拜尔法氧化铝生产计算手册

拜耳法生产氧化铝工艺流程简介拜耳法适于处理高品位铝土矿,这是用苛性碱溶液在一定的温度下溶出铝土矿中的氧化铝的生产方法,具有工艺简单、产品纯度高、经济效益好等优点。

基本原理拜耳法的基本原理有两个。

一个是铝土矿的溶出；一个是铝酸钠溶液的分解。

溶出是用苛性碱溶液在一定的条件下（加石灰、碱浓度、温度、时间及搅拌等）溶出铝土矿中的氧化铝，反应为Al2O3·H2O+2NaOH=2NaAlO2+2H2OAl2O3·3H2O+2NaOH=2NaAlO2+4H2OSiO2+NaOH+NaAlO2=Na2O·Al2O3·2SiO 2·2H2O+H2O一水铝石或三水铝石溶解形成铝酸钠进入碱液中,而其它杂质不进入溶液中,呈固相存在,称赤泥。

三水铝石（Al2O3·3H2O）的溶解温度为105℃，一水硬铝石（α－Al2O3·H2O）为220℃,一水软铝石(γ－Al2O3·H2O)为190℃。

分解是利用NaAlO2溶液在降低温度、加入种子及搅拌的条件下析出固相Al(OH)3,分解反应为NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH 种子即为Al(OH)3,加入量(以Al2O3量计算)为溶液中Al2O3含量的一倍以上;温度控制为从75℃降到55℃;搅拌时间为60h左右。

所得Al(OH)3再经焙烧脱水变成Al2O3;并使Al2O3晶型转变,满足铝电解的要求,焙烧反应为Al2O3·3H2O 225℃γ－Al2O3·H2O + 2H2Oγ－Al2O3·H2O 500℃γ－Al2O3 + H2Oγ－Al2O3 900～1200℃α－Al2O3工艺流程及主要技术条件拜耳法的生产工艺主要由溶出、分解和焙烧三个阶段组成。

全流程主要加工工序为：矿石的破碎、均化及湿磨、高温高压溶出、赤泥分离洗涤、叶滤、种子分解、母液蒸发及氢氧化铝焙烧。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟拜耳法生产氧化铝所谓“拜耳法”系奥地利化学家K·J·Bayer 于1887 年发明的处理优质铝土矿制取氧化铝的一种方法。

拜耳法就是用含有大量游离苛性碱的循环母液处理铝土矿，溶出其中的氧化铝得到铝酸钠溶液，往铝酸钠溶液中添加氢氧化铝晶种，经过一定时间的搅拌分解就可以析出氢氧化铝，分解母液经蒸发后用于溶出下一批铝土矿。

拜耳法生产中经常用到苛性比、硅量指数、循环效率、晶种系数等概念。

拜耳法就是用碱溶出铝土矿中的氧化铝。

工业上把溶液中以NaAlO2 和NaOH 形式存在的Na2O 叫做苛性碱（记作Na2Ok），以Na2CO3 形式存在的Na2O 叫做碳酸碱（记作Na2Oc），以Na2CO4 形式存在的Na2O 叫做硫酸碱（记作Na2O），所有形态的碱的总和称做全碱（记作Na2Ot）。

苛性比就是铝酸钠溶液中的Na2Ok 与Al2O3 的摩尔比，记作αko。

美国习惯用铝酸钠溶液中的Al2O3 与Na2Ok 的质量比表示，符号A/N。

硅量指数指铝酸钠溶液中的Al2O3 与SiO2 含量的比，符号A/S。

循环效率指铝酸钠溶液中的1t Na2O 在一次拜耳法循环中产出的Al2O3 的量（t），用E 表示。

它表明碱的利用率的高低。

晶种系数（种子比）指添加晶种氢氧化铝中的Al2O3 数量与分解原液中的Al2O3 数量之比。

分解离指分解出氢氧化铝中的Al2O3 数量占精液中所含Al2O3 数量之比。

计算式为：η=（1－αa/αm）×100%式中αa，αm-分别表示分解精液和分解母液的苛性比值。

拜耳法生产包括四个过程：（1）用αk=3.4的分解母液溶出铝土矿中的氧化铝，使溶出液的αk=1.6～1.5；（2）稀释溶出液，洗涤分离出精制铝酸溶液（精液）；（3）精液加晶种分解；（4）分解母液蒸发浓缩至苛性碱的浓度达到溶出要求（230～280g/L）。

拜耳法生产氧化铝的工艺流程如图1 所示。

拜耳法生产氧化铝工艺流程简介拜耳法适于处理高品位铝土矿,这是用苛性碱溶液在一定的温度下溶出铝土矿中的氧化铝的生产方法,具有工艺简单、产品纯度高、经济效益好等优点。

基本原理拜耳法的基本原理有两个。

一个是铝土矿的溶出；一个是铝酸钠溶液的分解。

溶出是用苛性碱溶液在一定的条件下（加石灰、碱浓度、温度、时间及搅拌等）溶出铝土矿中的氧化铝，反应为Al2O3〃H2O+2NaOH=2NaAlO2+2H2OAl2O3〃3H2O+2NaOH=2NaAlO2+4H2OSiO2+NaOH+NaAlO2=Na2O〃Al2O3〃2SiO 2〃2H2O+H2O一水铝石或三水铝石溶解形成铝酸钠进入碱液中,而其它杂质不进入溶液中,呈固相存在,称赤泥。

三水铝石（Al2O3〃3H2O）的溶解温度为105℃，一水硬铝石（α－Al2O3〃H2O）为220℃,一水软铝石(γ－Al2O3〃H2O)为190℃。

分解是利用NaAlO2溶液在降低温度、加入种子及搅拌的条件下析出固相Al(OH)3,分解反应为NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH 种子即为Al(OH)3,加入量(以Al2O3量计算)为溶液中Al2O3含量的一倍以上;温度控制为从75℃降到55℃;搅拌时间为60h左右。

所得Al(OH)3再经焙烧脱水变成Al2O3;并使Al2O3晶型转变,满足铝电解的要求,焙烧反应为Al2O3〃3H2O 225℃γ－Al2O3〃H2O + 2H2Oγ－Al2O3〃H2O 500℃γ－Al2O3 + H2Oγ－Al2O3 900～1200℃α－Al2O3工艺流程及主要技术条件拜耳法的生产工艺主要由溶出、分解和焙烧三个阶段组成。

全流程主要加工工序为：矿石的破碎、均化及湿磨、高温高压溶出、赤泥分离洗涤、叶滤、种子分解、母液蒸发及氢氧化铝焙烧。

铝矿石进厂后经破碎、均化、贮存，碎矿石送下一工序湿磨。

本工序的目的是使铝矿石破碎至≤15㎜粒度，并且使化学成分均匀地向湿磨供料，控制指标是：每7天的供矿量加权平均值A/S波动在±0.5范围内。

第一章：设计任务书1、云南文山铝业有限公司铝土矿平均品位表1—1铝土矿的化学组成（%）2、石灰的化学组成（%）表1—2石灰的化学组成（%）3、设计年产能：80万吨砂状氧化铝4、设计生产工艺：拜耳法生产工艺第二章技术条件及经济指标2.1原料工序原料工序的技术条件和工艺指标如下表2-1。

表2-1 原料工序技术条件和工艺指标工艺条件技术指标Al2O3含量≥50%A/S（10天内平均波动）±0.2矿石块度≤30mm铝矿石附水率≤5%2.2溶出工序A)铝土矿的理论溶出率和实际溶出率Al2O3的理论溶出率：理论上矿石中可以溶出的Al2O3量（扣除不可避免的化学损失）与矿石中的Al2O3量之比称为Al2O3的理论溶出率（η理）。

Al2O3的实际溶出率：在溶出时，实际溶出的Al2O3量与矿石中的Al2O3量之比称为Al2O3的实际溶出率（η实）。

根据表1-1的数据，该铝土矿的铝硅比：A/S＝55.22÷7.34＝7.523，故理论溶出率：η理＝ASA-×100%＝22.5534.722.55-×100%＝ 86.708%实际溶出率：η实＝矿赤矿)/ () /()/(SAS ASA-×100%＝523.741 .1523.7-×100%＝81.257%式中：η理——理论溶出率，%；η实——实际溶出率，%；Al2O3——铝矿石中Al2O3的百分含量，%；SiO2——铝矿石中SiO2的百分含量，%；（A/S）矿——铝矿石中的铝硅比；（A/S）赤——赤泥中的铝硅比；B）溶出温度温度是影响溶出过程最主要的因素。

随着温度的升高，氧化铝在碱溶液中的溶解度增大，溶出反应速度以及碱溶液与反应产物的扩散速度也增加，当其它溶出条件相同时，提高溶出温度总时使溶出速度加快，溶出设备产能显著提高。

本设计溶出温度定为280℃。

溶出温度对赤泥A/S 的影响如下图2-1。

图2-1溶出温度对赤泥A/S 的影响C ）循环母液碱浓度及岢性比值[24]循环母液的岢性碱浓度愈高，其未饱和程度愈大，氧化铝溶出速度及产能越大，得到的溶出液岢性比值越低，碱的循环效率也越高。

氧化铝指标实用手册一、生产概况介绍氧化铝生产实质上是利用氧化铝自身性质将铝土矿中的氧化铝与杂质进行分离的过程，其自身性质是由奥地利人K·J·Bayer（拜耳）于1889～1892年发现的并申报了专利，专利的主要内容就是我们所用拜耳法的生产原理：铝土矿中的氧化铝和苛性碱溶液在高温高压条件下反应生成铝酸钠溶液，铝酸钠溶液在降温、加晶种、搅拌条件下分解析出氢氧化铝。

化学方程式如下：Al2O3·H2O+2NaOH+aq 2NaAl(OH)4+aq 完成铝土矿中氧化铝和苛性碱溶液反应的生产工序就是溶出，它实现了铝土矿中的氧化铝与杂质分离进入铝酸钠溶液的目的；沉降车间的主要任务就是将溶出后铝酸钠浆液中的溶液与赤泥实现彻底分离：溶出后矿浆含有100g/l左右杂质通过分离沉降洗涤、沉降槽溢流通过叶滤机变成浮游物≤15mg/l的铝酸钠精液送种分系统，沉降槽底流通过压滤机变成含水率≤35%的滤饼赤泥外排；分解析出氢氧化铝后的母液送蒸发车间经过蒸发器组以提高母液Nk浓度，从而与铝土矿中的氧化铝进行下一批溶出反应。

二、指标概念介绍Nc AO001865.00009.000144Nk .025.0+++1、铝酸钠溶液浓度指标：1) 苛（性）碱浓度(Nk)：单位体积铝酸钠溶液中与氧化铝反应生成铝酸钠的Na 2O 和以游离的NaOH 形态存在的Na 2O 的质量。

单位：g/l2) 碳碱浓度(Nc)：单位体积铝酸钠溶液中以游离的Na 2CO 3形态存在的Na 2O 的质量。

单位：g/l3) 全碱浓度（Nt ）：单位体积铝酸钠溶液中以苛碱和碳碱形式存在的Na 2O 的总质量。

单位：g/l4) 氧化铝浓度（AO ）：单位体积铝酸钠溶液中与苛性碱反应生成铝酸钠的Al 2O 3质量。

单位：g/l2、铝酸钠溶液性质指标：1) 苛性比值（αk ）：铝酸钠溶液中所含苛性碱和氧化铝的摩尔比，它相等于苛性碱和氧化铝的浓度比乘以系数1.645。

拜耳法生产氧化铝工艺设计计算拜耳法生产氧化铝工艺设计计算 1 目的与要求通过工艺设计计算，对氧化铝生产工艺工艺流程有更深入全面的了解，培养和训练学生具备解决复杂的工艺问题、管理氧化铝生产、进行物料平衡计算的能力。

在进行冶金计算之前，必须收集有关现场数据，以便于具体计算。

为了计算的方便，下面的物料平衡计算按生产1吨氧化铝为基准进行。

2 主要生产技术指标的选择01)产品为一级氧化铝(国标):含量不低于。

本设98.6AlO0230计取为。

99000) 2)铝土矿的化学组成(表1 铝土矿成分表AlOCOFeOSiOHOTiO成分其他合计附着水 232232220 067.40 11.08 5.45 4.20 10.77 0.52 0.58 100 0.9003)石灰的化学组成()表2 石灰石的成分表成分 AlOCOSiO 其他合计 CaO 2322087.56 3.8 3.27 5.19 0.18 100 0004)氧化铝实际溶出率:89.09，总回收率:87。

0005)石灰添加量占干铝土矿量的8。

06)碱耗: 53kg/t,AlO23补碱组成表3 补碱成分表NaONaOCO成分 2k2c2g/L 438.8 7.2 5.13密度=1440 kg/m7)循环母液的组成表4 循环母液的成分成分 NaOAlONaOCONaO2k232c22Tg/L 240 135.13 20 14.19 2603密度=1358 kg/m,,3K8)稀释后的铝酸钠溶液组成表 5 铝酸钠溶液成分成分 NaONaOCOAlO2k2c223g/L 160 181.52 11.04 7.833g/cm 密度=1315,,1.48K9)沉降分离底流，末次洗涤槽底流。

LS,3.0LS,1.010)弃赤泥液相中的含量(浓度):。

NaO2.25gL211)溶出后赤泥的，。

AS,1.35NS,0.3012) 溶出过程浓缩率:。

80013)晶种分解中种子比为3.0，种子附水率为，分离后氢18.00氧化铝浆液的。

氧化铝生产工艺及计算第一章氧化铝生产方法简介氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。

但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。

碱法生产氧化铝的基本过程如下：焙烧3图1：碱法生产氧化铝基本过程碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和联合法等多种流程。

拜耳法是直接用含有大量游离NaOH的循环母液处理铝矿石，以溶出其中的氧化铝而获得铝酸钠溶液，并用加晶种搅拌分解的方法，使溶液中的氧化铝以Al(OH)3状态结晶析出。

种分母液经蒸发后返回用于浸出另一批铝矿石。

矿石中的主要杂质SiO2是以水合铝硅酸钠（Na2O•Al2O3•1.7SiO2•nH2O）的形式进入赤泥，造成Al2O3和Na2O的损失。

因此，拜耳法适合处理高品位铝矿，铝硅比A/S 大于9。

烧结法是将铝矿石配入石灰石（或石灰）、苏打（含有Na2CO3的碳分母液），在高温下烧结得到含固体铝酸钠的物料，用稀碱溶液溶出熟料便得到铝酸钠溶液。

经脱硅后的纯净铝酸钠溶液用碳酸化分解法使溶液中的氧化铝呈Al(OH)3析出。

碳分母液经蒸发后返回用于配制生料浆。

矿石中的主要杂质SiO2是以原硅酸钙（2CaO•SiO2）的形式进入赤泥，不会造成Al2O3和Na2O的损失。

因此，烧结法适合处理高硅铝矿，铝硅比A/S可以为3-5。

拜耳－烧结联合法兼有拜耳法和烧结法流程，兼收了两个流程的优点，获得更好的经济效果。

它适合处理A/S为6-8的中等品位铝矿。

由于流程较复杂，只有生产规模较大时，采用联合法才是可行和有利的。

酸法是用硝酸、硫酸、盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应的铝盐的酸性水溶液。

然后使这些铝盐成水合物晶体（蒸发结晶）或碱式铝盐（水解结晶）从溶液中析出，亦可用碱中和这些铝盐的水溶液，成氢氧化铝析出，煅烧后得无水氧化铝。

酸法适合处理高硅低铁铝矿，如粘土、高岭土等。

但它的缺点是耐酸设备昂贵，酸的回收困难，从溶液中除铁也困难。

酸碱联合法是先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，再用碱法（拜耳法）处理。

拜耳法生产氧化铝过程的碳排放核算摘要：随着全球气候变化问题日益严重，减少碳排放已成为各国政府和企业的重要任务。

氧化铝作为一种重要的工业原料，在生产过程中会产生大量的碳排放。

拜耳法生产氧化铝是一种广泛应用的方法，但其生产过程中产生的碳排放也需要得到准确核算和管理。

本文旨在探讨拜耳法生产氧化铝过程的碳排放核算，为行业内的碳减排提供理论依据和技术支持。

关键词：拜耳法；氧化铝；碳排放引言：近年来，全球气候变化问题已成为国际社会关注的焦点。

二氧化碳等温室气体的过量排放被认为是导致气候变化的主要原因之一，因此，减少碳排放已经成为各国政府和企业的重要任务。

氧化铝是一种重要的工业原料，广泛应用于建筑、交通、航空航天等领域。

拜耳法是生产氧化铝的主要方法，具有生产效率高、能耗低等特点，但同时也存在较高的碳排放问题，基于此，本文的研究存在实际和理论意义。

一、拜耳法生产氧化铝过程及其碳排放来源拜耳法是一种生产氧化铝的工业过程。

氧化铝广泛应用于各种工业领域，如冶金、陶瓷、电子和航空航天等。

拜耳法生产氧化铝的过程大致分为矿石准备、拜耳法分解、过滤与洗涤、煅烧、冷却与包装。

首先，将开采的铝土矿（主要成分为铝硅酸盐）进行粉碎、清洗，以去除杂质。

在拜耳法分解阶段，将铝土矿与氢氧化钠溶液混合，在一定的温度和压力下，通过分解铝硅酸盐来提取氧化铝。

分解后的固体产物经过过滤和洗涤，以去除残留的钠盐和杂质。

将得到的氧化铝进行高温煅烧，进一步去除杂质，得到纯净的氧化铝。

最后，将煅烧得到的氧化铝进行冷却，然后进行包装。

在拜耳法生产氧化铝的过程中，碳排放主要来自于能源消耗、矿石处理、煅烧过程。

生产氧化铝需要大量能源，通常来源于化石燃料，如煤、石油和天然气。

这些燃料的燃烧会产生大量的二氧化碳排放。

矿石的粉碎、清洗和加热处理过程中，设备的运行和加热都会产生一定的碳排放。

在氧化铝的煅烧过程中，高温燃烧会产生大量二氧化碳排放。

二、拜耳法生产氧化铝过程中的碳排放特性拜耳法生产氧化铝需要大量的能源，主要来源于化石燃料。