拜耳法

拜耳法（英文名：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·拜耳发明。拜耳法的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。世界上95%的铝业公司都在使用拜耳法生产氧化铝。^[1]

拜耳法在生产技术工艺评估中，有机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。^[2]

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，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，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水和物，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

在加热到一定温度下，苛性碱溶液溶出铝土矿中的氧化铝：

Al2O3 ·H2O+2NaOH+(3 - n)H2O → 2NaAl(OH)4

所得的铝酸钠溶液在稀释和冷却的情况下分解并析出氢氧化铝：

NaAl(OH)4 === Al(OH)3+NaOH

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土矿。

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(NaOH)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的一水软铝石型铝土矿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一烧结联合法较为经济。