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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