拜耳法(英文名: 拜耳集团 process)是一种工业上广泛使用的从 铝矾土 生产 氧化铝 的化工过程。1887年由 奥地利 工程师卡尔·约瑟夫·拜耳发明。拜耳法的基本原理是用浓 氢氧化钠 将 氢氧化铝 转化为 偏铝酸钠 ,通过稀释和添加氢氧化铝 晶种 使氢氧化铝重新析出,剩余的氢氧化钠溶液重新用于处理下一批铝土矿,实现了连续化生产。世界上95%的铝业公司都在使用拜耳法生产氧化铝。
拜耳法在生产技术工艺评估中, 有机化合物 问题影响比较显著,需要根据情况采用不同技术手段排除。有机物排除技术中液体燃烧技术成本较高,溶液氧化法对技术和作业条件要求高,而苛化法则适合于 草酸盐 等有机物的排除。
概况
所谓的 拜耳集团 法是因为是它是K.J.拜耳在1889-1892年提出而得名的,一百年来它已经有了许多改进,但仍然习惯地沿用着拜耳法这外名字。
拜耳法用在处理低硅 铝矾土 ,特别是用在处理 三水铝石 型铝土矿时,流程简单,作业方便,产品质量高,其经济效果远非其它方法所能比美,目前全世界生产的 氧化铝 和 氢氧化铝 ,有90%以上是用拜耳法生产的。
拜耳 法包括两个主要的过程,也就拜耳提出的两项专利,一项是他发现 氧化钠 与氧化铝摩尔比为1.8的 偏铝酸钠 溶液在常温下,只要添加氢氧化铝作为 晶种 ,不断搅拌,溶液中的氧化铝便可以呈氢氧化铝徐徐析出,直到其中氧化钠与氧化铝的摩尔比提高至6,已经析出了大部分氢氧化铝溶液,在加热时,又可以溶出 铝矾土 中的氧化铝水和物,这也就是利用种分母液溶出铝土矿的过程,交替使用这两个过程就能够一批批地处理铝土矿,从中得出纯的 氢氧化铝 产品,构成所谓的拜耳法循环。氢 氧化铝 晶种附聚
原理
在加热到一定温度下,苛性碱溶液溶出铝土矿中的 氧化铝 :
Al2O3 · 水芝澳 2 氢氧化钠 +(3 - n)H2O → 2NaAl(OH)4
所得的 偏铝酸钠 溶液在稀释和冷却的情况下分解并析出氢氧化铝:
NaAl(OH)4 === Al(OH)3+NaOH
前一过程叫溶出,后一过程叫分解。分解后含 苛性碱 的母液再返回溶出新的 铝矾土 。
生产工艺
拜耳法主要分为溶出、分解和煅烧三个阶段,主要由破碎和湿磨、铝土矿溶出、赤泥分离与洗涤、铝酸钠溶液加种子分解、铝分解母液蒸发、 氧化铝 生产中 碳酸钠 苛化回收、 氢氧化铝 煅烧等过程组成。
用拜耳法生产1t 氧化铝一般需用 矿石 1.7~3.4t,碱耗( 氢氧化钠 )60~150kg,电耗200~350kW·H ,总能耗7.4~32.6GJ。
适用性
根据铝土矿中硅矿物在溶出过程中的产物( 水合铝硅酸钠 Na2O · Al2O3· 1.7 SiO2· H2O)的组成,每溶出1份(质量)SiO2 ,便会损失1份Al2O3和0.6份Na2O。工业生产要求氧化铝的总回收率必须在80%以上,处理过程中氧化铝的机械损失按3%~5%计,则氧化铝的理论溶出率应大于83%~85%。因此,拜耳法适用于处理铝硅比大于6~7的一水软 铝石 型 铝矾土 或一水 硬铝 石型铝土矿。对 三水铝石 型铝土矿只需考虑其可反应的氧化硅量。对中等品位的铝土矿则以采用 拜耳集团 一 烧结 联合法较为经济。