拜耳法(稀釋的目的)

冶金學(xué)——鋁冶金學(xué)鋁冶金學(xué)緒論氧化鋁生產(chǎn)金屬鋁生產(chǎn)鋁電解用原材料制備鋁電解過(guò)程機(jī)理鋁電解生產(chǎn)過(guò)程原鋁的精煉拜耳法生產(chǎn)氧化鋁燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁鋁的性質(zhì)和用途煉鋁原料鋁的生產(chǎn)方法下一頁(yè)鋁土礦的化學(xué)成分和主要礦物成分鋁礦石生產(chǎn)氧化鋁純氧化鋁電解制鋁原鋁精煉鋁錠拜耳法燒結(jié)法拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法3.鋁的生產(chǎn)方法鋁冶金學(xué)緒論氧化鋁生產(chǎn)金屬鋁生產(chǎn)拜耳法燒結(jié)法拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法鋁的性質(zhì)和用途煉鋁原料鋁的生產(chǎn)方法第二章

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁拜耳法生產(chǎn)氧化鋁基本原理拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝流程拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工序30℃60℃200℃ADCB1020Na2O％Al2O3/％拜耳法循環(huán)圖αK＝3.40αK＝1.654020高壓溶出溶出礦漿稀釋和赤泥分離洗滌晶種分解氫氧化鋁分離、洗滌、焙燒分解母液的蒸發(fā)與碳酸鈉的苛化預(yù)處理浸出提取稀釋礦漿拜耳法工藝流程圖主要工序稀釋礦漿高壓溶出為什么補(bǔ)充苛性堿為什么添加石灰各組分的行為氧化鋁水合物氧化硅氧化鐵氧化鈦氧化鈣、氧化鎂影響鋁土礦溶出過(guò)程的主要因素主要的影響因素如下：（1）溶出溫度（2）循環(huán)母液堿濃度和苛性比（3）礦石粒度（4）攪拌強(qiáng)度（5）石灰添加量結(jié)疤現(xiàn)象結(jié)疤的形成結(jié)疤的危害結(jié)疤的清除蒸氣直接加熱的高壓溶出器組

高壓溶出各元素的溶出行為溶出礦漿稀釋為什么要稀釋？為什么用洗液稀釋？赤泥洗滌葉濾稀釋礦漿鋁酸鈉溶液的晶種分解晶種分解的機(jī)理晶種分解影響因素晶種分解設(shè)備晶種分解的主要影響因素晶種分解的主要影響因素有：1.分解原液濃度和苛性比值2.分解溫度3.晶種數(shù)量和品質(zhì)4.分解時(shí)間和母液苛性比5.攪拌速度6.雜質(zhì)的影響空氣攪拌分解槽示意圖

MIG型種分槽結(jié)構(gòu)示意圖高壓溶出溶出礦漿稀釋和赤泥分離洗滌晶種分解氫氧化鋁洗滌、焙燒分解母液的蒸發(fā)與碳酸鈉的苛化分解母液蒸發(fā)的目的碳酸鈉苛化的目的碳酸鈉苛化的方法稀釋礦漿拜耳循環(huán)高壓溶出溶出礦漿稀釋晶種分解分解母液的蒸發(fā)稀釋礦漿30℃60℃200℃ADCB1020Na2O％Al2O3/％拜耳法循環(huán)圖αK＝3.40αK＝1.654020拜耳法——主要內(nèi)容基本原理工藝流程：主要工序：原因、方法高壓溶出：各組分行為、添加石灰、苛性堿的原因、結(jié)疤現(xiàn)象溶出礦漿稀釋、赤泥洗滌：晶種分解：機(jī)理氫氧化鋁分離、洗滌、焙燒分解母液的蒸發(fā)與碳酸鈉的苛化總結(jié)鋁的主要物理性質(zhì)鋁是銀白色的金屬，具有良好的延展性(1)熔點(diǎn)99.996%的純鋁熔點(diǎn)為933K（660℃）。工業(yè)純鋁的最終凝固點(diǎn)575℃。(2)沸點(diǎn)鋁的沸點(diǎn)是2467℃。(3)熔化熱和熔化熵鋁的熔化熱在933K時(shí)為1070.21KJ/mol。熔化熵為11.5J/（mol·k）。(4)導(dǎo)熱系數(shù)（或?qū)崧剩┕腆w鋁在室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)為（2.35~2.37）×10-2W/（m·k）。

(5)熱膨脹系數(shù)99.99%精鋁凝固時(shí)的體積收縮率為6.5%。(6)密度鋁的實(shí)際密度值為2.6966~2.6988g/cm3。(7)導(dǎo)電性高純鋁（99.995%）的電阻率在293K時(shí)為（2.62~2.65）×10-8Ω·m-1。鋁的主要化學(xué)性質(zhì)(1)化學(xué)活性很強(qiáng)，與氧猛烈反應(yīng)的傾向，在空氣中鋁的表明生成一層連續(xù)而致密的氧化鋁薄膜，使其不再繼續(xù)氧化。（良好的抗腐蝕能力）(2)能與酸、堿溶液反應(yīng)。鋁的傳統(tǒng)用途

由于鋁具有質(zhì)輕（其密度相當(dāng)于鋼鐵的1/3）、良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、可加工性以及構(gòu)成高強(qiáng)度、耐腐蝕性的合金等優(yōu)良的性能，因而鋁成為有色金屬當(dāng)中應(yīng)用最廣泛的金屬。鋁工業(yè)現(xiàn)在是世界上最大的電化學(xué)工業(yè)，鋁的產(chǎn)量?jī)H次于鋼，居各種有色金屬的首位。

鋁在低溫下的強(qiáng)度特性引人矚目，它的強(qiáng)度隨溫度降低而增大。溫度降低到75K，鋁也不變脆。鋁具有良好的防腐性能。在空氣中鋁表面生成一層光滑的、如金剛石一樣硬的氧化鋁薄膜。

鋁是一種優(yōu)良的導(dǎo)電材料。

鋁具有良好的導(dǎo)熱性能。鋁導(dǎo)熱系數(shù)差不多是不銹鋼的10倍。

鋁還具有良好的光和熱的反射能力

鋁沒(méi)有毒性，它不會(huì)影響它所包裝的飲料和食品的味道和質(zhì)量。

鋁沒(méi)有磁性，它不會(huì)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，所以在精密儀器中不會(huì)起干擾作用。

鋁還易于加工。

鋁的用途日常生活中的鋁制品鋁合金門窗飯盒鋁水壺鋁鍋?zhàn)孕熊囦X圈鋁湯匙電飯煲內(nèi)鍋攝影用三腳架某些洗衣機(jī)的內(nèi)筒鋁芯電線鋁臉盆但人類多吃鋁，會(huì)造成腦中毒。如老年癡呆鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等鋁在交通運(yùn)輸工業(yè)上的應(yīng)用

近年來(lái)，汽車和鐵路車輛的用鋁量明顯增多，其目的是為減輕車身的質(zhì)量，以求節(jié)省燃料。全鋁汽車正在試制。電動(dòng)汽車上用Al/空氣電池作動(dòng)力。因此，鋁又被譽(yù)為一種節(jié)能的材料。

鋁在航空工業(yè)上的應(yīng)用

鋁材是飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料，一般占50％～80％。民用飛機(jī)鋁材用量均在70％以上，在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，鋁合金仍然會(huì)是飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料。

在軍用飛機(jī)上，鋁材同樣是重要的結(jié)構(gòu)材料，例如俄羅斯的CY－27飛機(jī)，鋁合金占60％；美國(guó)F－16，鋁材占64％。

導(dǎo)彈與火箭的結(jié)構(gòu)材料，也以鋁合金為主。

鋁在冶金工業(yè)上的應(yīng)用

在鋼鐵冶金工業(yè)上用鋁作脫氧劑。平均每噸鋼需要0.8㎏鋁?，F(xiàn)在全世界年產(chǎn)鋼約8億t，因此鋼鐵工業(yè)上的用鋁量達(dá)到64萬(wàn)t。

此外，還用鋁作還原劑，生產(chǎn)高熔點(diǎn)金屬。鋁的用途2煉鋁原料鋁在地殼中的含量約為8.8％，含鋁礦物約有250種，但最主要的礦石資源只有鋁土礦，世界上95％以上的氧化鋁是用鋁土礦生產(chǎn)的。鋁土礦中主要含鋁礦物：鋁土礦中的Al2O3主要以三水鋁石[Al(0H)3]、一水軟鋁石(γ-AlOOH)及一水硬鋁石[α-AlO(OH)]狀態(tài)賦存。國(guó)內(nèi)外鋁土礦資源鋁土礦是含鋁礦物和赤鐵礦、針鐵礦、高嶺石、銳鈦礦、金紅石、鈦鐵礦等礦物的混合礦，是現(xiàn)代煉鋁的原料。鋁土礦是目前Al2O3生產(chǎn)中最主要的礦石資源，世界上95%以上的Al2O3是用鋁土礦為原料生產(chǎn)的。鋁土礦中Al2O3的含量(w)變化很大，低的在40%以下，高者可達(dá)到70%以上。鋁土礦主要用于Al2O3生產(chǎn)(約90%)。鋁土礦是一種組成復(fù)雜、化學(xué)性質(zhì)變化很大的含鋁礦物。主要化學(xué)成分是Al2O3﹑SiO2﹑Fe2O3﹑TiO2、少量的CaO﹑MgO等。鋁土礦中的Al2O3主要以三水鋁石[Al(0H)3]、一水軟鋁石(γ-AlOOH)及一水硬鋁石[α-AlO(OH)]狀態(tài)賦存。依據(jù)鋁土礦中鋁礦物的含量，一般可將它們分為三水鋁石型、一水軟鋁石型、一水硬鋁石型和各種混合型鋁土礦。鋁土礦中除了Al2O3以外，還含有多種雜質(zhì)。鋁土礦的質(zhì)量主要取決于其中氧化鋁的礦物形態(tài)和有害雜質(zhì)含量（鋁硅比）。衡量鋁土礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：鋁硅比：工業(yè)上要求鋁硅比不低于3～3.5鋁土礦類型：決定氧化鋁生產(chǎn)的方法。國(guó)內(nèi)外鋁土礦資源世界鋁土礦的概況

目前，世界上已知賦存鋁土礦的國(guó)家有49個(gè)，但是世界總儲(chǔ)量的74%集中于6個(gè)國(guó)家，幾內(nèi)亞，澳大利亞，巴西，越南，印度和牙買加。就鋁土礦類型而言，國(guó)外鋁土礦的一般特點(diǎn)是多數(shù)為三水鋁石型或三水鋁石－一水軟鋁石型鋁土礦。我國(guó)鋁土礦概況

我國(guó)鋁土礦資源比較豐富，主要分布在山西、河南、貴州、廣西、山東等省。已經(jīng)查明鋁土礦產(chǎn)地200多處。中國(guó)鋁土礦資源具有以下的幾個(gè)特點(diǎn)：

一水硬鋁石型礦石占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

一水硬鋁石型鋁土礦絕大部分具有高鋁、高硅、低鐵的突出特點(diǎn)，鋁硅比值偏低。在4-7之間中國(guó)鋁業(yè)公司青海分公司貴州分公司廣西分公司山東分公司河南分公司鋁冶金的發(fā)展化學(xué)法煉鋁鉀還原無(wú)水氯化鋁鈉還原氯化鈉和氯化鋁混合熔鹽鈉和鎂還原冰晶石煉鋁

化學(xué)法煉鋁成本較高，產(chǎn)量較小，因此電解法出現(xiàn)后就被取代了。電解法煉鋁冰晶石－氧化鋁熔鹽電解方案（1886年美國(guó)的霍爾Hall和法國(guó)的埃魯特Heroult同時(shí)提出了利用冰晶石—氧化鋁熔鹽電解法煉鋁的專利。開創(chuàng)了電解法煉鋁階段；上世紀(jì)50年代，大型電解槽的出現(xiàn)，使電解煉鋁技術(shù)邁向了大型化、現(xiàn)代化發(fā)展的新階段）鋁冶金的發(fā)展電解煉鋁對(duì)氧化鋁的要求氧化鋁的純度：影響電解產(chǎn)品原鋁的質(zhì)量，更正電性的元素會(huì)優(yōu)先在陰極上析出。氧化鋁的物理性質(zhì)：主要指粒度、比重、比表面積、安息角等，會(huì)影響電解質(zhì)的性質(zhì)，進(jìn)而影響電解生產(chǎn)過(guò)程。氧化鋁的生產(chǎn)：由于氧化鋁的兩性特征，可用酸法和堿法，目前工業(yè)上應(yīng)用的為堿法。為什么不用酸法：腐蝕設(shè)備、酸的回收麻煩、鋁鹽溶液除雜難。根據(jù)鋁土礦原料的質(zhì)量，選用不同的方法。拜耳法：7<A/S燒結(jié)法：3~3.5<A/S<5聯(lián)合法：以拜耳法為主，以燒結(jié)法補(bǔ)其不足，處理中間品位的鋁土礦酸法生產(chǎn)氧化鋁酸法生產(chǎn)氧化鋁就是用硫酸、鹽酸、硝酸等無(wú)機(jī)酸處理鋁礦石，得到含鋁鹽溶液，然后用堿中和這些鹽溶液，使鋁成氫氧化鋁析出，焙燒氫氧化鋁或各種鋁鹽的水合物晶體，便得到氧化鋁。用酸法處理鋁礦石時(shí)，存在于礦石中的鐵、鈦、釩、鉻等雜質(zhì)與酸作用進(jìn)入溶液中，這不但引起酸的消耗，而且它們與鋁鹽分離比較困難。氧化硅絕大部分成為不溶物進(jìn)入殘?jiān)c鋁鹽分離，但有少量成為硅膠進(jìn)入溶液，所以鋁鹽溶液還需要脫硅，而且需要昂貴的耐酸設(shè)備。用酸法處理分布很廣的高硅低鋁礦(如粘土、高嶺土、煤矸石和煤灰)在原則上是合理的，在鋁土礦資源缺乏的情況下可以采用此法。堿法生產(chǎn)氧化鋁，就是用堿(NaOH或Na2CO3)處理鋁土礦，使礦石中的氧化鋁水合物和堿反應(yīng)生成鋁酸鈉溶液。鋁土礦中的鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的二氧化硅則成為不溶性的化合物進(jìn)入固體殘?jiān)?。這種殘?jiān)环Q為赤泥。鋁酸鈉溶液與赤泥分離后，經(jīng)凈化處理，分解析出A1(OH)3，將A1(OH)3與堿液分離并經(jīng)過(guò)洗滌和焙燒后，即獲得產(chǎn)品氧化鋁。目前工業(yè)上幾乎全部采用堿法生產(chǎn)氧化鋁，根據(jù)原料的質(zhì)量，又分為：拜耳法、燒結(jié)法、拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法。堿法生產(chǎn)氧化鋁

酸堿聯(lián)合法是先用酸法從高硅鋁礦石中制取含鐵、鈦等雜質(zhì)的不純氫氧化鋁，然后再用堿法處理。這一流程的實(shí)質(zhì)是用酸法除硅，堿法除鐵。

拜耳法是由拜耳在1889～1892年提出而得名的。100多年來(lái)它已經(jīng)有了許多改進(jìn)，但仍然習(xí)慣地沿用著拜耳法這個(gè)名詞。拜耳法在處理低硅鋁土礦，特別是用在處理三水鋁石型鋁土礦時(shí)，流程簡(jiǎn)單，作業(yè)方便，產(chǎn)品質(zhì)量高，其經(jīng)濟(jì)效果遠(yuǎn)非其它方法所能比美。

目前全世界生產(chǎn)的Al2O3和Al（OH）3，有90%以上是用拜耳法生產(chǎn)的。拜耳法包括兩個(gè)主要過(guò)程，也就是拜耳提出的兩項(xiàng)專利。一項(xiàng)是他發(fā)現(xiàn)Na2O和Al2O3分子比為1.8的鋁酸鈉溶液在常溫下，只要添加Al（OH）3作晶種，不斷攪拌，溶液中的Al2O3便可以呈Al（OH）3徐徐析出，直到其中Na2O和Al2O3的分子比提高到6為止。這也就是鋁酸鈉溶液的晶種分解過(guò)程。另一項(xiàng)是他發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)析出大部分Al（OH）3的溶液，在加熱時(shí)，又可以溶出鋁土礦中的Al2O3水合物，這也就是利用種分母液溶出鋁土礦的過(guò)程。

交替使用這兩個(gè)過(guò)程就能夠一批批地處理鋁土礦，從中得出純的Al（OH）3產(chǎn)品，構(gòu)成所謂拜耳法循環(huán)。拜耳法的實(shí)質(zhì)也可用西下列反應(yīng)來(lái)表示。反應(yīng)在不同條件下的交替進(jìn)行：

Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq=2NaAl(OH)4+aq

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理基本原理：

（l）用NaOH溶液溶出鋁土礦，所得到的鋁酸鈉溶液在添加晶種、不斷攪拌的條件下，溶液中的氧化鋁呈氫氧化鋁析出，即種分過(guò)程。（2）分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來(lái)溶出新的鋁土礦，即溶出過(guò)程。Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq＝2NaAl(OH)4+aq5.4.2拜耳法生產(chǎn)Al2O3的基本流程

拜耳法的基本流程可以大致分為如下的主要生產(chǎn)工序：原礦破碎﹑高壓溶出﹑溶出礦漿稀釋和赤泥分離洗滌﹑晶種分解﹑Al（OH）3分離、洗滌﹑焙燒﹑母液蒸發(fā)及苛化等。5.4.2.1高壓溶出

溶出的目的是將鋁土礦中的Al2O3水合物溶解成鋁酸鈉溶液，溶出效果好壞直接影響到拜耳法生產(chǎn)Al2O3的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。溶出工藝主要取決于鋁土礦的化學(xué)成分以及礦物組成類型。5.4.2.2溶出礦漿的稀釋以及赤泥的分離洗滌

赤泥就是溶出鋁土礦得到的泥渣。由于其中常常含有大量氧化鐵，呈現(xiàn)紅色，習(xí)慣上稱做赤泥。溶出礦漿稀釋的作用：

1.當(dāng)溶出過(guò)程結(jié)束后為了進(jìn)行后面的分解過(guò)程。溶出礦漿的穩(wěn)定性就不能太大，否則就不便于分解過(guò)程的進(jìn)行。為了促進(jìn)鋁酸鈉溶液的分解，就必須進(jìn)行溶出礦漿的稀釋。

2.由于溶出后的礦漿要進(jìn)行赤泥沉降分離，對(duì)溶出礦漿進(jìn)行稀釋，可以降低鋁酸鈉溶液的粘度，以便于赤泥的沉降分離。

3.促使鋁酸鈉溶液進(jìn)一步脫硅，由于鋁酸鈉溶液中的氧化硅的平衡濃度隨Al2O3濃度的升高而升高，為了保證Al（OH）3的質(zhì)量，必須要求精液的硅量指數(shù)在300以上，對(duì)鋁酸鈉溶液的稀釋會(huì)降低氧化硅的平衡濃度，加上大量赤泥作種子，使溶液發(fā)生脫硅反應(yīng)。

洗滌：由于分離后的赤泥附帶著一部分鋁酸鈉溶液，為了減小Al2O3和氧化鈉的損失，所以要對(duì)赤泥進(jìn)行洗滌。5.4.2.3晶種分解

晶種分解就是將鋁酸鈉溶液降溫，增大其過(guò)飽和度。再加入Al（OH）3作晶種，并進(jìn)行攪拌，使其析出Al（OH）3的過(guò)程。它是拜耳法生產(chǎn)Al2O3的另外一個(gè)關(guān)鍵工序，該工序?qū)l（OH）3的產(chǎn)量，質(zhì)量以及全廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重大的影響。晶種分解除得到Al（OH）3外，同時(shí)得到分子比較高的種分母液，作為溶出鋁土礦的循環(huán)母液，構(gòu)成拜耳法生產(chǎn)Al2O3的閉路循環(huán)。

5.4.2.4Al（OH）3的分離、洗滌、煅燒

經(jīng)晶種分解得到的Al（OH）3漿液，要進(jìn)行分離才能得到所需要的Al（OH）3和種分母液，分離后的Al（OH）3，一部分不經(jīng)洗滌返回流程作晶種。分離Al（OH）3和母液相，可以采用不同方法，如沉降或過(guò)濾等。其余部分經(jīng)洗滌回收Al（OH）3附帶的Al2O3和氧化鈉后成為Al（OH）3成品。種分母液則返回流程重新使用。

煅燒就是將Al（OH）3在高溫下脫去附著水和結(jié)晶水，并使其晶型轉(zhuǎn)變，制得符合電解要求的Al2O3。5.4.2.5分解母液蒸發(fā)和碳酸鈉的苛化

分解母液蒸發(fā)主要是排除流程中多余水分，保持循環(huán)系統(tǒng)中水量平衡，使母液蒸濃到符合拜耳法溶出鋁土礦或燒結(jié)法配制生料漿的濃度要求。由于苛性堿與礦石中的碳酸鹽以及空氣中的二氧化碳作用的結(jié)果，母液每一次循環(huán)都有一部分（約3％）苛性堿變成了蘇打，為使其重新變成苛性堿，以便循環(huán)使用，必須對(duì)這部分進(jìn)行苛化。主要采用石灰法苛化，將一水碳酸鈉溶解，然后加入石灰乳，發(fā)生苛化反應(yīng)，碳酸根離子與加入的鈣離子結(jié)合，生成CaCO3沉淀。鋁土礦拜耳法溶出溶出過(guò)程中各組分的行為（添加石灰的原因）溶出過(guò)程的影響因素溶出過(guò)程中的結(jié)疤氧化鋁水合物在溶出過(guò)程中的行為鋁土礦所含氧化鋁水合物有三水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁石。三水鋁石，在常壓下即可反應(yīng)：Al(OH)3＋2NaOH+aq＝2NaAlO2＋aq一水軟鋁石，在相應(yīng)的高溫（高壓）及高堿濃度下發(fā)生反應(yīng)：AlOOH＋2NaOH＋aq＝2NaAlO2＋aq剛玉在一般工業(yè)高壓溶出條件下與苛性鈉不發(fā)生作用而殘留于赤泥中。氧化硅水合物在溶出過(guò)程中的行為鋁土礦中的氧化硅一般以石英(SiO2)，蛋白石(SiO2.nH2O)、高嶺石(Al2O3.2SiO2.2H2O)等形式存在。無(wú)定形的蛋白石，不僅易溶于苛性堿溶液，而且還能溶于碳酸鈉溶液，其反應(yīng)方程式如下：SiO2.nH2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aqSiO2.nH2O+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+CO2+aq石英只有在較高溫度下(150℃)，才開始和苛性堿溶液起反應(yīng)。高嶺石在50℃便開始與NaOH溶液顯著作用。氧化硅水合物在溶出過(guò)程中的行為水合硅鋁酸鈉的生成Al2O3.2SiO2.2H2O+6NaOH+aq=2NaAlO2+2Na2SiO3+aq2NaAlO2+2Na2SiO3+aq=3Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O+4NaOH預(yù)脫硅SiO2造成的危害

造成氧化鋁和苛性堿的損失結(jié)疤影響產(chǎn)品質(zhì)量氧化鐵水合物在溶出過(guò)程中的行為鋁土礦中主要含有赤鐵礦(a－Fe2O3)，菱鐵礦（FeCO3）針鐵礦(a－FeOOH)等。所有赤鐵礦全部殘留在赤泥中，成為赤泥的重要組成部分。針鐵礦可以脫水為赤鐵礦菱鐵礦（FeCO3）與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成高度分散的氧化亞鐵，使赤泥的沉降性能變壞，同時(shí)使苛性鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樘K打。FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3氧化鐵水合物在溶出過(guò)程中的行為鋁土礦中主要含有赤鐵礦(a－Fe2O3)，菱鐵礦（Fe·CO3）針鐵礦(a－FeOOH)和水赤鐵礦（Fe2O3-0.5H2O）等。鋁土礦溶出時(shí)所有赤鐵礦全部殘留在赤泥中，成為赤泥的重要組成部分。針鐵礦可以脫水為赤鐵礦菱鐵礦（Fe·CO3）與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成高度分散的氧化亞鐵，使赤泥的沉降性能變壞，同時(shí)使苛性鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樘K打。FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3在生產(chǎn)溶液中往往含有2~3毫克/升以鐵酸鈉形態(tài)溶解的鐵，還含有細(xì)度在3微米以下的含鐵礦物微粒，這些微粒很難濾除，則成為氫氧化鋁被鐵污染的來(lái)源。氧化鈦水合物在溶出過(guò)程中的行為鋁土礦含鈦礦物多以金紅石和銳鈦礦物存在。氧化鈦與苛性鈉溶液作用生成鈦酸鈉。2NaOH+TiO2+aq=Na2O·TiO2·2H2O+aq氧化鈦水合物在溶出過(guò)程中的行為在溶出一水硬鋁石時(shí)，氧化鈦能引起氧化鋁溶出率降低和氧化鈉損失，還在加熱設(shè)備表面形成鈦結(jié)疤。生產(chǎn)中為了消除氧化鈦在溶出過(guò)程中的危害，一般采用添加石灰的辦法，使TiO2與CaO作用生成不溶解的鈦酸鈣：2CaO＋TiO2十2H2O=2CaO·TiO2·2H2O由于鈦酸鈣結(jié)晶粗大松脆，易脫落，所以氧化鋁溶出不受影響，并且消除了生成鈦酸鈉所造成的堿損失。含鈣、鎂的礦物在溶出過(guò)程中的行為鋁土礦含少量方解石CaCO3和白云石CaCO3·MgCO3。碳酸鹽是有害雜質(zhì)，在堿液中容易分解，使苛性鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c。MeCO3＋2NaOH=Na2CO3＋Me(OH)23Me(OH)2＋2NaAlO2=3MeO·Al2O3·6H2O＋2NaOH碳酸鈉溶液苛化，返回生產(chǎn)流程。水合硅鋁酸鈣（水化石榴石）3Ca(OH)2＋2NaAlO2＋mNa2SiO3=3CaO·Al2O3·mSiO2·(6-2m)H2O＋2(1+m)NaOH+mH2O結(jié)疤形成在溶出過(guò)程中，一些礦物與循環(huán)母液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解度很小的化合物從液相中結(jié)晶析出并沉積在容器表面上，形成結(jié)疤。在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中，溶液中含有許多過(guò)飽和的溶解物質(zhì)，它們的結(jié)晶過(guò)程相當(dāng)緩慢，以至各工序的結(jié)疤現(xiàn)象普遍存在。結(jié)疤危害結(jié)疤的危害比較復(fù)雜。對(duì)氧化鋁生產(chǎn)帶來(lái)的危害主要是使熱交換設(shè)備的傳熱系數(shù)下降,能耗升高,造成生產(chǎn)成本增加。當(dāng)加熱面的結(jié)疤厚達(dá)1mm時(shí),為達(dá)到相同的加熱效果，必須增加一倍的傳熱面積，或者相應(yīng)地提高熱介質(zhì)溫度。結(jié)疤能直接影響生產(chǎn)工藝、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

結(jié)疤清除方法結(jié)疤清除方法有物理和化學(xué)清理兩種方法。物理方法：機(jī)械清理火焰清理化學(xué)清理：用混合酸反復(fù)沖洗管道。溶出礦漿在分離之前用赤泥洗液稀釋，其目的主要是：（1）降低鋁酸鈉溶液的濃度，便于晶種分解溶出礦漿濃度很高，高濃度的鋁酸鈉溶液比較穩(wěn)度，不利于晶種分解。用赤泥洗液將溶出礦漿稀釋，降低溶液的穩(wěn)定性，加快分解速度，有利于種分過(guò)程進(jìn)行；赤泥洗滌是為了回收赤泥中帶有的氧化鈉和氧化鋁，以減少損失。（2）使鋁酸鈉溶液進(jìn)一步脫硅氧化硅在高濃度的鋁酸鈉溶液中的的平衡濃度也很高。稀釋使溶液濃度降低，二氧化硅的過(guò)飽和程度增大，溶液中有大量的赤泥顆粒作種子，溶液溫度又高，有利于脫硅反應(yīng)的進(jìn)行。因此，稀釋能使溶液進(jìn)一步脫硅。（3）有利于赤泥分離溶出后的礦漿濃度高，粘度大，不利于赤泥分離。稀釋的結(jié)果溶液濃度降低，粘度下降，赤泥沉降速度加快，從而有利于赤泥分離。（4）便于沉降槽的操作礦漿濃度波動(dòng)將影響沉降槽操作，礦漿稀釋使溶液濃度穩(wěn)定，在稀釋槽內(nèi)混合后使礦漿的成份波動(dòng)較小，有利于沉降槽的操作。赤泥分離、洗滌，粗液精制赤泥分離的目的是將稀釋礦漿中的鋁酸鈉溶液和赤泥分離開來(lái)，以獲得工業(yè)生產(chǎn)上認(rèn)為純凈的鋁酸鈉溶液。赤泥洗滌是為了回收赤泥中帶有的氧化鈉和氧化鋁，以減少損失。粗液精制的目的是凈化清除粗液中浮游物，使凈化后的鋁酸鈉溶液含浮游物小于0.02g/l，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。晶種分解的目的晶種分解（簡(jiǎn)稱種分）就是在降溫、加晶種、攪拌的條件下，使鋁酸鈉溶液分解，獲得具有一定性能的氫氧化鋁產(chǎn)品，同時(shí)得到分子比較高的種分母液，作為溶出鋁土礦的循環(huán)母液。種分過(guò)程是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的關(guān)鍵工序之一。它對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及全廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重大的影響。晶種分解的機(jī)理

晶種分解是將鋁酸鈉溶液中的氧化鋁以氫氧化鋁結(jié)晶析出的過(guò)程：Al(OH)4-+xAl(OH)3→(x+1)Al(OH)3

+OH-氫氧化鋁結(jié)晶析出的過(guò)程是極其復(fù)雜的，分解過(guò)程包括次生成核、晶粒破裂、晶體長(zhǎng)大和附聚。（1）次生成核次生成核又叫二次成核，所形成的晶核成為次生晶核或二次晶核。在晶種分解過(guò)程中，生成晶核表面粗糙，長(zhǎng)成向外突出細(xì)小的晶體，在顆粒相互碰撞或流體的剪切力作用下，這些細(xì)小晶體便脫離母晶而進(jìn)入溶液中，成為新的晶核。分解溫度在75℃以上時(shí)，都無(wú)次生晶核形成。（2）晶體長(zhǎng)大種分過(guò)程存在著晶體直接長(zhǎng)大的過(guò)程，即在晶種表面結(jié)晶并沿平面展開，使晶粒直徑長(zhǎng)大。晶體長(zhǎng)大的速度取決于分解條件。溶液的過(guò)飽和度大，有利于晶體長(zhǎng)大。（3）氫氧化鋁破裂破裂是顆粒之間的碰撞以及顆粒與糟壁、攪拌器之間的碰撞結(jié)果，使結(jié)晶體破裂，產(chǎn)生細(xì)小的新顆粒。氫氧化鋁結(jié)晶粒度變細(xì)。（4）附聚附聚是指一些細(xì)小的晶?；ハ嘁栏讲⒄辰Y(jié)成為一個(gè)較大晶體的過(guò)程。氫氧化鋁顆粒附聚分為兩部分：1．細(xì)顆粒晶體互相碰撞，其中一些結(jié)合成松散的絮團(tuán)，其機(jī)械強(qiáng)度小，容易重新分裂；2．絮團(tuán)在未分裂時(shí)，由于溶液分解出來(lái)的Al(OH)3起到了一種“粘結(jié)劑”的作用，將絮團(tuán)中的各個(gè)晶粒膠結(jié)在一起，形成了堅(jiān)實(shí)的附聚物。溶液過(guò)飽和度大、溫度高，有利于附聚。