氧化铝的工业生产及α片状氧化铝的制备方法学习教案.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPTX 页数:27 大小:2.9MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学目录(mùlù)一、氧化铝的工业生产2、氧化铝工业1)铝工业问世以来就以很高的速度发展。目前铝产量居有色金属之首仅此于钢铁,2003年世界原铝产量超过2800万吨。2)冰晶石—氧化铝熔体电解任然是目前生长(shēngzhǎng)金属铝的唯一方法,铝生产包括从铝矿石中生产氧化铝以及电解铝两个主要过程。每生产1吨金属铝消耗近2吨氧化铝,铝的需求带动了氧化铝的迅速发展。3)氧化铝生产方法大致可以分为四类:碱法、酸法、酸碱联合法和热法。目前用于工业生产的几乎(jīhū)全属于碱法,而碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和拜耳—烧结联合法。国外主要采用较为节能的拜耳法,而我国基本采用耗能较大的烧结法。铝土矿是目前氧化铝生产中最主要的矿石原料,其氧化铝含量变化很大从40%一下到70%以上不等。铝土矿中的氧化铝主要以三水铝石[Al(OH)3],一水软铝石[γ-Al(OH)]及一水硬铝石[α-AlO(OH)]状态存在。铝土矿质量取决于其中(qízhōng)氧化铝的存在矿物形态和有害杂质含量。a铝土矿的硅铝比;b铝土矿的氧化铝含量;c铝土矿的矿物类型(对氧化铝溶出性能影响很大)三水>一水软>一水硬表1铝土矿类型(lèixíng)//铝土矿的储量:全世界为245亿吨,可满足今后150年需要,80%集中在几内亚、澳大利亚、巴西、加勒比地区、印度、印度尼西亚和东欧等处于热带和亚热带的国家和地区,多数为三水铝石型矿。我国的铝土矿资源还比较丰富,分布较广主要在山西、河南、贵州、广西和山东(shāndōnɡ)。但是我国铝土矿的特点是高硅、高铝和低铁,绝大数主要为一水硬铝石,矿石中铝硅比在4~7之间。福建、河南和广西有少量的三水铝石型铝土矿。这为种组成结构给实际工业炼铝带来很大的麻烦。二、拜耳法制备(zhìbèi)氧化铝所谓的拜耳法是因为是它是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土矿,特别是用在处理三水铝石型铝土矿时,流程简单(jiǎndān),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。1.铝土矿粉末+氢氧化钠溶液160-170℃,304-405kPa铝酸钠(溶液)+杂质(zázhì)(沉淀)反应式:(1)Al2O3+2NaOH→2NaAlO2(铝酸钠)+H2O+杂质(zázhì)(以Fe2O3为主—赤泥)拜耳法基本原理:(l)用NaOH溶液溶出铝土矿,所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下,溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出(xīchū),(Na2O与Al2O3摩尔比由1.8可变到6)即种分过程。(2)分解得到的母液,经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿,即溶出过程。交替使用这两个过程,就能够每处理一批矿石便得到一批氢氧化铝,构成所谓的拜耳法循环。三.片状α氧化铝的制备(zhìbèi)晶体生长习性:是指晶体在一定生长的物理、化学条件下所表现出的形态特征。晶体结晶形态是由不同面族(单形)组合而成,而各个面族的生长速率会随着生长环境的不同而发生相应变化,因而物理化学条件不同造就了晶体晶族结晶形态的差异。自然界中的α-Al2O3晶体呈现出六方片状或六方柱状,其生长理论模型各有说法。目前比较广泛采用的是配位多面体生长理论与氧化铝稳定能理论。Al—O6八面体以一定的方式堆积(duījī)排列,生长基元在特定面上叠加,进而使得某些面显露另一些面不显露。/几种(jǐzhǒnɡ)制备片状氧化铝晶体方法:熔盐合成法:通常采用一种或数种低熔点的盐类作为(zuòwéi)反应介质,反应物在熔盐中有一定的溶解度,使得反应在原子级进行。反应结束后,采用合适的溶剂将盐类溶解,经过滤洗涤后即可得到合成产物。由于低熔点盐作为(zuòwéi)反应介质,合成过程中有液相出现,反应物在其中有一定的溶解度,大大加快了离子的扩散速率,使反应物在液相中实现原子尺度混合,反应就由固固反应转化为固液反应。熔盐合成(héchéng)法示意图以明矾(míngfán)制备片状氧化铝为例:实验(shíyàn)中研究的条件变量国内外熔盐法制备片状氧化铝主要研究方向:1)不同原料的选择(前期制备为主,天然的物质相对较少)2)在不同熔盐的选择(倾向于用复盐)3)参杂(cānzá)不同金属离子进入晶体生长体系(Ti4+用得最多)4)晶种加入5)晶体生长机理探究四.总结(zǒngjié)RSSI算法