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拜耳法


拜耳法 系奥地利拜耳 (K.J.Bayer) 1888 年发明。 于 其原理是用苛性钠 (NaOH) 溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝,得到铝酸钠溶液。溶液与残渣(赤泥) 分离后,降低温度,加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出 氢氧化铝,洗净,并在 950~1200℃温度下煅烧,便得氧化铝成品。析出氢 氧化铝后的溶液称为母液,蒸发浓缩后循环使用。 由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性 钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以要提供不同的溶出条件,主要是不同 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℃并添加石灰(3~7%)的条件下溶出。

图1

现代拜耳法的主要进展在于:①设备的大型化和连续操作;②生产过程的 自动化;③节省能量,例如高压强化溶出和流态化焙烧;④生产砂状氧化 铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图 1。 拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低,最低者每吨氧化 铝的能耗仅 3×106 千卡左右,碱耗一般为 100 公斤左右(以 Na2CO3 计)。 拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量,主要是矿石中的 SiO2 含 量, 通常以矿石的铝硅比, 即矿石中的 Al2O3 与 SiO2 含量的重量比来表示。 因 为 在 拜 耳 法 的 溶 出 过 程 中 , SiO2 转 变 成 方 钠 石 型 的 水 合 铝 硅 酸 钠 (Na2O?Al2O3?1.7SiO2?nH2O),随同赤泥排出。矿石中每公斤 SiO2 大约要 造成 1 公斤 Al2O3 和 0.8 公斤 NaOH 的损失。铝土矿的铝硅比越低,拜耳法 的经济效果越差。直到 70 年代后期,拜耳法所处理的铝土矿的铝硅比均大 于 7~8。由于高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少,如何利用其他类型 的低品位铝矿资源和节能新工艺等问题,已是研究、开发的重要方向。


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