氧化鋁生產工藝

《氧化鋁生產工藝》是2006年化學工業出版社出版的圖書，作者是畢詩文。本書全面介紹了拜耳法和燒結法生產氧化鋁的基本理論、工藝和新技術，總結和歸納了氧化鋁研究領域的新成果，根據我國鋁土礦資源狀況，提出了我國氧化鋁工業可持續發展的方向。

基本介紹

• 書名：氧化鋁生產工藝
• 作者：畢詩文
• ISBN：9787502578114
• 頁數：327
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2006-2-1
• 裝幀：平裝
• 紙張：膠版紙
• 字數：523000

內容介紹

主要內容包括：世界和我國氧化鋁工業的發展狀況及我國鋁土礦資源的特點；鋁酸鈉溶液特性、拜耳法和燒結法生產氧化鋁的原理及其工藝；影響拜耳法生產氧化鋁的溶出過程、赤泥沉降性能、晶種分解過程、蒸發過程和氫氧化鋁焙燒過程的因素及工藝最佳化；燒結法熟料燒成、熟料浸出、鋁酸鈉溶液脫矽以及碳酸化分解等技術；拜耳法和燒結法生產氧化鋁最新技術的開發與套用；我國氧化鋁工業可持續發展的方向。

本書適合從事氧化鋁生產的科研人員和工程技術人員閱讀，也可作為有色冶金專業的大學本科生教材。

目錄

第1章緒論1

1?1氧化鋁工業的發展1

1?2我國氧化鋁工業2

1?2?1我國氧化鋁工業的發展2

1?2?2我國氧化鋁生產所取得的主要技術成就3

1?2?3我國氧化鋁工業存在的主要問題5

1?3氧化鋁生產基本方法7

1?3?1電解煉鋁對氧化鋁的質量要求7

1?3?2氧化鋁生產方法8

第2章鋁土礦11

2?1鋁土礦的化學組成及礦物組成11

2?2鋁土礦礦石結構特點13

2?3世界鋁土礦概況13

2?4我國鋁土礦概況15

第3章鋁酸鈉溶液17

3?1Na2O?Al2O3?H2O系17

3?1?130℃下的Na2O?Al2O3?H2O系17

3?1?2其他溫度下的Na2O?Al2O3?H2O系19

3?1?3鋁酸鈉溶液中Na2O與Al2O3比值21

3?2鋁酸鈉溶液的穩定性22

3?3鋁酸鈉溶液的物理化學性質23

3?3?1鋁酸鈉溶液的密度23

3?3?2鋁酸鈉溶液的電導率23

3?3?3鋁酸鈉溶液的飽和蒸汽壓24

3?3?4鋁酸鈉溶液的黏度25

3?3?5鋁酸鈉溶液的熱容及熱焓25

3?3?6氧化鋁水合物在鹼溶液中的溶解熱26

3?4鋁酸鈉溶液結構27

3?4?1膠體說27

3?4?2絡合離子說28

3?4?3水化離子說30

3?4?4締合離子說30

第4章拜耳法的原理和基本工藝流程32

4?1拜耳法的原理32

4?2拜耳法的基本流程34

4?2?1原礦漿製備34

4?2?2高壓溶出34

4?2?3溶出礦漿的稀釋及赤泥的分離洗滌35

4?2?4晶種分解36

4?2?5氫氧化鋁的分離與洗滌36

4?2?6氫氧化鋁煅燒36

4?2?7種分母液的蒸發及一水蘇打的苛化36

第5章鋁土礦中氧化鋁的溶出38

5?1液?固多相反應38

5?2鋁土礦的溶出性能及動力學40

5?2?1三水鋁石型鋁土礦40

5?2?2一水軟鋁石的溶出42

5?2?3一水硬鋁石型鋁土礦的溶出43

5?3氧化鋁的溶出率、Na2O損失率及赤泥產出率47

5?3?1氧化鋁的溶出率47

5?3?2赤泥的產出率及鹼耗48

5?4溶出過程的配料計算49

5?5影響鋁土礦溶出過程的因素51

5?5?1溶出溫度的影響51

5?5?2攪拌強度的影響52

5?5?3循環母液鹼濃度的影響53

5?5?4配料分子比的影響53

5?5?5礦石細磨程度的影響55

5?5?6溶出時間的影響56

5?6鋁土礦溶出過程的強化56

5?6?1鋁土礦的預處理56

5?6?2溶出過程的添加劑60

第6章鋁土礦中各種雜質在溶出中的行為65

6?1含矽礦物在溶出過程中的行為65

6?1?1矽礦物的溶出65

6?1?2鋁酸鈉溶液中矽礦物析出的平衡固相70

6?2含鐵礦物在溶出過程中的行為73

6?2?1鐵礦物在溶出過程中的行為73

6?2?2鋁酸鈉溶液中鐵的存在形式78

6?2?3鐵礦物對氧化鋁溶出率的影響79

6?3含鈦礦物在溶出過程中的行為79

6?3?1鈦礦物與苛性鹼溶液的反應79

6?3?2含鈦礦物在溶出過程中的危害80

6?3?3消除TiO2不良影響的措施81

6?4氧化鈣和氧化鎂在溶出過程中的行為85

6?4?1氧化鈣與鋁酸鈉溶液的反應85

6?4?2溶出過程中添加CaO的作用90

6?4?3石灰的作用機理92

6?4?4石灰的質量93

6?4?5MgO對一水硬鋁石拜耳法溶出過程中的影響95

6?5含硫礦物在溶出過程中的行為96

6?5?1硫礦物與溶液的作用96

6?5?2含硫礦物在拜耳法生產中的危害98

6?5?3鋁酸鈉溶液的脫硫101

6?5?4鋁酸鈉溶液中硫化合物對結晶水合鋁矽酸鈉成分和結構的影響103

6?6有機物在溶出過程中的行為103

6?6?1有機物與溶液作用103

6?6?2有機物的清除107

第7章鋁土礦溶出過程工藝109

7?1溶出技術的發展過程109

7?1?1單罐壓煮器加熱溶出109

7?1?2多罐串聯連續溶出壓煮器組110

7?1?3管道化溶出113

7?2管道化溶出技術的優越性116

7?2?1熱耗116

7?2?2投資117

7?2?3生產操作和維護117

7?3國外三種不同的管道加熱溶出裝置118

7?3?1德國聯合鋁業公司(VAW)的多管單流法溶出裝置118

7?3?2匈牙利多管多流溶出裝置120

7?3?3法國的單管預熱?高壓釜溶出裝置121

7?4我國拜耳法溶出技術的進步121

7?4?1蒸汽直接加熱的壓煮器溶出121

7?4?2管道化溶出技術研究122

7?5高壓水化學法127

7?5?1高壓水化學法的原理128

7?5?2高壓水化學法生產氧化鋁的工藝流程129

7?5?3高壓水化學法的改進和前景133

第8章溶出過程中結疤的生成與防治135

8?1結疤的形成及危害135

8?2結疤形成的物理化學137

8?3結疤的防治142

8?4結疤的清理146

第9章赤泥的分離和洗滌147

9?1概述147

9?2拜耳法赤泥漿液的特性148

9?3影響赤泥沉降分離的因素149

9?3?1礦物的形態149

9?3?2溶出漿液的稀釋濃度150

9?3?3稀釋漿液的溫度151

9?3?4黏度的影響151

9?3?5底流液固比152

9?3?6絮凝劑的使用152

9?4赤泥沉降設備157

9?4?1沉降槽157

9?4?2過濾機158

9?5赤泥洗滌效率的計算160

第10章鋁酸鈉溶液晶種分解162

10?1概述162

10?2鋁酸鈉溶液分解機理163

10?3鋁酸鈉溶液分解過程中晶粒的附聚165

10?3?1附聚的概念165

10?3?2影響附聚的因素165

10?3?3附聚效率的衡量166

10?3?4附聚動力學方程166

10?4鋁酸鈉溶液晶種分解過程中的二次成核171

10?4?1二次晶核形成機理171

10?4?2成核率172

10?4?3誘導期與二次成核173

10?5影響鋁酸鈉溶液分解的主要因素173

10?5?1分解原液的濃度和分子比的影響174

10?5?2溫度制度的影響176

10?5?3晶種數量和質量的影響177

10?5?4攪拌速度的影響179

10?5?5分解時間及母液分子比的影響179

10?5?6雜質的影響180

10?6添加劑對分解過程的影響180

10?7鋁酸鈉溶液分解工藝182

10?7?1鋁酸鈉溶液分解作業條件182

10?7?2鋁酸鈉溶液分解工序主要設備182

10?8關於砂狀氧化鋁生產工藝184

10?8?1國外砂狀氧化鋁生產發展概況185

10?8?2我國生產砂狀氧化鋁發展概況186

第11章氫氧化鋁的煅燒187

11?1氫氧化鋁煅燒過程的物理化學187

11?1?1氫氧化鋁煅燒過程的相變187

11?1?2氫氧化鋁煅燒過程中結構與性能的變化188

11?2氫氧化鋁煅燒工藝技術190

11?2?1傳統迴轉窯焙燒工藝190

11?2?2改進迴轉窯焙燒工藝191

11?2?3流態化焙燒工藝194

第12章分解母液的蒸發和一水碳酸鈉的苛化202

12?1概述202

12?2蒸發器的類型202

12?3單級蒸發203

12?4多級蒸發204

12?4?1多級蒸發過程204

12?4?2多級蒸發裝置的熱工計算204

12?5蒸發器的結垢和阻垢210

12?5?1雜質在母液中的結垢行為210

12?5?2蒸發過程的阻垢措施213

12?6蒸發設備構造214

12?7蒸發工藝的套用217

12?7?1蒸發工藝過程217

12?7?2國內外蒸發技術和裝置的套用218

12?8一水碳酸鈉的苛化219

12?8?1一水碳酸鈉苛化的原理219

12?8?2Na2O?CaO?CO2?Al2O3?H2O系平衡狀態圖221

12?8?3一水碳酸鈉苛化工藝221

第13章鹼石灰燒結法生產氧化鋁的原理和基本流程222

13?1燒結法的原理222

13?2燒結法的基本流程223

第14章鋁酸鹽爐料燒結過程的物理化學反應225

14?1概述225

14?2固相反應概念226

14?3燒結法熟料燒結的物理化學及相平衡227

14?3?1Na2CO3與Al2O3之間的相互作用227

14?3?2Na2CO3與Fe2O3之間相互作用228

14?3?3Na2CO3與Al2O3和Fe2O3間的相互作用229

14?3?4Na2CO3與SiO2間的相互作用229

14?3?5Na2CO3與Al2O3和SiO2間的相互作用230

14?3?6Na2CO3與Al2O3、Fe2O3、SiO2間相互作用230

14?3?7CaO與SiO2間的相互作用230

14?3?8CaO與Al2O3間的相互作用231

14?3?9CaO與Fe2O3相互作用232

14?3?10Na2CO3與CaO和SiO2間的相互作用232

14?3?11CaO與Al2O3及Fe2O3間的相互作用232

14?3?12Na2O·Al2O3·2SiO2及CaO間的相互作用232

14?3?13Na2O·Al2O3、Na2O·Fe2O3及2CaO·SiO2之間的相互作用233

14?3?14熟料配方234

14?4燒成溫度及燒成溫度範圍235

14?5熟料燒結236

14?5?1生料在燒結過程中的物理化學反應程式236

14?5?2關於生料加煤237

14?5?3關於石灰配料問題239

14?5?4熟料形成的熱化學239

第15章鋁酸鹽爐料燒結過程工藝241

15?1迴轉窯中熟料煅燒過程和熱工特性241

15?1?1煅燒過程241

15?1?2熟料窯的結圈問題242

15?1?3窯的熱工特性243

15?2熟料窯的發熱能力與窯的產能245

15?3熟料窯中物料的運動速度與窯的產能246

15?4熟料窯燒成制度247

第16章熟料溶出及赤泥分離249

16?1溶出過程的反應249

16?2熟料溶出時氧化矽的溶解250

16?2?1矽酸二鈣分解的特性250

16?2?2溶出時熟料中SiO2進入鋁酸鈉溶液的動力學251

16?3溶出副反應（二次反應）問題252

16?4溶出用溶液（調整液）中Na2CO3的作用253

16?5減少溶出副反應損失的措施及經驗254

16?6熟料中二價硫含量與濕磨溶出的關係255

16?7燒結法赤泥沉降性能256

第17章鋁酸鈉溶液的脫矽過程259

17?1概述259

17?2鋁酸鈉溶液中含水鋁矽酸鈉的析出259

17?2?1SiO2在鋁酸鈉溶液中的行為259

17?2?2含水鋁矽酸鈉在鹼溶液和鋁酸鈉溶液中的溶解度261

17?2?3影響含水鋁矽酸鈉析出過程的因素263

17?3鋁酸鈉溶液添加石灰的脫矽過程266

17?3?1添加石灰脫矽過程的機理266

17?3?2添加石灰脫矽過程的主要影響因素266

17?3?3從石灰脫矽渣中回收氧化鋁269

17?4鋁酸鈉溶液脫矽過程的工藝269

17?4?1蒸汽直接加熱一次脫矽與加石灰二次脫矽270

17?4?2間接加熱連續脫矽272

17?4?3鋁酸鈉溶液的深度脫矽273

17?4?4粗液兩段常壓脫矽工藝276

第18章鋁酸鈉溶液的碳酸化分解279

18?1碳酸化分解過程的原理279

18?1?1碳酸化分解過程中的鋁酸鈉溶液的結構279

18?1?2鋁酸鈉溶液碳酸化分解機理280

18?2影響碳分過程的主要因素283

18?2?1精液的成分與碳酸化深度（分解率）284

18?2?2原液分子比286

18?2?3二氧化碳氣體的純度、濃度和通氣時間287

18?2?4溫度288

18?2?5晶種290

18?2?6攪拌291

18?3碳分過程中氧化矽的行為291

18?4碳酸化分解率的連續控制294

18?5碳分過程的工藝295

第19章富礦燒結生產氧化鋁298

19?1富礦燒結工藝發展的意義298

19?1?1傳統燒結法的發展限制298

19?1?2富礦燒結工藝發展意義299

19?1?3富礦燒結需解決的問題300

19?2富礦的燒結300

19?2?1富礦熟料的燒結溫度301

19?2?2富礦熟料的鹼比302

19?2?3富礦熟料的鈣比303

19?2?4富礦熟料的主礦物304

19?2?5富礦熟料與普礦熟料成分的對比305

19?3富礦熟料的溶出305

19?3?1溶出液固比（L/S）對不加鈣富礦熟料溶出效果的影響306

19?3?2溶出時間對不加鈣富礦熟料溶出效果的影響306

19?3?3加鈣富礦熟料的溶出307

19?3?4溶出赤泥與沉降307

19?4溶出漿液的脫矽309

19?4?1富礦熟料溶出泥漿不分離加壓脫矽309

19?4?2加鈣富礦熟料溶出泥漿不分離加壓脫矽310

19?4?3不同晶種對溶出泥漿不分離加壓脫矽的影響311

19?4?4不同富礦熟料脫矽效果對比312

第20章關於我國氧化鋁工業的可持續發展313

20?1我國氧化鋁工業的發展方向313

20?2低成本處理我國中低品位鋁土礦合理工藝的討論314

20?2?1選礦拜耳法314

20?2?2石灰拜耳法316

20?2?3富礦燒結法317

20?2?4混聯法氧化鋁廠的改進與最佳化318

圖書前言

前言 我國鋁土礦資源特點是高鋁高矽的中低品位的一水硬鋁石礦，採用的生產方法是燒結法和聯合法，聯合法中的拜耳法（溶出溫度高，苛性鈉濃度大）也不同於國外處理三水鋁石型鋁土礦的拜耳法（溶出溫度低，苛性鈉濃度小），所以，我國氧化鋁生產與國外相比能耗高，成本高。 為此，多年來我國從事該領域的科研人員對鋁土礦的溶出過程、赤泥沉降性能和鋁酸鈉溶液的分解過程進行了大量的研究，不斷開發出適合我國鋁土礦資源特點的新成果、新技術，以降低我國氧化鋁生產成本，參與國際市場競爭。 東北大學氧化鋁研究室曾得到國家自然科學基金委員會、國家“十五”攻關項目、國家重點基礎研究規劃項目（973）和中國鋁業公司的支持，取得了一些研究成果，同時，一直跟蹤和關注國內外氧化鋁生產技術發展動態。因此，本書不僅系統地介紹了燒結法和拜耳法生產氧化鋁基本理論和工藝，還將我們多年來的研究成果和國內外生產氧化鋁新技術及發展動態進行了歸納和總結，融為一體，內容豐富而翔實，具有實用價值。本書是根據工礦企業技術人員和大學本科生教學的需要而編著的，全書共二十章。 本書由東北大學氧化鋁工藝與材料研究室畢詩文（第1、第2、第7、第10、第20章），于海燕（第3～第6章、第9章、第12章），楊毅宏（第8章、第13～第19章），翟秀靜（第11章）編著。全書由畢詩文和于海燕分別任主編和副主編，負責統一校閱定稿。 由於編者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請讀者給予批評指正。 編著者2005年11月於東北大學