
【化】 Bayer process (for purifying alumina)
【机】 Bayer
fine; purify; refine; smelt
【计】 refining
【化】 affinage; epuration; refining
【经】 refine
vitriol
【化】 ammonia alum; vitriol
【医】 vitriol; vitriolum
indigenous method
【法】 indigenous method
拜耳精炼矾土法(Bayer Process)是工业上从铝土矿(bauxite)中提取氧化铝(Al₂O₃)的核心技术,由奥地利化学家卡尔·约瑟夫·拜耳于1887年发明。该方法通过四步工艺实现铝的提纯:
破碎研磨
铝土矿经粉碎至微粒状态后,与浓度为30%的氢氧化钠溶液混合形成矿浆。此步骤可有效溶解铝土矿中的氧化铝成分(来源:美国地质调查局《铝业生产技术报告》)。
高温浸出
矿浆在150-250℃的高压釜中进行热压处理,发生如下反应:
$$ Al(OH)_3 + NaOH rightarrow NaAl(OH)_4
$$
该过程可分离出可溶性的铝酸钠溶液(来源:国际铝业协会《冶金工艺手册》)。
沉淀分解
铝酸钠溶液经降温后添加氢氧化铝晶种,触发水解反应生成氢氧化铝沉淀:
$$ NaAl(OH)_4 rightarrow Al(OH)_3downarrow + NaOH
$$
此环节回收率达90%以上(来源:英国皇家化学学会《工业化学原理》)。
煅烧提纯
氢氧化铝在1000-1200℃回转窑中脱水形成冶金级氧化铝:
$$ 2Al(OH)_3 xrightarrow{Delta} Al_2O_3 + 3H_2O
$$
产物纯度可达99.5%(来源:中国有色金属工业协会《现代铝冶炼技术》)。
该方法全球覆盖率超过95%,每吨氧化铝生产需消耗2.3-2.8吨铝土矿。现代工艺通过余热回收系统可降低30%能耗(来源:德国亚琛工业大学《工业生态学研究》)。
拜耳精炼矾土法(Bayer Process)是工业上从铝矾土(铝土矿)中提取氧化铝的核心方法,由奥地利化学家卡尔·约瑟夫·拜耳(K.J. Bayer)于1889-1892年提出,至今仍是全球主流的氧化铝生产工艺。以下是其详细解释:
通过浓氢氧化钠(NaOH)溶液在高温高压下溶出铝土矿中的氧化铝水合物,生成可溶的铝酸钠溶液,反应式为: $$ text{Al(OH)}_3 + text{NaOH} rightarrow text{NaAl(OH)}_4 $$ 随后通过稀释降温并添加氢氧化铝晶种,促使铝酸钠水解重新析出氢氧化铝沉淀,母液则循环利用。
提取的氧化铝主要用于电解生产金属铝,也可作为耐火材料、陶瓷等的原料。
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