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。
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
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。
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。
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·Al2O3·1.7SiO2·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。