» » Кальцинация гидроксида алюминия
03.12.2015

Заключительным переделом всех технологических схем глиноземного производства является кальцинация. Цель кальцинации — перевод исходного гидроксида алюминия в товарную продукцию — металлургический глинозем для электролитического производства алюминия и неметаллургический — для различных отраслей промышленности (электротехнической, керамической и др.).
Глинозем — технический оксид алюминия Аl2О3 — белый кристаллический порошок, состоящий из модификаций α-Al2O3 и γ-Аl2O3. Нерастворим в воде; содержит небольшое количество примесей: SiO2, Fе2O3, ТiO2, V2O5, Сr2O3, МnО, ZnO, Р2O5, Na2O, К2O, Н2O — в сумме не более 0,95—1,88 % (см. табл. 10.1). Глинозем получают из алюминийсодержащих руд, преимущественно из бокситов, и используют в качестве сырья для получения алюминия.
Процесс кальцинации заключается в термическом воздействии на гидроксид алюминия, в результате последовательно протекают процессы: при 110—120 °С из гидроксида начинается удаление внешней влаги, при 200—250 °С гиббсит теряет молекулы кристаллизационной воды и превращается в бемит; при температуре около 500 °С бемит превращается в безводный γ-Аl2O3 и при температуре выше 850 °С происходит превращение γ-Аl2O3 в α-Аl2O3. Все эти превращения идут с поглощением значительного количества тепла (эндотермический процесс), кроме превращения γ-Аl2O3 в α-Аl2O3 (экзотермический процесс). Основное количество тепла затрачивается при нагревании материала до 500—600 °С, когда происходит испарение выделяющейся влаги и разложение гиббсита:
Кальцинация гидроксида алюминия

Скорость фазовых превращений гидроксида алюминия возрастает в присутствии минерализаторов; одновременно снижается температура этих превращений. Скорость превращения γ→α для Аl2O3 зависит от скорости внутренней перестройки решетки оксида, которая в большинстве случаев является лимитирующей стадией всего процесса кальцинации. В качестве минерализаторов можно применить АlF3, В2O3 и др.
Кальцинация гидроксида алюминия

Так, добавки 0,5—1 % АlF3 или 0,1—0,2 % В203 позволили получить при 1200 °С в течение 30 минут продукт с содержанием α-Аl2O3—80 %.
Поэтому добавка к гидроксиду алюминия небольших количеств соединений фтора позволяет увеличить производительность печей кальцинации и снизить расход топлива. Глинозем, полученный в присутствии фтора, имеет шероховатую поверхность, большую плотность, он меньше пылит при транспортировании и загрузке. Однако такой глинозем медленнее растворяется в электролите и весьма абразивен.