酸鈉溶液逐漸冷卻的變溫分解制度。這有利于在較高分解率的條件下,獲得質量較好的氫氧化鋁。確定合理的溫度制度包括確定分解初溫、終溫以及降溫速度。

2、鋁酸鈉溶液的濃度和苛性比值溶液濃 度和苛性比值是影響種分速度和分解槽單位產能最主要的因素,對氫氧化鋁粒度也有明顯影響。適當的提高溶液氧化鋁濃度是提高分解槽單位產能的有效途徑。

3、晶種的數量和質量提高分解時的種子比,既能得到較高的分解率,又能制取較粗粒的氫氧化鋁。

4、分解時間及母液苛性比值的影響在保證分解母液苛性比值一定時 ,分解時間不宜過長,以避免因分解時間過長造成設備單位產能降低。

5、攪拌的影響攪拌速度過快和過慢都是不利的。過慢不但起不到攪拌作用,甚至可能造成氫氧化鋁的沉淀,影響正常生產的進行;過快會造成氫氧化鋁的磨蝕和破損,產生很多細粒子。

6、雜質的影響鋁酸 鈉溶液中的有機物積累到一定程度,就使溶液的粘度增大,從而使鋁酸鈉溶液的穩定性增加,分解速度減慢。另一方面有機物能吸附于晶體表面,阻礙晶體長大,使產品氫氧化鋁粒度變細。

29.氫氧化鋁在焙燒過程中要經過烘干、脫水、晶型轉變三個過程

30.氧化鋁生產的主要技術經濟指標氧化鋁總回收率、堿耗和工藝能耗

31.堿耗

是指生產一噸產品氧化鋁所耗用純堿及燒堿的量( kg/t- AI203)。

堿耗損失分為化學損失、赤泥附液損失、氫氧化鋁帶走損失及其它損失。