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第1章 绪论1

1.1 氧化铝工业的发展1

目录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

3.1 Na2O-Al2O3-H2O系17

3.1.1 30℃下的Na2O-Al2O3-H2O系17

第3章 铝酸钠溶液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

3.3.5 铝酸钠溶液的热容及热焓25

3.3.4 铝酸钠溶液的黏度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

4.2.2 高压溶出34

4.2 拜耳法的基本流程34

4.2.1 原矿浆制备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

5.2.1 三水铝石型铝土矿40

5.2 铝土矿的溶出性能及动力学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

5.5.1 溶出温度的影响51

5.5 影响铝土矿溶出过程的因素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

6.3.1 钛矿物与苛性碱溶液的反应79

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

6.3.2 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

6.4.5 MgO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

7.2.3 生产操作和维护117

7.2.2 投资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

9.3.6 絮凝剂的使用152

9.3.5 底流液固比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

10.3.2 影响附聚的因素165

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

10.3.3 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

11.2.1 传统回转窑焙烧工艺190

11.2 氢氧化铝煅烧工艺技术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

12.4.2 多级蒸发装置的热工计算204

12.4.1 多级蒸发过程204

12.4 多级蒸发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

12.8.1 一水碳酸钠苛化的原理219

12.8 一水碳酸钠的苛化219

12.8.2 Na2O-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

14.3.1 Na2CO3与Al2O3之间的相互作用227

14.3.2 Na2CO3与Fe2O3之间相互作用228

14.3.3 Na2CO3与Al2O3和Fe2O3间的相互作用229

14.3.4 Na2CO3与SiO2间的相互作用229

14.3.5 Na2CO3与Al2O3和SiO2间的相互作用230

14.3.6 Na2CO3与Al2O3、Fe2O3、SiO2间相互作用230

14.3.7 CaO与SiO2间的相互作用230

14.3.8 CaO与Al2O3间的相互作用231

14.3.9 CaO与Fe2O3相互作用232

14.3.10 Na2CO3与CaO和SiO2间的相互作用232

14.3.11 CaO与Al2O3及Fe2O3间的相互作用232

14.3.12 Na2O·Al2O3·2SiO2及CaO间的相互作用232

14.3.13 Na2O·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

14.5.1 生料在烧结过程中的物理化学反应程序236

14.5 熟料烧结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

17.2.1 SiO2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

19.3 富矿熟料的溶出305

19.2.5 富矿熟料与普矿熟料成分的对比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