拜耳法 （英語：Bayer process ）是一种工业上广泛使用的从铝土矿 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
背景 铝土矿是最重要的一种铝矿石，其中主要有三种含铝物质：三水铝石（Al(OH)3 ）、一水硬铝石（α-AlO(OH)）和勃姆石 （γ-AlO(OH)），总的含铝量为40%-75%。此外，还含有针铁矿 、赤铁矿 、高岭土（含二氧化硅 ）和少量的二氧化钛 。[1]
过程概述
拜耳过程简单流程图，蓝色代表铝的成分，红色球球代表铁、硅等杂质
粉碎 拜耳法的第一个过程是用粉碎机将铝土矿的矿石粉碎成直径为30毫米左右的颗粒，然后用水冲洗掉颗粒表面的粘土 等杂质。冲洗过的这些颗粒与重复利用的，氢氧化钠浓度为30%-40%的拜耳法余液相混合，借助球磨形成固体粒径在300微米以下的悬浊液。随着粒径逐渐变小，铝土矿的比表面积大大增加，这有助于加快后续化学反应的速度。
溶出 铝土矿和高浓度氢氧化钠溶液形成的悬浮液随后进入反应釜，通过提高温度和压力使铝土矿中的氧化铝和氢氧化钠反应，生成可以溶解的铝酸钠（NaAl(OH)4 ），这被称为溶出，其方程式如下：
Al2 O3 + 2 NaOH + 3 H2 O → 2 NaAl(OH)4 反应釜的温度和压力根据铝土矿的组成决定。对于含三水铝石 较多的铝土矿，可在常压下，150度进行反应，而对于一水硬铝石和勃姆石含量多的，则需要在加压进行反应，常用条件为200到250度，30到40个大气压。 在和氢氧化钠反应时，铝土矿中所含的铁的各种氧化物、氧化钙和二氧化钛基本不会和氢氧化钠反应，形成了固体沉淀，留在反应釜底部，它们会被过滤掉，形成的滤渣呈红色，被称作赤泥，而铝土矿中含有的二氧化硅杂质则会和氢氧化钠反应，生成同样溶于水的硅酸钠。
SiO2 + 2 NaOH → Na2 SiO3 +H2 O 为了除去硅酸钠，拜耳法是通过缓慢加热溶液，促使二氧化硅、氧化铝和氢氧化钠生成方钠石结构的水合铝硅酸钠，沉淀下来，然后过滤除掉，这样一来，就只有铝酸钠留在上清液中。
析出氢氧化铝 热的溶液进入冷却装置中，加水稀释同时逐渐冷却，铝酸钠会发生水解，生成氢氧化铝，此时加入纯的氧化铝粉末，会析出白色的氢氧化铝固体。
NaAl(OH)4 → Al(OH)3 + NaOH 有的厂家对这一步进行了改进，通入过量二氧化碳帮助产生氢氧化铝。
NaAl(OH)4 + CO2 → Al(OH)3 + NaHCO3 过滤掉生成的氢氧化铝后，剩余的浓度仍然较高的氢氧化钠溶液会循环利用，用于处理另一批铝土矿，溶出氢氧化铝。已经生产出的氢氧化铝则在1000°C以上煅烧，可以分解成氧化铝：
2Al(OH)3 → Al2 O3 + 3 H2 O 具体煅烧温度依据所需氧化铝的晶型和粒径来决定。生产的氧化铝随后可通过霍尔－埃鲁法 电解制取金属铝。
发展历史与前景 1855年法国化学家路易·勒夏特列 首先提出了将铝土矿和碳酸钠的Na2 CO3 混合物加热到1200°C，形成铝酸钠，之后将二氧化碳通入铝酸钠的溶液产生氢氧化铝的办法[2] [3]
拜耳法的经济效益由几点决定，一是铝土矿中所含三水铝石的比例，所含三水铝石越多，能源的消耗就越小；二是铝土矿中的铝硅比例，拜耳法将二氧化硅转化为水合铝硅酸钠，这一过程中损失了氧化铝和氢氧化钠，随着铝硅含量高的铝土矿储量逐渐匮乏，这一过程中损失的氧化铝和氢氧化钠也逐渐升高，已有研究者和公司提出了拜耳法结合烧结法的改进方案[4] [5]
参见
参考文献 ^ Harris, Chris; McLachlan, R. (Rosalie); Clark, Colin. Micro reform – impacts on firms: aluminium case study. Melbourne: Industry Commission. 1998. ISBN 0-646-33550-2 ^ Christian Vargel. corrosion of aluminium. Elesvier. 2004: 3-4. ^ Bayer, Karl Josef, German Patent 43,977 (August 03, 1 888). ^ (PDF) . [2012-11-06 ] . （原始内容 (PDF) 存档于2012年9月5日）. ^ Day, Matthew. Hungary threatened by 'ecological catastrophe' as toxic sludge escapes factory. Telegraph. 2010-10-05 [2012-11-06 ] . （原始内容于2019-06-17）. Habashi, F. A short history of hydrometallurgy. Hydrometallurgy. 2005, 79 : 15–22. doi:10.1016/j.hydromet.2004.01.008 . François Cardarelli. Materials Handbook: A Concise Desktop Reference. Springer. 2008: 166–168.
拜耳法, 英語, bayer, process, 是一种工业上广泛使用的从铝土矿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, 英语, carl, josef, bayer, 发明, 其基本原理是用浓氢氧化钠溶液将氢氧化铝转化为铝酸钠, 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, 今日, 世界上95, 的铝业公司都在使用生产氧化铝, 目录, 背景, 过程概述, 粉碎, 溶出, 析出氢氧化铝, 发展历史与前景, 参见, 参. 拜耳法 英語 Bayer process 是一种工业上广泛使用的从铝土矿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 英语 Carl Josef Bayer 发明 其基本原理是用浓氢氧化钠溶液将氢氧化铝转化为铝酸钠 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 今日 世界上95 的铝业公司都在使用拜耳法生产氧化铝 目录 1 背景 2 过程概述 2 1 粉碎 2 2 溶出 2 3 析出氢氧化铝 3 发展历史与前景 4 参见 5 参考文献背景 编辑铝土矿是最重要的一种铝矿石 其中主要有三种含铝物质 三水铝石 Al OH 3 一水硬铝石 a AlO OH 和勃姆石 g AlO OH 总的含铝量为40 75 此外 还含有针铁矿 赤铁矿 高岭土 含二氧化硅 和少量的二氧化钛 1 拜耳法的目的就是除去铝土矿中的铁 硅 钛等杂质 将几种含铝物质转化为氧化铝 过程概述 编辑 拜耳过程简单流程图 蓝色代表铝的成分 红色球球代表铁 硅等杂质 粉碎 编辑 拜耳法的第一个过程是用粉碎机将铝土矿的矿石粉碎成直径为30毫米左右的颗粒 然后用水冲洗掉颗粒表面的粘土等杂质 冲洗过的这些颗粒与重复利用的 氢氧化钠浓度为30 40 的拜耳法余液相混合 借助球磨形成固体粒径在300微米以下的悬浊液 随着粒径逐渐变小 铝土矿的比表面积大大增加 这有助于加快后续化学反应的速度 溶出 编辑 铝土矿和高浓度氢氧化钠溶液形成的悬浮液随后进入反应釜 通过提高温度和压力使铝土矿中的氧化铝和氢氧化钠反应 生成可以溶解的铝酸钠 NaAl OH 4 这被称为溶出 其方程式如下 Al2O3 2 NaOH 3 H2O 2 NaAl OH 4反应釜的温度和压力根据铝土矿的组成决定 对于含三水铝石较多的铝土矿 可在常压下 150度进行反应 而对于一水硬铝石和勃姆石含量多的 则需要在加压进行反应 常用条件为200到250度 30到40个大气压 在和氢氧化钠反应时 铝土矿中所含的铁的各种氧化物 氧化钙和二氧化钛基本不会和氢氧化钠反应 形成了固体沉淀 留在反应釜底部 它们会被过滤掉 形成的滤渣呈红色 被称作赤泥 而铝土矿中含有的二氧化硅杂质则会和氢氧化钠反应 生成同样溶于水的硅酸钠 SiO2 2 NaOH Na2SiO3 H2O为了除去硅酸钠 拜耳法是通过缓慢加热溶液 促使二氧化硅 氧化铝和氢氧化钠生成方钠石结构的水合铝硅酸钠 沉淀下来 然后过滤除掉 这样一来 就只有铝酸钠留在上清液中 析出氢氧化铝 编辑 热的溶液进入冷却装置中 加水稀释同时逐渐冷却 铝酸钠会发生水解 生成氢氧化铝 此时加入纯的氧化铝粉末 会析出白色的氢氧化铝固体 NaAl OH 4 Al OH 3 NaOH有的厂家对这一步进行了改进 通入过量二氧化碳帮助产生氢氧化铝 NaAl OH 4 CO2 Al OH 3 NaHCO3过滤掉生成的氢氧化铝后 剩余的浓度仍然较高的氢氧化钠溶液会循环利用 用于处理另一批铝土矿 溶出氢氧化铝 已经生产出的氢氧化铝则在1000 C以上煅烧 可以分解成氧化铝 2Al OH 3 Al2O3 3 H2O具体煅烧温度依据所需氧化铝的晶型和粒径来决定 生产的氧化铝随后可通过霍尔 埃鲁法电解制取金属铝 发展历史与前景 编辑1855年法国化学家路易 勒夏特列首先提出了将铝土矿和碳酸钠的Na2CO3混合物加热到1200 C 形成铝酸钠 之后将二氧化碳通入铝酸钠的溶液产生氢氧化铝的办法 2 1880年代俄国纤维工业需要大量氧化铝作媒染剂 在圣彼得堡工作的德国化学家卡尔 约瑟夫 拜耳提出了拜耳法并申请了专利 3 其最重要的改进有两点 一是发现只要添加氢氧化铝晶种 氢氧化铝会从稀释后的碱液中慢慢沉淀出来 二是剩余碱液可以回收 提高浓度重新处理新的铝土矿 实现了连续生产 拜耳法提出后不久就取代了勒夏特列的办法 并和霍尔 埃罗过程连用 极大地提高了铝的产量 拜耳法的经济效益由几点决定 一是铝土矿中所含三水铝石的比例 所含三水铝石越多 能源的消耗就越小 二是铝土矿中的铝硅比例 拜耳法将二氧化硅转化为水合铝硅酸钠 这一过程中损失了氧化铝和氢氧化钠 随着铝硅含量高的铝土矿储量逐渐匮乏 这一过程中损失的氧化铝和氢氧化钠也逐渐升高 已有研究者和公司提出了拜耳法结合烧结法的改进方案 4 此外拜耳法会导致部分氢氧化钠进入赤泥 给赤泥带来了强腐蚀性 其PH高达11 12 这带来了严重的环境问题 比如2010年匈牙利艾卡炼铝厂赤泥堆场决堤 储存的赤泥冲入七个村庄 造成惨剧 5 参见 编辑霍尔 埃罗法 铝的冶炼 奥伊考炼铝厂事故参考文献 编辑 Harris Chris McLachlan R Rosalie Clark Colin Micro reform impacts on firms aluminium case study Melbourne Industry Commission 1998 ISBN 0 646 33550 2 Christian Vargel corrosion of aluminium Elesvier 2004 3 4 Bayer Karl Josef German Patent 43 977 August 03 1 888 Peter Smith PDF 2012 11 06 原始内容 PDF 存档于2012年9月5日 Day Matthew Hungary threatened by ecological catastrophe as toxic sludge escapes factory Telegraph 2010 10 05 2012 11 06 原始内容存档于2019 06 17 Habashi F A short history of hydrometallurgy Hydrometallurgy 2005 79 15 22 doi 10 1016 j hydromet 2004 01 008 Francois Cardarelli Materials Handbook A Concise Desktop Reference Springer 2008 166 168 取自 https zh wikipedia org w index php title 拜耳法 amp oldid 71739660, 维基百科，wiki ，书籍，书籍，图书馆，
文章 ，阅读，下载，免费，免费下载，mp3，视频，mp4，3gp， jpg，jpeg，gif，png，图片，音乐，歌曲，电影，书籍，游戏，游戏。