氧化铝生产工艺教学.ppt

拜耳法生产氧化铝 铝土矿溶出动力学步骤 反应物向矿物表面的内扩散； 表面吸附； 化学反应； 解吸； 向外扩散。 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 Thank You! 结疤生成的温度： 100~160℃生成钠硅渣和少量的钙钛渣； 160~220℃生成钙钛渣和少量的钠硅渣； 220~280℃生成钙钛渣、钠硅渣、钙钛渣、磷酸钙和赤铁矿。 影响结疤生成的因素： 矿浆矿物组成：矿浆矿物组成不同，生成的结疤不同。 温度：升温过程，低温段（100-180℃）结疤轻微，高温段（180-265 ℃）有结疤；溶出阶段结疤严重。停留罐技术适合我国铝土矿的溶出特点。矿浆加热管道两侧介质温差增大催进结疤的生长；矿浆温度升高，还使结疤结晶逐渐致密和牢固。 石灰添加量：不同温度段，石灰添加量对结疤的生成规律不同。165-210 ℃ ，结疤生成速度随石灰添加量增加而减少；245~280℃增加石灰量使钛结疤的生成速度加快。 矿浆Al2O3浓度：矿浆Al2O3浓度增加，结疤速度增加。结疤主要以水合铝硅酸钠为主。 结疤的危害：主要是使热交换设备的传热系数下降，能耗升高，造成生产成本增加。当加热面的结疤厚达1 mm 时，为达到相同的加热效果，必须增加一倍的传热面积，或者相应地提高热介质温度。结疤能直接影响生产工艺、技术经济指标。 结疤的防治：预脱硅为主，保持矿浆的良好流动状态。预脱硅就是在高压溶出之前，将原矿浆在90℃以上搅拌6-10h，使大部分SiO2在高压溶出前的预热阶段成为水合铝硅酸钠结晶析出。是减轻溶出器和管道结疤的有效途径。 影响预脱硅效果的因素： 含硅矿物活性：含活性SiO2低的铝土矿溶出过程脱硅效果差，必须进行预脱硅。 含硅矿物种类：含硅矿物不同，预脱硅性能差别很大。国外铝土矿一般在95℃，8h条件下，顶脱硅率达75-80％。而我国只有山西铝土矿可以达到较高的顶脱硅率。 铝土矿含量：预脱硅时，矿浆中铝土矿含量越高产生的脱硅产物晶种就越多，较多的晶种，会使脱硅过程加快。 温度：脱硅初期温度越高，脱硅速度越快。随着预脱硅时间的延长，脱硅温度的影响减小。 常压预脱硅试验结果 75-80 4-8 100 山西矿 8.52 24.2 4-6 90-95 河南矿 25.9 34.8 5-8 90-95 平果矿 5.2-8.7 31.8-38.8 4-8 105 贵州矿 5 34 8 100 贵州矿 4.5 26.5-31 4-5 95 贵州矿 脱钛率/% 脱硅率/% 时间/h 温度/℃ 矿石 * * L/O/G/O 铝土矿溶出动力学 流体反应物在主流体中通过固体颗粒表面的扩散层的传质 流体反应物在固体表面的吸附 在固体表面上发生的化学反应 流体产物由固体表面上的解吸，并通过固体产物层向流体的扩散 液固多相反应 铝土矿的溶出过程：铝土矿与碱液的反应属于复杂的液-固多相反应 含氧化铝矿物的表面被含大量游离NaOH的循环母液所浸润 含氧化铝矿物与OH-相互作用生成铝酸钠 铝酸根离子通过在矿物表面上生成的扩散层扩散到整个溶液中去，而OH-通过扩散层扩散到矿物的表面上来，使反应继续下去 2.2铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 Al OOH 反应的控制步骤：由最慢的步骤决定着整个反应过程的速度 铝土矿溶出动力学 三水铝石型铝土矿 K—常数 A—表面积，m2 CNaOH—苛性碱浓度,% T—溶出温度,K 一水软铝石型铝土矿 K—常数 A—表面积，m2 CNaOH—苛性碱浓度,% T—溶出温度,K 表观活化能81.93kJ/nol 表观活化能71.48kJ/nol 　反应物变成活化状态比活化状态变成生成物要快得多，即活化能越小，反应速度越快，活化能越大，反应速度越慢，因此活化能可以作为判断多相反应控制步骤的一个重要参数，一般扩散控制活化能小于13kJ/mol，混合控制为20-34kJ/mol，而化学反应控制活化能大于40kJ/mol，这是因为化学反应需要在反应物化学键完全断裂和形成新化学键的情