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  •  东莞市鸿程氢氧化铝厂
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  • 氢氧化铝的制备体例
  •   氢氧化铝的制备,可分尝试室制备和产业出产。上面咱们一起来领会一下:


      尝试室制法

      化学方程式:2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2↑

      2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑

      Al2(SO4)3+6Na[Al(OH)4]+12H2O=8Al(OH)3↓+3Na2(SO4) 或

      Al2(SO4)3+6NH3.H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4

      离子方程式:2Al+6H+=2Al3++3H2↑

      2Al3++2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑

      Al3++3[Al(OH)4]-+6H2O=4Al(OH)3↓

      或Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

      ①Al(OH)3是两性氢氧化物,在常温下它既能与强酸,又能与强碱反映:

      Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

      Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4] Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-

      ②Al(OH)3受热易分化成Al2O3:2Al(OH)3==Al2O3+3H2O(纪律:不溶性碱受热均会分化)

      ③Al(OH)3的制备:

      a、可溶性铝盐和氨水反映来制备Al(OH)3

      AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl

      Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2 Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4(Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+)

      由于强碱(如NaOH)易与Al(OH)3反映,以是尝试室不必强碱制备Al(OH)3,而用氨水

      b、四羟基合铝酸钠与适量二氧化碳反映

      Na[Al(OH)4]+CO2(过)=NaHCO3+Al(OH)3↓

      适量的碳酸不与氢氧化铝反映,保障Al全数天生氢氧化铝。


      拜耳法

      系奥天时拜耳(K.J.Bayer)于 1888年发现。 其道理是用苛性钠(NaOH)溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝,获得铝酸钠溶液。溶液与残渣(赤泥)分手后,降落温度,插手氢氧化铝作晶种,经永劫间搅拌,铝酸钠分化析出氢氧化铝,洗净,并在950~1200℃温度下煅烧,便得氧化铝制品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液,蒸发稀释后轮回操纵。 由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶机关差别,它们在苛性钠溶液中的消融机能有很大差别,以是要供给差别的溶出前提,首要是差别的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125~140℃下溶出,一水硬铝石型铝土矿则要在240~260℃并增加石灰(3~7%)的前提下溶出。古代拜耳法的首要停顿在于:

      ①装备的大型化和持续操纵;

      ②出产进程的主动化;

      ③节流能量,比方高压强化溶出和流态化焙烧;

      ④出产砂状氧化铝以知足铝电解和烟气干式污染的须要。

     拜耳法工艺流程图

      拜耳法的长处首要是流程简略、投资省和能耗较低,最低者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡摆布,碱耗普通为100千克摆布(以Na2CO3计)。


      拜耳法出产的经济结果决议于铝土矿的品质,首要是矿石中的SiO2含量,凡是以矿石的铝硅比,即矿石中的Al2O3与SiO2含量的分量最近表现。由于在拜耳法的溶出进程中,SiO2改变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O?Al2O3?1.7SiO2?nH2O),伴同赤泥排挤。矿石中每千克SiO2约莫要构成1千克Al2O3和0.8千克NaOH的丧失。铝土矿的铝硅比越低,拜耳法的经济结果越差。直到70年月前期,拜耳法所处置的铝土矿的铝硅比均大于7~8。由于高档次三水铝石型铝土矿资本逐步削减,若何操纵其余范例的低档次铝矿资本和节能新工艺等题目,已是研讨、开辟的首要标的目标。


      碱石灰烧结法

      合用于处置高硅的铝土矿,将铝土矿、碳酸钠和石灰按必然比例夹杂配料,在反转展转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O?Al2O3)、铁酸钠(Na2O?Fe2O3、原硅酸钙(2CaO?SiO2)和钛酸钠(CaO?TiO2构成的熟料。而后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解获得的NaOH也进入溶液。若是溶出前提节制恰当,原硅酸钙就不会大批地与铝酸钠溶液发生反映,而与钛酸钙、Fe2O3?H2O 等构成赤泥排挤。溶出熟料获得的铝酸钠溶液颠末特地的脱硅进程,SiO2O构成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO?Al2O3?xSiO2?(6-2x)H2O积淀(此中x≈0.1),而使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液,和插手晶种搅拌,获得氢氧化铝积淀物和首要成份是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝制品。水化石榴石中的Al2O3可以或许再用含Na2CO3母液提取收受接管。

     碱石灰烧结法流程图

      碱石灰烧结法的首要化学反映以下:


      烧结:

      Al2O3+Na2CO3─→Na2O?Al2O3+CO2

      Fe2O3+Na2CO3─→Na2O?Fe2O3+CO2

      SiO2+2CaCO3─→2CaO?SiO2+2CO2

      TiO2+CaCO3─→CaO?TiO2+CO2


      熟料溶出:

      Na2O?Al2O3+4H2O─→2NaAl(OH)4(消融)

      Na2O?Fe2O3+2H2O─→Fe2O3?H2O↓+2NaOH(水解)


      脱硅:

      ⒈7 Na2SiO3+2NaAl(OH)4─→Na2O?Al2O3?1.7SiO2?nH2O↓+3.4NaOH

      3 Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+x Na2SiO3─→ 3CaO?Al2O3?x SiO2?(6-2x)H2O↓+2(1+x)NaOH

      分化:

      2NaOH+CO2─→Na2CO3+H2O

      NaAl(OH)4─→Al(OH)3↓+NaOH


      中国碱石灰烧结法出产氧化铝的首要手艺成绩是:在熟料烧成中接纳低碱比配方,在熟料溶出工艺中接纳二段磨料和低份子比溶液,以按捺溶出时的副反映丧失,使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率别离到达94~96%和92~94%。Al2O3的总收受接管率约90%,每吨氧化铝的Na2CO3的耗损量约95千克。碱石灰烧结法可以或许处置拜耳法不能经济天时用的低档次矿石,其铝硅比可低至3.5,且质料的综合操纵较好,有其特点。


      拜耳烧结结合

      可充实阐扬两法长处,扬长避短,操纵铝硅比拟低的铝土矿,求得更好的经济结果。结合法有多种情势,均以拜耳法为主,而辅以烧结法。按结合法的目标和流程毗连体例差别,又可分为串连法、并联法和混联法三种工艺流程。


      ① 串连法是用烧结法收受接管拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3,用于处置拜耳法不能经济操纵的三水铝石型铝土矿。扩展了质料资本,削减碱耗,用较便宜的纯碱取代烧碱,并且Al2O3的收受接管率也较高。


      ② 并联法是拜耳法与烧结法平行功课,别离处置铝土矿,但烧结法只占总出产才能的10~15%,用烧结法流程转化发生的NaOH补充拜耳法流程中NaOH的耗损。


      ③ 混联法是前两种结合法的综合。此法中的烧结法除处置拜耳法赤泥外,还处置一局部低档次矿石。


      中国按照该国的铝矿资本特点,成长出多种氧化铝出产体例。50年月初就已用碱石灰烧结法处置铝硅比只要3.5的纯一水硬铝石型铝土矿,首创了具备特点的氧化铝出产系统。用中国的烧结法,可以使Al2O3的总收受接管率到达90%;每吨氧化铝的碱耗(Na2CO3)约 90千克;氧化铝的SiO2含量降落到0.02~0.04%;并且在50年月已从流程中综合收受接管金属镓和操纵赤泥出产水泥。60年月初建成了拜耳烧结混联法氧化铝厂,使Al2O3总收受接管率到达91%,每吨氧化铝的碱耗降落到60千克,为高效力地处置较高档次的一水硬铝石型铝土矿首创了一条新路。中国在用纯真拜耳法处置高档次一水硬铝石型铝土矿方面也堆集了不少经历。


      按照物理特征的差别,电解用氧化铝可分为三类:砂状、粉状和中间状。


      铝产业在研制和接纳砂状氧化铝,由于这类氧化铝具备较高的活性,轻易在冰晶石溶液中消融,并且可以或许较好地接收电解槽烟气中的氟化氢,有益于烟气污染。


      炼铝用氧化铝的化学构成普通以下:

      Al2O3 >98.35% Fe2O3 0.01~0.04%

      SiO2 0.01~0.04% TiO2 <0.005%

      ZnO 0.003~0.02% CaO 0.007~0.07%

      Na2O 0.3~0.65% V2O5 <0.003%

      P2O5 <0.003% Cr2O3 <0.002%

      灼减 0.2~1.5%

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