氧化铝生产工艺

　　本书全面介绍了拜耳法和烧结法生产氧化铝的基本理论、工艺和新技术，总结和归纳了氧化铝研究领域的新成果，根据我国铝土矿资源状况，提出了我国氧化铝工业可持续发展的方向。 主要内容包括：世界和我国氧化铝工业的发展状况及我国铝土矿资源的特点；铝酸钠溶液特性、拜耳法和烧结法生产氧化铝的原理及其工艺；影响拜耳法生产氧化铝的溶出过程、赤泥沉降性能、晶种分解过程、蒸发过程和氢氧化铝焙烧过程的因素及工艺优化；烧结法熟料烧成、熟料浸出、铝酸钠溶液脱硅以及碳酸化分解等技术；拜耳法和烧结法生产氧化铝最新技术的开发与应用；我国氧化铝工业可持续发展的方向。 本书适合从事氧化铝生产的科研人员和工程技术人员阅读，也可作为有色冶金专业的大学本科生教材。

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第1章绪论1
11氧化铝工业的发展1
12我国氧化铝工业2
121我国氧化铝工业的发展2
122我国氧化铝生产所取得的主要技术成就3
123我国氧化铝工业存在的主要问题5
13氧化铝生产基本方法7
131电解炼铝对氧化铝的质量要求7
132氧化铝生产方法8
第2章铝土矿11
21铝土矿的化学组成及矿物组成11
22铝土矿矿石结构特点13
23世界铝土矿概况13
24我国铝土矿概况15
第3章铝酸钠溶液17
31na2oal2o3h2o系17
31130℃下的na2oal2o3h2o系17
312其他温度下的na2oal2o3h2o系19
313铝酸钠溶液中na2o与al2o3比值21
32铝酸钠溶液的稳定性22
33铝酸钠溶液的物理化学性质23
331铝酸钠溶液的密度23
332铝酸钠溶液的电导率23
333铝酸钠溶液的饱和蒸汽压24
334铝酸钠溶液的黏度25
335铝酸钠溶液的热容及热焓25
336氧化铝水合物在碱溶液中的溶解热26
34铝酸钠溶液结构27
341胶体说27
342络合离子说28
343水化离子说30
344缔合离子说30
第4章拜耳法的原理和基本工艺流程32
41拜耳法的原理32
42拜耳法的基本流程34
421原矿浆制备34
422高压溶出34
423溶出矿浆的稀释及赤泥的分离洗涤35
424晶种分解36
425氢氧化铝的分离与洗涤36
426氢氧化铝煅烧36
427种分母液的蒸发及一水苏打的苛化36
第5章铝土矿中氧化铝的溶出38
51液固多相反应38
52铝土矿的溶出性能及动力学40
521三水铝石型铝土矿40
522一水软铝石的溶出42
523一水硬铝石型铝土矿的溶出43
53氧化铝的溶出率、na2o损失率及赤泥产出率47
531氧化铝的溶出率47
532赤泥的产出率及碱耗48
54溶出过程的配料计算49
55影响铝土矿溶出过程的因素51
551溶出温度的影响51
552搅拌强度的影响52
553循环母液碱浓度的影响53
554配料分子比的影响53
555矿石细磨程度的影响55
556溶出时间的影响56
56铝土矿溶出过程的强化56
561铝土矿的预处理56
562溶出过程的添加剂60
第6章铝土矿中各种杂质在溶出中的行为65
61含硅矿物在溶出过程中的行为65
611硅矿物的溶出65
612铝酸钠溶液中硅矿物析出的平衡固相70
62含铁矿物在溶出过程中的行为73
621铁矿物在溶出过程中的行为73
622铝酸钠溶液中铁的存在形式78
623铁矿物对氧化铝溶出率的影响79
63含钛矿物在溶出过程中的行为79
631钛矿物与苛性碱溶液的反应79
632含钛矿物在溶出过程中的危害80
633消除tio2不良影响的措施81
64氧化钙和氧化镁在溶出过程中的行为85
641氧化钙与铝酸钠溶液的反应85
642溶出过程中添加cao的作用90
643石灰的作用机理92
644石灰的质量93
645mgo对一水硬铝石拜耳法溶出过程中的影响95
65含硫矿物在溶出过程中的行为96
651硫矿物与溶液的作用96
652含硫矿物在拜耳法生产中的危害98
653铝酸钠溶液的脱硫101
654铝酸钠溶液中硫化合物对结晶水合铝硅酸钠成分和结构的影响103
66有机物在溶出过程中的行为103
661有机物与溶液作用103
662有机物的清除107
第7章铝土矿溶出过程工艺109
71溶出技术的发展过程109
711单罐压煮器加热溶出109
712多罐串联连续溶出压煮器组110
713管道化溶出113
72管道化溶出技术的优越性116
721热耗116
722投资117
723生产操作和维护117
73国外三种不同的管道加热溶出装置118
731德国联合铝业公司(vaw)的多管单流法溶出装置118
732匈牙利多管多流溶出装置120
733法国的单管预热高压釜溶出装置121
74我国拜耳法溶出技术的进步121
741蒸汽直接加热的压煮器溶出121
742管道化溶出技术研究122
75高压水化学法127
751高压水化学法的原理128
752高压水化学法生产氧化铝的工艺流程129
753高压水化学法的改进和前景133
第8章溶出过程中结疤的生成与防治135
81结疤的形成及危害135
82结疤形成的物理化学137
83结疤的防治142
84结疤的清理146
第9章赤泥的分离和洗涤147
91概述147
92拜耳法赤泥浆液的特性148
93影响赤泥沉降分离的因素149
931矿物的形态149
932溶出浆液的稀释浓度150
933稀释浆液的温度151
934黏度的影响151
935底流液固比152
936絮凝剂的使用152
94赤泥沉降设备157
941沉降槽157
942过滤机158
95赤泥洗涤效率的计算160
第10章铝酸钠溶液晶种分解162
101概述162
102铝酸钠溶液分解机理163
103铝酸钠溶液分解过程中晶粒的附聚165
1031附聚的概念165
1032影响附聚的因素165
1033附聚效率的衡量166
1034附聚动力学方程166
104铝酸钠溶液晶种分解过程中的二次成核171
1041二次晶核形成机理171
1042成核率172
1043诱导期与二次成核173
105影响铝酸钠溶液分解的主要因素173
1051分解原液的浓度和分子比的影响174
1052温度制度的影响176
1053晶种数量和质量的影响177
1054搅拌速度的影响179
1055分解时间及母液分子比的影响179
1056杂质的影响180
106添加剂对分解过程的影响180
107铝酸钠溶液分解工艺182
1071铝酸钠溶液分解作业条件182
1072铝酸钠溶液分解工序主要设备182
108关于砂状氧化铝生产工艺184
1081国外砂状氧化铝生产发展概况185
1082我国生产砂状氧化铝发展概况186
第11章氢氧化铝的煅烧187
111氢氧化铝煅烧过程的物理化学187
1111氢氧化铝煅烧过程的相变187
1112氢氧化铝煅烧过程中结构与性能的变化188
112氢氧化铝煅烧工艺技术190
1121传统回转窑焙烧工艺190
1122改进回转窑焙烧工艺191
1123流态化焙烧工艺194
第12章分解母液的蒸发和一水碳酸钠的苛化202
121概述202
122蒸发器的类型202
123单级蒸发203
124多级蒸发204
1241多级蒸发过程204
1242多级蒸发装置的热工计算204
125蒸发器的结垢和阻垢210
1251杂质在母液中的结垢行为210
1252蒸发过程的阻垢措施213
126蒸发设备构造214
127蒸发工艺的应用217
1271蒸发工艺过程217
1272国内外蒸发技术和装置的应用218
128一水碳酸钠的苛化219
1281一水碳酸钠苛化的原理219
1282na2ocaoco2al2o3h2o系平衡状态图221
1283一水碳酸钠苛化工艺221
第13章碱石灰烧结法生产氧化铝的原理和基本流程222
131烧结法的原理222
132烧结法的基本流程223
第14章铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应225
141概述225
142固相反应概念226
143烧结法熟料烧结的物理化学及相平衡227
1431na2co3与al2o3之间的相互作用227
1432na2co3与fe2o3之间相互作用228
1433na2co3与al2o3和fe2o3间的相互作用229
1434na2co3与sio2间的相互作用229
1435na2co3与al2o3和sio2间的相互作用230
1436na2co3与al2o3、fe2o3、sio2间相互作用230
1437cao与sio2间的相互作用230
1438cao与al2o3间的相互作用231
1439cao与fe2o3相互作用232
14310na2co3与cao和sio2间的相互作用232
14311cao与al2o3及fe2o3间的相互作用232
14312na2o·al2o3·2sio2及cao间的相互作用232
14313na2o·al2o3、na2o·fe2o3及2cao·sio2之间的相互作用233
14314熟料配方234
144烧成温度及烧成温度范围235
145熟料烧结236
1451生料在烧结过程中的物理化学反应程序236
1452关于生料加煤237
1453关于石灰配料问题239
1454熟料形成的热化学239
第15章铝酸盐炉料烧结过程工艺241
151回转窑中熟料煅烧过程和热工特性241
1511煅烧过程241
1512熟料窑的结圈问题242
1513窑的热工特性243
152熟料窑的发热能力与窑的产能245
153熟料窑中物料的运动速度与窑的产能246
154熟料窑烧成制度247
第16章熟料溶出及赤泥分离249
161溶出过程的反应249
162熟料溶出时氧化硅的溶解250
1621硅酸二钙分解的特性250
1622溶出时熟料中sio2进入铝酸钠溶液的动力学251
163溶出副反应（二次反应）问题252
164溶出用溶液（调整液）中na2co3的作用253
165减少溶出副反应损失的措施及经验254
166熟料中二价硫含量与湿磨溶出的关系255
167烧结法赤泥沉降性能256
第17章铝酸钠溶液的脱硅过程259
171概述259
172铝酸钠溶液中含水铝硅酸钠的析出259
1721sio2在铝酸钠溶液中的行为259
1722含水铝硅酸钠在碱溶液和铝酸钠溶液中的溶解度261
1723影响含水铝硅酸钠析出过程的因素263
173铝酸钠溶液添加石灰的脱硅过程266
1731添加石灰脱硅过程的机理266
1732添加石灰脱硅过程的主要影响因素266
1733从石灰脱硅渣中回收氧化铝269
174铝酸钠溶液脱硅过程的工艺269
1741蒸汽直接加热一次脱硅与加石灰二次脱硅270
1742间接加热连续脱硅272
1743铝酸钠溶液的深度脱硅273
1744粗液两段常压脱硅工艺276
第18章铝酸钠溶液的碳酸化分解279
181碳酸化分解过程的原理279
1811碳酸化分解过程中的铝酸钠溶液的结构279
1812铝酸钠溶液碳酸化分解机理280
182影响碳分过程的主要因素283
1821精液的成分与碳酸化深度（分解率）284
1822原液分子比286
1823二氧化碳气体的纯度、浓度和通气时间287
1824温度288
1825晶种290
1826搅拌291
183碳分过程中氧化硅的行为291
184碳酸化分解率的连续控制294
185碳分过程的工艺295
第19章富矿烧结生产氧化铝298
191富矿烧结工艺发展的意义298
1911传统烧结法的发展限制298
1912富矿烧结工艺发展意义299
1913富矿烧结需解决的问题300
192富矿的烧结300
1921富矿熟料的烧结温度301
1922富矿熟料的碱比302
1923富矿熟料的钙比303
1924富矿熟料的主矿物304
1925富矿熟料与普矿熟料成分的对比305
193富矿熟料的溶出305
1931溶出液固比（l/s）对不加钙富矿熟料溶出效果的影响306
1932溶出时间对不加钙富矿熟料溶出效果的影响306
1933加钙富矿熟料的溶出307
1934溶出赤泥与沉降307
194溶出浆液的脱硅309
1941富矿熟料溶出泥浆不分离加压脱硅309
1942加钙富矿熟料溶出泥浆不分离加压脱硅310
1943不同晶种对溶出泥浆不分离加压脱硅的影响311
1944不同富矿熟料脱硅效果对比312
第20章关于我国氧化铝工业的可持续发展313
201我国氧化铝工业的发展方向313
202低成本处理我国中低品位铝土矿合理工艺的讨论314
2021选矿拜耳法314
2022石灰拜耳法316
2023富矿烧结法317
2024混联法氧化铝厂的改进与优化318
参考文献322