拜耳法的过程概述
- 提问者网友:你给我的爱
- 2021-11-14 07:25
- 五星知识达人网友:鱼忧
- 2021-11-14 08:24
希望能帮助到你
- 1楼网友:刀戟声无边
- 2021-11-14 08:43
拜耳法的第一个过程是用粉碎机将铝土矿的矿石粉碎成直径为30毫米左右的颗粒,然后用水冲洗掉颗粒表面的粘土等杂质。冲洗过的这些颗粒与重复利用的,氢氧化钠浓度为30%-40%的拜耳法余液相混合,借助球磨形成固体粒径在300微米以下的悬浊液。随着粒径逐渐变小,铝土矿的比表面积大大增加,这有助于加快后续化学反应的速度。铝土矿和高浓度氢氧化钠溶液形成的悬浮液随后进入反应釜,通过提高温度和压力使铝土矿中的氢氧化铝和氢氧化钠反应,生成可以溶解的铝酸钠(NaAl(OH)4),这被称为溶出,其方程式如下:
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O → 2 NaAl(OH)4反应釜的温度和压力根据铝土矿的组成决定。对于含三水铝石较多的铝土矿,可在常压下,150度进行反应,而对于一水硬铝石和勃姆石含量多的,则需要在加压进行反应,常用条件为200到250度,30到40个大气压。 在和氢氧化钠反应时,铝土矿中所含的铁的各种氧化物、氧化钙和二氧化钛基本不会和氢氧化钠反应,形成了固体沉淀,留在反应釜底部,它们会被过滤掉,形成的滤渣呈红色,被称作赤泥,而铝土矿中含有的二氧化硅杂质则会和氢氧化钠反应,生成同样溶于水的硅酸钠。
SiO2 + 2 NaOH → 2 Na2SiO3+H2O为了除去硅酸钠,拜耳法是通过缓慢加热溶液,促使二氧化硅、氧化铝和氢氧化钠生成方钠石结构的水合铝硅酸钠,沉淀下来,然后过滤除掉,这样一来,就只有铝酸钠留在上清液中。
热的溶液进入冷却装置中,加水稀释同时逐渐冷却,铝酸钠会发生水解,生成氢氧化铝,此时加入纯的氧化铝粉末,会析出白色的氢氧化铝固体。
NaAl(OH)4 → Al(OH)3 + NaOH有的厂家对这一步进行了改进,通入过量二氧化碳帮助产生氢氧化铝。
NaAl(OH)4 + CO2→ Al(OH)3 + NaHCO3过滤掉生成的氢氧化铝后,剩余的浓度仍然较高的氢氧化钠溶液会循环利用,用于处理另一批铝土矿,溶出氢氧化铝。已经生产出的氢氧化铝则在1000°C以上煅烧,可以分解成氧化铝:
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O具体煅烧温度依据所需氧化铝的晶型和粒径来决定。生产的氧化铝随后可通过霍尔-埃罗过程电解制取金属铝。