由铝矾土制取氧化铝的方法解析

2015-01-23 11:28阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/5376632171

自然界的铝矾土在不同程度上都混杂有氧化铁与二氧化硅。红铝矾土含有20-28% Fe2O3与1-5% SiO2，白铝矾土含有5% Fe2O3与25% SiO2。通常，主要是利用红铝矾土，先用干式烧结法或湿式浸出法把混杂物除去。
干式烧结法
铝矾土磨碎成为细粉，同碳酸钠（Na2CO3）与生石灰(CaO)仔细混合，装入转窑中（转窑长100米，直径2-3米），从相反的方向导入发生炉煤气火焰进行煅烧。在大约1000度时，铝矾土中的氧化钙大部分变成铝酸钠(Na2AlO2)，小部分变成铝酸钙，而氧化铁则生成亚铁酸钠或亚铁酸钙：
Al₂O₃ + Na₂CO₃ → 2 NaAlO₂ + CO₂↑
Fe2O3 + Na₂CO₃ →2 NaFeO2 + CO2↑
然后，烧结产物用和它相对流动的水流浸出，此时铝酸盐溶入溶液中，而铁酸盐则分离成氢氧化钠和氢氧化铁，于是由金属氢氧化物与卤生成盐的平衡，对于铝（反应1）是移向左边，对于铁（反应2）则移向右边：

由铝矾土制取氧化铝的方法解析

得出的氢氧化铁和二氧化硅一起成为“红泥”在压滤机上分理处来，其中一部分在煤气工厂中用作气体净化剂。
在滤液中通入二氧化碳（碳酸化），这时因为氢氧化钠与二氧化碳结合使反应平衡移向反应式右边，所以铝酸钠变成沉淀析出：
NaAlO2 + 2 H2O → Al(OH)3 ↓ + NaOH
NaOH + CO2 → Na₂CO₃ + H2O
把析出的氢氧化铝滤出，洗涤后在转窑内在1200度左右煅烧成无水氧化铝：

由铝矾土制取氧化铝的方法解析

因此，在干式烧结时，铝矾土中含有杂质的氧化铝借碳酸钠作用变成可溶于水的铝酸钠，然后在水溶液中除去杂质，借煅烧时生成的二氧化碳使铝酸钠重新以氧化铝形态析出。此时又生成在最初作业中消耗掉的碳酸钠。
干式烧结法的总反应式：

由铝矾土制取氧化铝的方法解析

湿式浸出法（拜耳法）
目前全世界生产的氧化铝约有90%是按这一方法制得的。铝矾土在碎矿机中磨碎，然后再转窑中加热。部分的水分被除去，而有机杂质则被烧掉。预先干燥过的原料在球磨机中磨细，送入带有搅拌器的蒸汽压煮器中，和浓度约为50%的氢氧化钠溶液共同加热6-8小时，压煮器中压力约为7表压，温度约为165度。此时氧化铝溶解成为铝酸钠，铝矾土中的二氧化硅变成不溶性率硅酸钠。
SiO2 + 2 NaOH + Al2O3 → H2O + Na2[Al2SiO6]
这种硅酸盐的生成会引起苛性钠与氧化铝大量损失，因此通常多半处理含二氧化硅少的红色铝矾土。率硅酸钠和不溶性氢氧化铁一起成为“红泥”在压滤机中滤出，一部分红泥用作制造合成煤气的催化剂，一部分则作为煤气净化剂用于煤气工厂。铝酸钠溶液中加结晶的氢氧化铝作为晶种，这种氢氧化铝晶体的活动能力很弱，比表面很大的氢氧化铝胶体难溶。由于结晶氢氧化铝附近的溶液达到饱和状态，在搅拌分解时有非常纯的氢氧化铝结晶析出。用过滤的方法使氢氧化铝结晶同残余的铝酸钠与苛性钠分开。苛性钠蒸发浓缩后再用于浸出新的铝矾土。氢氧化铝在70米长的转窑中加热到1200度左右，变成无水氧化铝。
本文章由洛阳远宁耐材科技有限公司发布，版权所有。公司主营产品有棕刚玉、铝矾土，磨料，焊丝等。咨询电话：0379-80880359。
洛阳远宁耐材科技有限公司:www.yuanningly.com

举报/Report

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳