大学精品课件：铝冶金1.ppt

1、第第1 1章章 铝冶金铝冶金Chapter 1 Aluminum MetallurgyChapter 1 Aluminum Metallurgy1.1 1.1 概述概述-IntroductionIntroduction1.1.1 1.1.1 铝冶金的历史铝冶金的历史 In 1761 de In 1761 de MorveauMorveau proposed the name proposed the name alumine alumine In 1787,In 1787,LavoisierLavoisier,thought this to be the oxide of a still un

2、discovered metal.,thought this to be the oxide of a still undiscovered metal.WohlerWohler is generally credited with having isolated the metal in 1827 is generally credited with having isolated the metal in 1827.铝在自然界中的分布铝在自然界中的分布 地壳中铝地壳中铝8%8%，仅次于氧和硅，在金属元素中，铝居首位。，仅次于氧和硅，在金属元素中，铝居首位。我国开采历史悠久我国开采历史悠久（

3、1 1）汉代本草经）汉代本草经 （2 2）明代天工开物）明代天工开物 AluminumAluminum由来由来 Davy proposed the name Davy proposed the name alumiumalumium for the metal,undiscovered at that for the metal,undiscovered at that time.Shortly thereafter,the name time.Shortly thereafter,the name aluminiumaluminium was adopted to conform was a

4、dopted to conform with the with the iumium ending of most elements,and this spelling is now in ending of most elements,and this spelling is now in use elsewhere in the world.use elsewhere in the world.AluminiumAluminium was also the accepted spelling was also the accepted spelling in the U.S.until 1

5、925,at which time the American Chemical Society in the U.S.until 1925,at which time the American Chemical Society officially decided to use the name officially decided to use the name aluminumaluminum thereafter in their thereafter in their publications.publications.化学法制铝（化学法制铝（1825182518901890）、电解法

6、炼铝（）、电解法炼铝（1887188718881888年以后）年以后）化学法制取铝化学法制取铝 1825 1825 Oersted Oersted 丹麦丹麦 钾汞还原无水氯化铝钾汞还原无水氯化铝 1827 1827 Wohler Wohler 德国德国 钾还原无水氯化铝钾还原无水氯化铝 1854 Deville 1854 Deville 法国法国 钠还原钠还原NaClNaCl-AlCl-AlCl3 3 1865 1865 Bektob Bektob 俄国俄国 镁还原冰晶石镁还原冰晶石 1.1.3 1.1.3 铝的性质和用途铝的性质和用途 周期表上第三周期、周期表上第三周期、IIIAIIIA族元

7、素，原子序数族元素，原子序数1313，相对原，相对原子量子量26.9815426.98154。1.1.3.1 1.1.3.1 铝的主要物理性质铝的主要物理性质轻金属轻金属(=2.69662.6966-2.6988g/cm-2.6988g/cm3 3),),银白色金属光泽银白色金属光泽熔点低熔点低:660;660;沸点高沸点高:2467:2467导热能力好导热能力好,20=2.12.1W/(cmW/(cm )，是铜的是铜的1.51.5倍左右倍左右电阻率低电阻率低,(2.8-,(2.8-2.85)2.85)1010-8-8 m m高反射率，尤其波长为高反射率，尤其波长为0.20.21212m m的

8、光线的光线无磁性，不产生附加的磁场无磁性，不产生附加的磁场1.1.3.2 1.1.3.2 铝的化学性质铝的化学性质与氧反应高结合能力：生成与氧反应高结合能力：生成AlAl2 2O O3 3，氧化铝的生成热为氧化铝的生成热为-31-31KJ/g-AlKJ/g-Al，高温下将其他金属氧化物还原为金属（铝热法）高温下将其他金属氧化物还原为金属（铝热法）2 2Al+3MeO=AlAl+3MeO=Al2 2O O3 3+3Me+3Me 歧化反应：在歧化反应：在800800以上温度，铝同三价卤化物（如以上温度，铝同三价卤化物（如AlF3AlF3）反应生成一价铝的卤化物，在冷却时一价铝的反应生成一价铝的卤化

9、物，在冷却时一价铝的卤化物分解出三价铝的卤化物和铝卤化物分解出三价铝的卤化物和铝 超高纯度铝的生产方法之一铝易同稀酸起反应，又易被苛性碱溶液铝易同稀酸起反应，又易被苛性碱溶液侵蚀侵蚀，生成氢气和可溶性盐，生成氢气和可溶性盐盐酸、硫酸、碱液盐酸、硫酸、碱液;冷硝酸（稀、冷硝酸（稀、浓）浓）:铝不与碳氢化合物起反应铝不与碳氢化合物起反应高温与氯气反应高温与氯气反应。AlClAlCl3 3:180:180,升华气态（升华气态（800 800 以下为双聚分子以下为双聚分子;800;800 以上为单分子气体）、吸湿以上为单分子气体）、吸湿很强，易水解而发烟很强，易水解而发烟铝的保护剂：铝的保护剂：表面自

10、动生成表面自动生成0.20.2微米左右的氧化膜，自保护微米左右的氧化膜，自保护 保护膜的利弊：利：；弊：保护膜的利弊：利：；弊：1.1.3.3 1.1.3.3 铝与人体健康的关系铝与人体健康的关系人体摄入少量的铝对健康无损害人体摄入少量的铝对健康无损害人体中含量人体中含量 肝肝/p.p.m.:3 23p.p.m.:3 23；肌肉肌肉/p.p.m.:0.7-28p.p.m.:0.7-28 血血/mg dmmg dm-3-3:0.39 :0.39 骨骨/p.p.m.:4-27 p.p.m.:4-27 日摄入量日摄入量/mg:2.45 mg:2.45 人人(70(70Kg)Kg)均体内总量均体内总量

11、/mg:60mg:60太多：维生素太多：维生素C C的损失的损失少量的铝溶解在含有机酸的蔬菜中少量的铝溶解在含有机酸的蔬菜中,如西红柿如西红柿要禁忌过量的铝要禁忌过量的铝铝质容器：不可存放隔夜食物铝质容器：不可存放隔夜食物铝能对抗铅的某些毒性铝能对抗铅的某些毒性 1.1.3.4 1.1.3.4 铝合金的种类铝合金的种类铸造铝合金：铸造铝合金：Al-Al-SiSi,Al-Cu,Al-Mg,Al-Zn,Al-Cu,Al-Mg,Al-Zn系系变形铝合金（变形铝合金（加工用铝合金）加工用铝合金）防锈铝：防锈铝：Al-Mg,Al-Al-Mg,Al-MnMn硬铝硬铝:Al-Cu-Mg,Al-Cu-Al-C

12、u-Mg,Al-Cu-MnMn超硬铝超硬铝:Al-Mg-Cu-ZnAl-Mg-Cu-Zn锻铝锻铝:Al-Mg-Al-Mg-SiSi特殊铝合金（特殊铝合金（Al-Al-SiSi,Al-Mg,Al-Mg高纯高纯）、钎焊铝合金）、钎焊铝合金 自学内容自学内容:何为铸造铝合金何为铸造铝合金?变形铝合金变形铝合金?1.1.3.5 1.1.3.5 铝的用途铝的用途传统用途：传统用途：建筑、输电、食品、化工建筑、输电、食品、化工铝在交通运输业上的应用铝在交通运输业上的应用铝在航空、航天、军工上的应用铝在航空、航天、军工上的应用铝在当代高技术领域的应用：铝在当代高技术领域的应用：微电子、太阳能微电子、太阳能电

13、解法炼铝电解法炼铝 18861886年美国年美国HallHall法国法国HeroultHeroult申请专利：申请专利：Hall Hall-HeroultHeroult法，即冰晶石法，即冰晶石-氧化铝法氧化铝法 法国：法国：1889 1889 挪挪 威：威：19061906 英国：英国：1890 1890 意大利：意大利：19071907 德国：德国：1898 1898 西班牙：西班牙：19271927 奥地利奥地利1899 1899 前苏联：前苏联：19311931 1.1.2 1.1.2 现代铝工业现代铝工业全世界原铝产量全世界原铝产量化学法：工制备化学法：工制备200200吨铝吨铝电解法

14、电解法18901890：180180t t；19001900：6990t6990t；19251925：1818万万t t；19501950：150150万万t t；19701970：10251025万万t t19801980：15601560万万t t20002000：24002400万万t t中国：中国：2002002 2年年432432万吨，世界第一万吨，世界第一 中国、美国、加拿大、俄罗斯中国、美国、加拿大、俄罗斯 Total out-put of Al05000000100000001500000020000000250000003000000018801900192019401960

15、198020002020YearOut-put,t用电解法或其它方法直接生产出来的纯铝称为用电解法或其它方法直接生产出来的纯铝称为原铝原铝(99.7-98%):99.7-98%):Al-00(Al-00(特一号铝特一号铝):99.7%):99.7%；Al-0(Al-0(特二特二)：99.699.6；Al-1:99.5;Al-2:99;Al-3:98%Al-1:99.5;Al-2:99;Al-3:98%精铝精铝：99.95-99.99599.95-99.995 特级精铝：特级精铝：Al99.995;Al99.995;一级精铝：一级精铝：Al99.99;Al99.99;二级精铝：二级精铝：Al99

16、.95Al99.95 高纯铝高纯铝：99.9995-99.99999.9995-99.999 Al-05:99.999%;Al-055:99.9995%Al-05:99.999%;Al-055:99.9995%超高纯度铝超高纯度铝：99.9999-99.9999999.9999-99.99999（6 6N-7NN-7N）铝合金铝合金 现代铝工业三个主要生产环节：现代铝工业三个主要生产环节：（1 1）从铝土矿提取纯氧化铝）从铝土矿提取纯氧化铝 （2 2）用冰晶石）用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产铝氧化铝熔盐电解法生产铝 （3 3）铝加工）铝加工辅助环节：辅助环节：（1 1）炭素电极制造）炭素电极制

17、造 （2 2）氟盐生产）氟盐生产现代铝工业生产流程简图现代铝工业生产流程简图铝电解原理：铝电解原理：现代铝工业生产，主要采用现代铝工业生产，主要采用冰晶石冰晶石-氧化氧化铝铝熔盐电解法熔盐电解法，其中氧化铝是炼铝的，其中氧化铝是炼铝的原原料料，冰晶石是，冰晶石是熔剂熔剂。直流电通入电解槽，。直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反应。电解在阴极和阳极上发生电化学反应。电解产物，阴极上是产物，阴极上是液体液体铝，阳极上是气体铝，阳极上是气体COCO2 2（75-80%75-80%）和和COCO（20-25%20-25%）。）。在工业在工业电解槽内，电解质通常由质量分数为电解槽内，电解质通常由

18、质量分数为95%95%的冰晶石的冰晶石和和5%5%的氧化铝的氧化铝组成，电解温度组成，电解温度为为950950-970-970。电解液的密度约为电解液的密度约为2.12.1g/cmg/cm3 3，铝液密度为铝液密度为2.3 2.3 g/cmg/cm3 3，两者因密度差而上下分两者因密度差而上下分层。铝液用层。铝液用真空抬包真空抬包抽出抽出后，经过后，经过净化净化和和过滤过滤，浇铸成商品铝锭，纯，浇铸成商品铝锭，纯度达度达99.5 99.5-99.8%-99.8%。阳极气体中还含。阳极气体中还含有少量有害的氟化物、沥青烟气和有少量有害的氟化物、沥青烟气和二氧化硫。经过净化后，废气排入二氧化硫。经

19、过净化后，废气排入大气，收回的氟化物返回电解槽内大气，收回的氟化物返回电解槽内继续使用。继续使用。1.1.4 1.1.4 铝矿铝矿（1 1）铝土矿（铝土矿（Bauxite)Bauxite)铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿物的混合矿，是现代电解法炼铝的物的混合矿，是现代电解法炼铝的原料原料。铝土矿的化学成分质量分数和主要矿物成分铝土矿的化学成分质量分数和主要矿物成分 化学成分质量分数化学成分质量分数 矿物矿物 三水铝石三水铝石 AlAl2 2O O3 33 3H H2 2O OAlAl2 2O

20、 O3 3 40-60%40-60%一水软铝石一水软铝石AlAl2 2O O3 3H H2 2O O一水硬铝石一水硬铝石AlAl2 2O O3 3H H2 2O O SiO2 0.510%高岭石高岭石Al4(OH)8Si4O10 石英石英SiO2 FeFe2 2O O3 3：330%330%赤铁矿赤铁矿FeFe2 2O O3 3 针铁矿针铁矿FeFe2 2O O3 3 H H2 2O O TiO TiO2 2：0.58%0.58%锐铁矿锐铁矿 金红石金红石TiOTiO2 2 H H2 2O O：1034%1034%水水 微量元素微量元素Mn P V Cr Ni Ga Ca Mg 有机物有机物铝

21、土矿类型铝土矿类型三水铝石三水铝石一水软铝石一水软铝石一水硬铝石一水硬铝石组成组成Al2O33H2OAl2O3H2OAl2O3H2O最高最高Al2O3%65.485.085.0晶系晶系单斜单斜正方正方正方正方硬度硬度2.53.53.54.06.57.0密度密度2.423.013.44快速脱水温度快速脱水温度/150350450在每升在每升NaNa2 2O O水溶液水溶液中中AlAl2 2O O3 3溶解度溶解度/g(125 g(125)10545基本不溶基本不溶 世界铝土矿的主要类型是三水铝石世界铝土矿的主要类型是三水铝石型，其次是一水软铝石型和一水硬型，其次是一水软铝石型和一水硬铝石型。铝石

22、型。铝土矿的储量铝土矿的储量 全世界为全世界为245245亿吨，可满足今后亿吨，可满足今后150150年年需需要，要，80%80%集中在几内亚、澳大利亚、巴西、集中在几内亚、澳大利亚、巴西、加勒比海地区、印度、印度尼西亚和东加勒比海地区、印度、印度尼西亚和东欧等处于热带和亚热带的国家和地区，欧等处于热带和亚热带的国家和地区，多数为多数为三水铝石三水铝石型。型。中国的铝土矿资源丰富，分布甚广，主中国的铝土矿资源丰富，分布甚广，主要在山西、河南、贵州、广西和山东。要在山西、河南、贵州、广西和山东。我国铝土矿的特点我国铝土矿的特点高硅高硅、高铝高铝和和低铁低铁，为，为一一水硬铝石型水硬铝石型，矿石中

23、铝硅比在，矿石中铝硅比在4 47 7之间之间 m m(Al(Al2 2O O3 3)/m m(SiO(SiO2 2)。福建、河南和广西有。福建、河南和广西有少量少量的三水铝石的三水铝石型铝土矿。型铝土矿。铝土矿的可溶性铝土矿的可溶性 碱液溶出次序：碱液溶出次序：三水铝石型三水铝石型、一水软铝石型一水软铝石型、一水硬铝石型一水硬铝石型。铝土矿质量评价标准：铝土矿质量评价标准：A A、矿石类型矿石类型 B B、矿石中可溶性氧化铝含量矿石中可溶性氧化铝含量可溶性氧化铝含量是由氧化铝总量减去由氧化硅生成羟基方钠石化合物所损可溶性氧化铝含量是由氧化铝总量减去由氧化硅生成羟基方钠石化合物所损失的氧化铝量。

24、失的氧化铝量。（2 2）红柱石、霞石）红柱石、霞石 红柱石、硅线石和蓝晶石：红柱石、硅线石和蓝晶石：AlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2 霞石霞石:(Na,K)Na,K)2 2O O AlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2 （3 3）长石和高岭石长石和高岭石 （4 4）明矾石矿）明矾石矿1.2 从铝土矿提取氧化铝从铝土矿提取氧化铝从铝土矿中提取铝的简要生产流程从铝土矿中提取铝的简要生产流程 见图见图 从铝土矿中提取氧化铝的方法从铝土矿中提取氧化铝的方法 拜耳法、碱石灰烧结法、联合法拜耳法、碱石灰烧结法、联合法(拜耳拜耳-烧结烧结)拜耳法生产氧化铝占世界拜耳法生产氧化铝占世界95%

25、95%，主，主要采用三水铝石型铝土矿要采用三水铝石型铝土矿1.2.1 拜耳法拜耳法 18871887年年发明发明,奥地利奥地利化学家化学家 (1)拜耳法原理拜耳法原理:用苛性钠溶液用苛性钠溶液(其质量其质量浓度为浓度为130130350gNa350gNa2 2O/L)O/L)在加热的条件下将铝在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来，生成铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来，生成铝酸钠溶液，此种溶液经稀释后在冷却的条件下酸钠溶液，此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝，同时重新生成苛性钠溶分解出纯的氢氧化铝，同时重新生成苛性钠溶液，供循环使用。液，供循环使用。（2）拜拜耳耳法

26、法流流程程 拜耳法流程包括三个主要步骤：铝土矿拜耳法流程包括三个主要步骤：铝土矿溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧。溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧。溶出：溶出：指把铝土矿中的氧化铝水合物指把铝土矿中的氧化铝水合物（AlAl2 2O O3 3xHxH2 2O)O)溶解在苛性钠（溶解在苛性钠（NaOHNaOH)中，生成中，生成铝酸钠溶液。铝酸钠溶液。AlAl2 2O O3 3xHxH2 2O+2 O+2 NaOHNaOH=2NaAlO=2NaAlO2 2+(x+1)H+(x+1)H2 2O O Al(OH)Al(OH)3 3+NaOHNaOH=NaAlNaAl(OH)(OH)4 4 AlOOH

27、AlOOH+NaOHNaOH+H+H2 2O=O=NaAlNaAl(OH)(OH)4 4 分解：分解：析出固体氢氧化铝析出固体氢氧化铝 2NaAlO2NaAlO2 2+4H+4H2 2O=2NaOH+AlO=2NaOH+Al2 2O O3 3xHxH2 2O O (添加晶种添加晶种 AlAl2 2O O3 33H3H2 2O O）煅烧：煅烧：AlAl2 2O O3 33H3H2 2O=AlO=Al2 2O O3 3+3H+3H2 2O O （高温（高温11001100）(3)铝土矿的溶出率铝土矿的溶出率赤泥赤泥：在铝土矿溶出过程中，铝土矿中的不溶在铝土矿溶出过程中，铝土矿中的不溶物残渣，经沉降

28、分离和洗涤过滤后排除。在铝土物残渣，经沉降分离和洗涤过滤后排除。在铝土矿溶出过程中，赤铁矿实际上也不溶于苛性钠溶矿溶出过程中，赤铁矿实际上也不溶于苛性钠溶液中，全部进入沉淀中，由于赤铁矿呈红色，沉液中，全部进入沉淀中，由于赤铁矿呈红色，沉淀物也呈红色，此种残渣称为赤泥，数量巨大。淀物也呈红色，此种残渣称为赤泥，数量巨大。铝土矿的溶出工艺参数铝土矿的溶出工艺参数 三水铝石型矿石：三水铝石型矿石：140 140-160-160，100100-130g/L-Na-130g/L-Na2 2O;O;一水软铝石型矿石：一水软铝石型矿石：230 230-250-250，180 180-240g/L-Na-2

29、40g/L-Na2 2O;O;一水硬铝石型矿石：一水硬铝石型矿石：240 240-280,-280,180180-250g/L-Na-250g/L-Na2 2O,O,须添加石灰。须添加石灰。铝酸钠溶液铝酸钠溶液 铝酸钠溶液中的铝酸钠溶液中的NaNa2 2O O和和AlAl2 2O O3 3的比值，来表示溶的比值，来表示溶液中氧化铝的饱和程度。液中氧化铝的饱和程度。两种表示方法：两种表示方法：A、采用物质的摩尔比采用物质的摩尔比n(Nan(Na2 2O)/n(AlO)/n(Al2 2O O3 3),),其中其中的的NaNa2 2O O是按苛性碱是按苛性碱NaOHNaOH浓度计算，叫苛性比，符浓度

30、计算，叫苛性比，符号号 K K 。中国与俄罗斯中国与俄罗斯 B、采用物质的质量比采用物质的质量比m(Na2O)/m(Al2O3),m(Na2O)/m(Al2O3),符符号为号为A/CA/C，其中的其中的Na2ONa2O按当量按当量Na2CO3Na2CO3计算。计算。美国美国 铝土矿的配入量铝土矿的配入量 K K 1.51.5-1.7-1.7按所溶出溶液苛性计算按所溶出溶液苛性计算,循环性碱液的循环性碱液的 K K 3.13.1-3.4-3.4 铝土矿的溶出率计算公式铝土矿的溶出率计算公式 铝土矿中的含硅矿物在苛性碱溶液中有铝土矿中的含硅矿物在苛性碱溶液中有不同的溶解度，其中卵白石（不同的溶解度

31、，其中卵白石（SiOSiO2 2H H2 2O)O)化学活性最大，最易溶解，在化学活性最大，最易溶解，在100100以下，以下，生成硅酸钠：生成硅酸钠：SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O 此硅酸钠与铝酸钠溶液起反应生成含水此硅酸钠与铝酸钠溶液起反应生成含水铝硅酸钠铝硅酸钠沉淀沉淀。在高压溶出的条件下，进入赤泥中的含水铝硅酸钠的组成大致在高压溶出的条件下，进入赤泥中的含水铝硅酸钠的组成大致相当于相当于NaNa2 2O O*AlAl2 2O O3 3*1.7SiO1.7SiO2 2*nHnH2 2O O（n n可以大于可以大于2 2）

32、。从式可知，每）。从式可知，每1 1kgkg的的SiOSiO2 2要结合要结合1 1kgkg的的AlAl2 2O O3 3和和0.60.6kgkg的的NaNa2 2O O。铝土矿中氧化铝的理论溶出率：铝土矿中氧化铝的理论溶出率：n=w(Aln=w(Al2 2O O3 3)w(SiO)w(SiO2 2)/)/w(Alw(Al2 2O O3 3)100%100%=A/SA/S 1/1/A/SA/S 100%100%=1-1/(=1-1/(A/S)A/S)100%100%式中式中A/SA/S为铝土矿的铝硅比（质量比）为铝土矿的铝硅比（质量比）A/SA/S越高，矿石越容易溶解，理论溶出率越高。越高，矿

33、石越容易溶解，理论溶出率越高。1.2.2 拜耳拜耳-烧结联合法烧结联合法 特点：用于处理氧化铝与氧化硅质特点：用于处理氧化铝与氧化硅质量比为量比为5 5-7-7的的中等品位中等品位铝土矿，其特铝土矿，其特点是用点是用烧结法系统所得的铝酸钠溶烧结法系统所得的铝酸钠溶液来补充拜耳法系统中碱损失液来补充拜耳法系统中碱损失。形式：串联（美国、前苏联）、形式：串联（美国、前苏联）、并联（前苏联）、混联（中国）并联（前苏联）、混联（中国）（1 1）串联）串联 先用拜耳法处理中等品位铝土矿，先用拜耳法处理中等品位铝土矿，然后用烧结法处理拜耳法中留下来然后用烧结法处理拜耳法中留下来的赤泥中的氧化铝。的赤泥中的

34、氧化铝。因为直接用拜耳法处理含氧化硅较用拜耳法处理含氧化硅较高的中等品位的铝土矿时，会有高的中等品位的铝土矿时，会有较较多的氧化铝和碱损失于赤泥中多的氧化铝和碱损失于赤泥中，如，如果将拜耳法赤泥配入所需碳酸钠和果将拜耳法赤泥配入所需碳酸钠和碱石灰后再进行烧结处理，就可以碱石灰后再进行烧结处理，就可以以铝酸钠的形式回收其中的氧化铝以铝酸钠的形式回收其中的氧化铝和碱，并把回收的铝酸钠溶液并入和碱，并把回收的铝酸钠溶液并入拜耳法系统，这就可以拜耳法系统，这就可以降低碱耗降低碱耗，提高氧化铝的总回收率提高氧化铝的总回收率，并，并用纯碱用纯碱来补充拜耳法系统的苛性钠损失来补充拜耳法系统的苛性钠损失。（1

35、9311931年前苏联发明）年前苏联发明）（2 2）并联法）并联法 以拜耳法处理高品位的铝土矿，以拜耳法处理高品位的铝土矿，同同时时以烧结法处理低品位的铝土矿的以烧结法处理低品位的铝土矿的氧化铝生产方法。氧化铝生产方法。（两套流程并行）（两套流程并行）（3 3）混联法）混联法 先先用拜耳法处理高品位铝土矿，然用拜耳法处理高品位铝土矿，然后用后用拜而法赤泥拜而法赤泥+低品位铝土矿低品位铝土矿共同共同烧结的氧化铝生产方法。烧结的氧化铝生产方法。混联法实际上相当于一个串联厂与一个烧结厂混联法实际上相当于一个串联厂与一个烧结厂同时生产，见工艺流程图。由于在处理同时生产，见工艺流程图。由于在处理低铁铝低

36、铁铝土矿土矿时，时，拜耳法赤泥烧结配入的纯碱量不足以拜耳法赤泥烧结配入的纯碱量不足以补充拜耳法系统的碱损失补充拜耳法系统的碱损失，于是采用，于是采用拜耳法赤拜耳法赤泥泥加入加入低品位铝土矿低品位铝土矿共同烧结的方法来扩大碱共同烧结的方法来扩大碱的来源。烧结法系统所产的铝酸钠溶液除补充的来源。烧结法系统所产的铝酸钠溶液除补充拜耳法系统的碱耗外，拜耳法系统的碱耗外，多余的部分多余的部分通过碳化分通过碳化分解产出氢氧化铝。解产出氢氧化铝。缺点：缺点：流程长、设备繁多、控制复杂、流程长、设备繁多、控制复杂、能耗高能耗高。国内新方法：选矿国内新方法：选矿 拜耳法；拜耳法；国外：拜耳国外：拜耳 水热联合法

37、、拜耳水热联合法、拜耳 高压水高压水化学联合法化学联合法 1.2.3 酸法酸法 生产氧化铝的方法分为碱法生产氧化铝的方法分为碱法(如拜耳法、拜耳如拜耳法、拜耳烧结联合法）、酸法和电热法。工业应用的只烧结联合法）、酸法和电热法。工业应用的只有碱法。有碱法。用各种无机酸（硫酸、盐酸、硝酸）处理含用各种无机酸（硫酸、盐酸、硝酸）处理含铝原料时，原料中的铝原料时，原料中的氧化硅基本上不与酸起反氧化硅基本上不与酸起反应而残留在渣中应而残留在渣中。得到的。得到的含铁铝盐酸性水溶液含铁铝盐酸性水溶液经除铁净化后经除铁净化后，可通过不同的方法得到铝盐水，可通过不同的方法得到铝盐水合物结晶或氢氧化铝结晶，煅烧这

38、些结晶得到合物结晶或氢氧化铝结晶，煅烧这些结晶得到氧化铝。酸法分为硫酸法和盐酸法。氧化铝。酸法分为硫酸法和盐酸法。设备腐蚀、设备腐蚀、能耗高能耗高，尚未工业应用。，尚未工业应用。电热法也尚未工业应用。电热法也尚未工业应用。1.2.4 1.2.4 炼铝用氧化铝的质量炼铝用氧化铝的质量要求：纯度高、要求：纯度高、-氧化铝含量低、氧化铝含量低、小于小于4040 m m的粒度比例小，并且比表的粒度比例小，并且比表面积大于面积大于5050m m2 2/g/g。主要杂质：氧化钠、氧化钙、氧化主要杂质：氧化钠、氧化钙、氧化硅、氧化钛、铁、磷、钒、硅等。硅、氧化钛、铁、磷、钒、硅等。粒度要求：限制大于粒度要求

39、：限制大于200 200 m m和小于和小于44 44 m m的比例。的比例。典型的氧化铝的化学组成（质量分数）典型的氧化铝的化学组成（质量分数）和物理特性：和物理特性：FeFe2 2O O3 3%:%:0.03 SiO0.03 SiO2 2%:%:0.030.03 TiO TiO2 2%:%:0.006 P0.006 P2 2O O5 5%:%:0.0010.001 Na Na2 2O%:O%:0.65 0.65 CaOCaO%:%:0.060.06 B.E.T.B.E.T.表面积表面积/m m2 2g g-1-1:25:25 容积密度容积密度/kgkgdmdm-3-3:0.95-1.05:

40、0.95-1.05 细粒百分含量细粒百分含量/%/%（-44-44目）：目）：1515 粗粒百分含量粗粒百分含量/%/%（+150+150目）：目）：3 3 1.2.5 粉状和砂状氧化铝粉状和砂状氧化铝粉状和砂状氧化铝对比粉状和砂状氧化铝对比:粉状粉状 砂状砂状-氧化铝氧化铝/%:75/%:75-90 5-15-90 5-15比表面积比表面积/m m2 2g g-1-1:5 5 30-8030-80安息角安息角/:40 30:40 30-34-34灼减灼减/%:0.2 0.8/%:0.2 0.8-3.0-3.0-42-42 m m的质量分数的质量分数/%:20/%:20-30 4-20-30 4-20