氧化铝的工业生产及α片状氧化铝的制备方法.ppt

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1、氧化铝的工业生产及α片状氧化铝的制备方法报告人：蒋周青时间：2011年12月目录一、氧化铝产业的基本介绍二、拜耳法生产氧化铝技术三、片状α氧化铝的制备方法本报告基本结构四、总结一、氧化铝的工业生产1、Al2O3体系1）Al2O3是地壳内含量仅次于SiO2的氧化物。2）Al2O3主要形成长石、云母等铝硅酸盐矿物。3）Al2O3的天然矿物原料——铝土矿。4）工业用Al2O3主要由铝土矿经冶炼工艺获取。性质：氧化铝外观为白色粉末，结晶状态为六方晶体结构；氧化铝是典型的两性氧化物，不溶于水，可溶于无机酸和碱

2、性溶液，由于其结晶形式不同，在酸、碱溶液中的溶解度及溶解速度也不同。氧化铝有7种同素异构体，如：α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3、θ-Al2O3、K-Al2O3、δ-Al2O3。而常见稳定结构的氧化铝主要是α-Al2O3、γ-Al2O3。α-Al2O3性质稳定，熔点2050℃，沸点2900℃，比重3.9-4.0g/cm3。2、氧化铝工业1）铝工业问世以来就以很高的速度发展。目前铝产量居有色金属之首仅此于钢铁，2003年世界原铝产量超过2800万吨。2）冰晶石—氧化铝熔体

3、电解任然是目前生长金属铝的唯一方法，铝生产包括从铝矿石中生产氧化铝以及电解铝两个主要过程。每生产1吨金属铝消耗近2吨氧化铝，铝的需求带动了氧化铝的迅速发展。3）氧化铝生产方法大致可以分为四类：碱法、酸法、酸碱联合法和热法。目前用于工业生产的几乎全属于碱法，而碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和拜耳—烧结联合法。国外主要采用较为节能的拜耳法，而我国基本采用耗能较大的烧结法。铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的矿石原料，其氧化铝含量变化很大从40%一下到70%以上不等。铝土矿中的氧化铝主要以三水铝石[Al(

4、OH)3],一水软铝石[γ-Al(OH)]及一水硬铝石[α-AlO(OH)]状态存在。铝土矿质量取决于其中氧化铝的存在矿物形态和有害杂质含量。a铝土矿的硅铝比；b铝土矿的氧化铝含量；c铝土矿的矿物类型（对氧化铝溶出性能影响很大）三水＞一水软＞一水硬表1铝土矿类型铝土矿的储量：全世界为245亿吨，可满足今后150年需要，80%集中在几内亚、澳大利亚、巴西、加勒比地区、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，多数为三水铝石型矿。我国的铝土矿资源还比较丰富，分布较广主要在山西、河南、贵州、广

5、西和山东。但是我国铝土矿的特点是高硅、高铝和低铁，绝大数主要为一水硬铝石，矿石中铝硅比在4~7之间。福建、河南和广西有少量的三水铝石型铝土矿。这为种组成结构给实际工业炼铝带来很大的麻烦。二、拜耳法制备氧化铝典型厂生产方法铝土矿类型数据年份综合能耗/(GJ/tAo)山东铝厂烧结法一水硬铝石200237.34郑州铝厂混联法一水硬铝石200230.69山西铝厂混联法一水硬铝石200233.20苹果铝厂拜耳法一水硬铝石200213.68法国铝厂拜耳法三水铝石+一水软铝石200213.48宾加拉（奥）拜耳法三

6、水铝石200211.17圣.尼古拉（希）拜耳法一水软铝石200214.59施塔德（法）拜耳法三水铝石20029.57表2国内外氧化铝长能耗对比所谓的拜耳法是因为是它是K.J.拜耳在1889-1892年提出而得名的，一百年来它已经有了许多改进，但仍然习惯地沿用着拜耳法这外名字。拜耳法用在处理低硅铝土矿，特别是用在处理三水铝石型铝土矿时，流程简单，作业方便，产品质量高，其经济效果远非其它方法所能比美，目前全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上是用拜耳法生产的。1.铝土矿粉末+氢氧化钠溶液160-17

7、0℃，304-405kPa铝酸钠（溶液）+杂质（沉淀）反应式：（1）Al2O3+2NaOH→2NaAlO2（铝酸钠）+H2O+杂质（以Fe2O3为主—赤泥）2.铝酸钠溶液+H2O（稀释）降温，降压（101.325kPa）加氢氧化铝晶核（晶种）搅拌、结晶的Al（OH）3反应式：NaAlO2+H2O→Al(OH)3+NaOH(可循环使用)反应方程式：拜耳法基本原理：（l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，（Na2O与Al2O3摩尔比由

8、1.8可变到6）即种分过程。（2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。交替使用这两个过程，就能够每处理一批矿石便得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。三.片状α氧化铝的制备片状氧化铝是一种新型特种氧化铝和重要的粉体材料，具有六角形片状的结构特征，并具有较小的厚度与较大的径厚比。这些特征使其不仅具备普通氧化铝的优良性能，而且还获得了适中的表面活性、良好的附着性及显著的屏蔽效应等特殊性能。因此片状α-Al2O3粉末在工业上得到了广泛的应