intTypePromotion=3

Công nghệ luyện nhôm part 2

Chia sẻ: Afasg Agq | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

0
312
lượt xem
92
download

Công nghệ luyện nhôm part 2

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Có 2 phương pháp sản xuất nhôm oxit chủ yếu: - Phương pháp Baye - Phương pháp Kiềm thiêu kết, Phương pháp Baye thực chất là phương pháp dùng dung dịch NaOH để hoà tách bôxit ở nhiệt độ cao và áp suất,do K.I.Baye người Aó phát minh vào năm 1887, Các khâu chính của quá trình sản xuất Nhôm ôxit gồm : 1.Hoà tách bôxit 2.Khuấy phân hoá dung dịch NaAlO2 3.Nung Nhôm hyđrôxit 4.Cô đặc dung dịch cái và costic hoá. ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Công nghệ luyện nhôm part 2

  1. II. SẢN XUẤT NHÔM OXIT Cã 2 ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt nh«m oxit chñ yÕu: - Ph­¬ng ph¸p Baye - Ph­¬ng ph¸p KiÒm thiªu kÕt II.1.Ph­¬ng ph¸p Baye - Ph­¬ng ph¸p Baye thùc chÊt lµ ph­¬ng ph¸p dïng dung dÞch NaOH ®Ó hoµ t¸ch b«xit ë nhiÖt ®é cao vµ ¸p suÊt,do K.I.Baye ng­êi Aã ph¸t minh vµo n¨m 1887. Sau ®©y lµ s¬ ®å tãm t¾t ph­¬ng ph¸p Baye s¶n xuÊt nh«m oxit :
  2. Boxit CaO NaOH Hoµ t¸ch ¤t«cla Bïn quÆng L¾ng läc C« ®Æc vµ costic ho¸ dd NaAlO Dung KhuÊy ph©n ho¸ dÞch c¸i MÇm Al(OH)3 Al(OH) Nung Al2O3
  3. C¸c kh©u chÝnh cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt Nh«m «xit gåm : 1.Hoµ t¸ch b«xit 2.KhuÊy ph©n ho¸ dung dÞch NaAlO2 3.Nung Nh«m hy®r«xit 4.C« ®Æc dung dÞch c¸i vµ costic ho¸. II1.1.Hoµ t¸ch b«xit: - B«xit sau khi nghiÒn nhá trén vµo víi KiÒm cho vµo ¤t«cla(thiÕt bÞ hoµ t¸ch). Trong ¤t«cla x¶y ra t¸c dông cña dung m«i víi c¸c thµnh phÇn cña b«xit. - Nh«m «xit trong b«xit phÇn lín ë d¹ng ngËm n­íc(hi®r«xit) khi hoµ t¸ch sÏ t¸c dông víi NaOH t¹o natri aluminat theo ph¶n øng sau : Al(OH)3 + NaOH + aq = NaAl(OH)4 + aq AlOOH + NaOH + aq = Na Al(OH)4 + aq - S¾t «xit kh«ng t¸c dông víi NaOH nªn n»m l¹i trong b·, Silic «xit t¸c dông víi NaOH t¹o ra Natri silicat hoµ tan vµo dung dÞch theo ph¶n øng: SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O - Natri silicat l¹i t¸c dông víi Natri aluminat t¹o thµnh natri alumosilicat : Na2SiO3 + NaAl(OH)4 + aq = Na2O.Al2O3.mSiO2.nH2O + NaOH - Hîp chÊt Natri alumosilicat ngËm n­íc kh«ng tan trong NaOH ë d¹ng r¾n, lÉn vµo cÆn ®á. - Ph¶n øng trªn cã Ých lµ khö SiO2 trong dung dÞch nh­ng cã h¹i lµ g©y mÊt m¸t KiÒm vµ Al. Hµm l­îng SiO2 trong b«xit cµng lín th× hµm l­îng mÊt m¸t kiÒm vµ Al cµng nhiÒu => ph­¬ng ph¸p Baye chØ ¸p dông cho c¸c lo¹i quÆng cã hµm l­îng SiO2 thÊp. - HiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh hoµ t¸ch phô thuéc vµo nhiÒu nh©n tè : NhiÖt ®é, thêi gian, nång ®é dung dÞch, tØ sè r¾n láng, b¶n chÊt quÆng.
  4. II.1.2.KhuÊy ph©n ho¸ dung dÞch natri aluminat. - Sau l¾ng läc dung dÞch natri aluminat ®­îc ®em ®i khuÊy ph©n ho¸. Dung dÞch nµy ph©n ho¸ t¹o ra nh«m hi®r«xit theo ph¶n øng sau: Na AlO2 + H2O -> Al(OH)3 + NaOH - VÒ c¬ chÕ th× qu¸ tr×nh ph©n ho¸ sÏ ®­îc chia lµm 2 giai ®o¹n : + T¹o mÇm Al(OH)3 + Ph¸t triÓn mÇm - NÕu n©ng cao tØ sè costic th× qu¸ tr×nh t¹o mÇm sÏ ngõng. Khi tØ sè costic cao h¬n n÷a th× qu¸ tr×nh sÏ diÔn ra theo chiÒu ng­îc l¹i, tøc lµ t¹o ra natri aluminat. V× vËy ph¶i khèng chÕ nång ®é kiÒm thÝch hîp. Gi¶m nång ®é kiÒm sÏ cã lîi cho qu¸ tr×nh khuÊy ph©n ho¸.NhiÖt ®é còng cã t¸c dông víi qu¸ tr×nh khuÊy ph©n ho¸, nÕu gi¶m nhiÖt ®é th× qu¸ tr×nh khuÊy ph©n ho¸ sÏ x¶y ra nhanh, nh­ng c¸c h¹t Al(OH)3 kÕt tinh sÏ nhá, kh«ng cã lîi cho viÖc läc röa sau nµy. - Trong thùc tÕ s¶n xuÊt, cÇn cho thªm Al(OH)3 vµo ®Ó lµm mÇm. Sè mÇm Al(OH)3 cho vµo b»ng kho¶ng 1,5-2,5 lÇn träng l­îng Al2O3 cã trong dung dÞch. - Môc ®Ých cña khuÊy lµ lµm cho nång ®é dung dÞch ®ång ®Òu vµ h¹t tinh thÓ lu«n ë tr¹ng th¸i l¬ löng. - Sau khi khuÊy ph©n ho¸, dung dÞch cã tØ sè costic lµ 3,6-3,7.KÕt tinh xong ®­a Al(OH)3 ®i ph©n cÊp. Lo¹i Al(OH)3 cã cì h¹t lín ®em ®i röa vµ nung, cßn lo¹i h¹t nhá cho quay l¹i mÇm kÕt tinh cho qu¸ tr×nh sau. Dung dÞch c¸i sau khi khuÊy ph©n ho¸ ®­îc ®em ®i c« ®Æc vµ costic ho¸. II.1.3.Nung Al(OH)3 Môc ®Ých cña viÖc ®em nung lµ lµm mÊt n­íc cña Al(OH)3 ®Ó thu ®­îc Al2O3 theo ph¶n øng:
  5. 2Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O II.1.4.C« ®Æc dung dÞch c¸i vµ costic ho¸ - Sau khi läc, lÊy Al(OH)3 ra, dung dÞch c¸i cßn l¹i chñ yÕu chøa NaOH, nh­ng nång ®é thÊp, kh«ng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu cña dung dÞch tuÇn hoµn. V× vËy ®em c« ®Æc ®Ó n©ng nång ®é lªn 300 g/l th× dõng l¹i.Trong qu¸ tr×nh vËn hµnh, mét l­îng CO2 trong kh«ng khÝ t¸c dông víi NaOH trong dung dÞch t¹o ra Na2CO3. Khi c« ®Æc sÏ kÕt tinh ra Na2CO3, ®em läc t¸ch Na2CO3 ra. Sau ®ã dïng Ca(OH)2 ®Ó costic ho¸ theo ph¶n øng: Na2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3 - Sau ®ã l¾ng läc, th¶i b·, dung dÞch ®em dïng l¹i. Mét sè ­u nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy: -¦u ®iÓm: L­u tr×nh ®¬n gi¶n, chÊt l­îng s¶n phÈm tèt, gi¸ thµnh h¹. -Nh­îc ®iÓm: ChØ thùc hiÖn víi quÆng b«xit cã hµm l­îng SiO2 thÊp míi cã lîi vÒ mÆt kinh tÕ. II.2. Ph­¬ng ph¸p KiÒm thiªu kÕt Khi hµm l­îng SiO2 trong quÆng cao, dïng ph­¬ng ph¸p Baye ®Ó s¶n xuÊt sÏ kh«ng cã lîi vÒ mÆt kinh tÕ do lµm mÊt m¸t nh«m «xit vµ kiÒm. Ph­¬ng ph¸p kiÒm thiªu kÕt cho phÐp chÕ biÕn mét c¸ch hîp lÝ c¸c lo¹i quÆng cã hµm l­îng Silic cao. Thùc chÊt cña ph­¬ng ph¸p lµ ®em hçn hîp B«xit - Na2CO3 vµ ®¸ v«i nung ë nhiÖt ®é cao, kÕt qu¶ lµ nhËn ®­îc s¶n phÈm thiªu kÕt chøa natri aluminat. Sau ®ã hoµ t¸ch thiªu kÕt phÈm trong n­íc, natri aluminat hoµ tan ë d¹ng dung dÞch, c¸c hîp chÊt kh¸c n»m l¹i ë d¹ng cÆn b·. Läc t¸ch b· thu ®­îc dung dÞch aluminat th«. Sau khi khö Silic sÏ thu ®­îc dung dÞch aluminat s¹ch.§em cacbon¸t ho¸
  6. b»ng khÝ CO2 sÏ thu ®­îc Al(OH)3. Sau khi nung Al(OH)3 ë 12000 C sÏ ®­îc Al2O3.L­u tr×nh s¶n xuÊt Al2O3 b»ng ph­¬ng ph¸p kiÒm thiªu kÕt gåm c¸c kh©u chÝnh sau: Thiªu kÕt, hoµ t¸ch thiªu kÕt phÈm, khö silic, cacbonat ho¸, nung.
  7. §¸ v«i B«xit X« ®a Xay Xay nghiÒn nghiÒn Phèi liÖu Thiªu kÕt NgiÒn thiªu kÕt phÈm Hoµ t¸ch CÆn ®á L¾ng läc Khö silic L¾ng läc dd NaAlO s¹ch dd c¸i C« ®Æc Cacbonat ho¸ Al(OH)3 Nung Al2O3
  8. II.2.1.Thiªu kÕt: - Môc ®Ých: biÕn nh«m oxit trong quÆng boxit thµnh natri aluminat (NaAlO2) dÔ tan trong dung dÞch n­íc, cßn l¹i SiO2 trong b«xit t¹o canxisilicat (2CaOSiO2) khã tan. - Cho boxit, dd Na2CO3,CaCO3 cïng håi liÖu vµo m¸y nghiÒn, sau ®ã ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸ häc cña nguyªn liÖu ®· nghiÒn ®iÒu chØnh cho phï hîp víi yªu cÇu thiªu kÕt,bïn quÆng nµy chøa 70% n­íc, dïng má phun vµo lß thiªu kÕt.Bïn liÖu sau khi vµo lß ®­îc gia nhiÖt, tr¶i qua c¸c vïng khö n­íc, nung nãng, lµm nguéi.T¹i vïng thiªu kÕt,phèi liÖu tr¶i qua c¸c b­íc sau: B­íc 1:thiªu kÕt ë nhiÖt ®é thÊp, x¶y ra c¸c ph¶n øng: Na2CO3 + Fe2O3 = Na2O.Fe2O3 + CO2 Na2CO3 + SiO2 = Na2O.SiO2 + CO2 Na2CO3 +Al2O3 = Na2O.Al2O3 + CO2 - NÕu ë nhiÖt ®é thÊp cã thÓ t¹o Na2O.Al2O3.SiO2 B­íc 2:thiªu kÕt ë nhiÖt ®é cao, x¶y ra c¸c ph¶n øng sau: Na2O.Fe2O3 + Al2O3 = Na2O.Al2O3 + Fe2O3 Na2O.SiO2 + 2CaO + Al2O3 = Na2O.Al2O3 + 2CaO.SiO2 Na2O.Al2O3.SiO2 + 4CaO = Na2O.Al2O3+ 2(2Na2O.SiO2) II.2.2.Hoµ t¸ch thiªu kÕt phÈm - S¶n phÈm thiªu kÕt sau khi nghiÒn nhá ®­îc ®­a ®i hoµ ®­a ®i hoµ t¸ch. - Môc ®Ých lµ chuyÓn natri aluminat tõ pha r¾n vao dd n­íc, cßn t¹p chÊt kh¸c vÉn ®Ó ë pha r¾n t¸ch khái dung dÞch,dung m«i hoµ t¸ch cã thÓ lµ n­íc,dd kiÒm lo·ng, dd natri aluminat lo·ng. - Khi hoµ t¸ch thiªu kÕt phÈm x¶y ra c¸c qu¸ tr×nh sau: + natri aluminat hoµ tan vµo dung dÞch
  9. + natri ferit bÞ ph©n huû theo ph¶n øng: Na2O.Fe2O3 + H2O = Fe2O3 + 2NaOH - S¾t oxit n»m l¹i trong cÆn, Natri ferit thuû ph©n lµm t¨ng l­îng NaOH cã lîi cho qu¸ tr×nh hoµ t¸ch. - 2CaO.SiO2 thùc tÕ kh«ng hoµ tan, nh­ng nÕu thêi gian hoµ t¸ch kÐo dµi, nång ®é dung dÞch ®Ëm ®Æc, nhiÖt ®é hoµ t¸ch cao th× canxi silicat còng b¾t ®Çu ph¶n øng víi dung dÞch kiÒm vµ qu¸ tr×nh sÏ phøc t¹p. - Mét sè natri silicat t¹o thµnh còng tan vµo trong dung dÞch v× vËy cÇn ®em dung dÞch ®i khö SiO2 II.2.3.Khö Silic - Sau hoµ t¸ch ®­îc dung dÞch Aluminat th«, v× trong dung dÞch cßn nhiÒu SiO2. V× vËy cÇn khö SiO2 tr­íc khi kÕt tinh Al(OH)3. - Qu¸ tr×nh khö silic cña dung dÞch dÞch natri aluminat tiÕn hµnh trong otocla t­¬ng tù nh­ ¤t«cla dïng ®Ó hoµ t¸ch b«xit theo ph­¬ng ph¸p Baye. NhiÖt ®é khö SiO2 kho¶ng 1700C.Ph¶n øng chñ yÕu cña qu¸ tr×nh khö SiO2: Na2O.Al2O3 +2(Na2O.SiO2) +4H2O= 4NaOH +Na2O.Al2O3.2SiO2.2H2O Sau khi khö SiO2 ®­a dung dÞch ®i l¾ng läc, kÕt tña ®­a vÒ trén cïng quÆng vµ ®em ®i thiªu kÕt. Dung dÞch c¸i ®em cacbonat ho¸. II.2.4.Cacbonat ho¸ dung dÞch natri aluminat - Môc ®Ých: lµm cho dung dÞch natri aluminat bÞ ph©n huû, kÕt tña Al(OH)3 theo c¸c b­íc sau: +Tr­íc tiªn, cho CO2 trong kh«ng khÝ t¸c dông víi NaOH 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O do NaOH bÞ trung hoµ, tØ sè costic cña dung dÞch gi¶m xuèng, hîp chÊt natri aluminat trë nªn kh«ng bÒn v÷ng mµ ph©n huû theo ph¶n øng :
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản