바이어법은 저실리콘 보크 사이트, 특히 삼수 알루미늄형 보크사이트, 공예가 간단하고 조작이 편리하며 제품 품질이 높고 경제적 효과가 다른 방법보다 훨씬 뛰어나다. 현재 전 세계에서 생산되는 산화 알루미늄과 수산화 알루미늄의 90% 이상이 바이엘 방법으로 생산되고 있다.
바이엘 법에는 바이엘이 제시한 두 가지 주요 공예인 바이엘이 제시한 두 가지 특허가 포함되어 있다. 하나는 수산화 나트륨과 알루미나의 몰비가 6 으로 증가할 때까지 수산화 알루미늄을 결정종으로 첨가하기만 하면 대부분의 수산화 알루미늄 용액이 석출되어 실온에서 산화나트륨과 알루미나의 몰비 1.8 의 알루미나산 나트륨 용액 중 알루미나가 서서히 수산화알루미늄으로 석출될 수 있다는 것을 발견했다. 가열할 때, 산화 알루미늄 물과 보크 사이트의 물질도 용해될 수 있다. 즉, 분모액이 알루미늄 광산을 용해시킬 수 있다. 이 두 가지 공예를 교대로 사용하면 알루미늄 광산을 일괄 처리하여 순수한 수산화알루미늄 제품을 얻을 수 있는데, 이는 이른바 바이엘 순환으로 구성된다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언)
특정 온도로 가열되면 가성 알칼리 용액이 보크 사이트의 알루미나를 용해시킵니다.
Al2o3 H2O+2 NaOH+(3-n) H2O → 2 naal (oh) 4
얻은 알루미늄산 나트륨 용액은 희석과 냉각 조건 하에서 수산화알루미늄을 분해한다.
수산화알루미늄 4 === 수산화알루미늄 3+ 수산화나트륨
이전 프로세스를 용해라고 하고, 다음 프로세스를 분해라고 합니다. 가성 소다를 함유 한 분해 모액은 새로운 보크 사이트를 용해시키기 위해 반환됩니다.
바이어파의 첫 번째 공정은 분쇄기로 보크사이트 광석을 직경 약 30 mm 의 알갱이로 분쇄한 다음, 물로 알갱이 표면의 점토 등의 불순물을 씻어내는 것이다. 이 세탁한 입자들은 회수된 수산화나트륨 농도가 30 ~ 40% 인 바이어법 잔액과 혼합되어 볼 밀링을 통해 고체 입자가 300 미크론 이하인 현탁액을 형성한다. 입도가 감소함에 따라 보크사이트의 비 표면적이 크게 증가하여 후속 화학반응을 가속화하는 데 도움이 된다. 보크 사이트는 고농도 수산화나트륨 용액으로 형성된 현탁액과 반응부로 들어가 온도와 압력을 높여 보크 사이트의 수산화알루미늄과 수산화나트륨이 반응하여 용해성 알루미늄산 나트륨 (NaAl(OH)4) 을 생성하는데, 그 방정식은 다음과 같다: [1].
알루미늄 광산의 구성에 따라 Al2O3+2 NaOH+3 H2O → 2 NaAl(OH)4 반응기의 온도와 압력이 결정됩니다. 삼수화물이 많은 보크사이트의 경우 150 도 상압에서 반응할 수 있고, 1 수 하드알루미늄 석과 브름석이 많은 보크사이트의 경우, 반응은 압력 하에서 진행되어야 하며, 일반적인 조건은 200 ~ 250 도, 30 ~ 40 개의 기압이다. 수산화나트륨과 반응할 때, 알루미늄 광산에 들어 있는 철의 각종 산화물, 산화 칼슘, 이산화 티타늄은 기본적으로 수산화나트륨과 반응하지 않고 고체침착을 형성하여 반응기의 바닥에 남아 있다. 그것들은 걸러져 붉은 진흙이라고 불리는 필터 찌꺼기를 형성하고, 알루미늄 광산에 들어 있는 이산화 실리콘 불순물은 수산화나트륨과 반응하여 규산나트륨을 생성하며 규산나트륨도 물에 녹는다.
SiO _ 2+2 NaOH → 2Na2SiO3+H2O 바이엘 방법은 규산나트륨을 제거하기 위해 용액을 천천히 가열하여 이산화 실리콘, 알루미나, 수산화나트륨 생성방 나트륨 구조의 수화 알루미늄 규산나트륨을 발생시킨 다음 침전한 후 다시 걸러내어 상청액에 알루미늄산 나트륨만 남도록 하는 것이다.
열용액은 냉각장치에 들어가 물로 희석한 후 점차 냉각된다. 알루 민산 나트륨은 가수 분해되어 수산화 알루미늄을 생성합니다. 이때 순산화 알루미늄 분말을 넣으면 흰색 수산화알루미늄 고체가 침전된다.
NaAl(OH)4 → Al(OH)3+NaOH 일부 제조업체는 과도한 이산화탄소를 도입하여 수산화알루미늄 생산을 지원하여 이 단계를 개선했습니다.
NAL (OH) 4+CO2 → AL (OH) 3+NAHCO3 이 생성된 수산화알루미늄을 걸러낸 후, 남은 고농도 수산화나트륨 용액은 다른 알루미늄 광산을 처리하고 수산화알루미늄을 용해시키는 데 순환된다. 결과 수산화알루미늄은1000 C 에서 소성하여 산화 알루미늄으로 분해될 수 있습니다.
2Al(OH)3 → Al2O3+3 H2O 의 구체적인 소성 온도는 산화 알루미늄에 필요한 결정형과 입도에 따라 달라집니다. 생산된 산화 알루미늄은 그런 다음 홀 아로파 전기 분해를 통해 금속 알루미늄을 생산할 수 있다.
바이어법은 주로 용해, 분해, 소성의 세 단계로 나뉘는데, 주로 분쇄와 습밀, 보크사이트 용해, 적토 분리 세척, 알루미늄산 나트륨 용액과 결정종 분해, 알루미늄 분해 모액 증발, 산화 알루미늄 생산에서 탄산나트륨 알칼리 회수, 수산화알루미늄 소성 등의 공정으로 구성되어 있다.
바이엘 생산 1t 알루미나, 일반적으로 1.7 ~ 3.4t 광석, 60 ~ 150kg NaOH, 200 ~ 350KW 가 필요합니다 보크 사이트에서 실리콘 광물의 산물 (수화 알루미늄 규산나트륨 Na2O Al2O3 1.7SiO2 H2O) 의 구성에 따라 용해 1 SiO2 당 손실 1 Al2O3 공업 생산은 산화 알루미늄의 총 회수율이 80% 이상이어야 하며, 처리 과정에서 산화 알루미늄의 기계적 손실이 3% ~ 5% 로 계산되면 산화 알루미늄의 이론적 용해율은 83% ~ 85% 보다 커야 한다. 따라서 바이엘 방법은 하드 알루미늄 알루미늄 알루미늄 보크 사이트 또는 알루미늄-실리콘 비율이 6 ~ 7 보다 큰 1 수 하드 알루미늄 알루미늄 보크 사이트 처리에 적합합니다. 삼수 알루미늄 알루미늄 광산에 대해서는 활성 이산화 실리콘 함량만 고려해야 한다. 중간 등급의 알루미늄 광산에 대해서는 바이어-소결 연합 공예가 더욱 경제적이다.
1855 년 프랑스 화학자 루이 차틀레는 먼저 알루미늄 광산과 탄산나트륨의 Na2CO3 혼합물을1200 C 로 가열하여 알루미늄산 나트륨을 만든 다음 알루미늄산 나트륨 용액에 이산화탄소를 넣어 수산화알루미늄을 생성하는 방법을 제시했다. 1880 년대에 러시아 섬유 산업은 대량의 산화 알루미늄을 매염제로 필요로 했다. 상트페테르부르크에서 일하는 독일의 화학자인 칼 조셉 바이어가 바이어법을 제기하고 특허를 신청했다. 가장 중요한 개선은 첫째, 수산화알루미늄 결정종을 첨가하면 수산화알루미늄이 묽은 잿물에서 서서히 침전된다는 것이다. 둘째, 남은 알칼리액은 회수할 수 있고, 새로운 보크사이트는 농도를 높여 재가공하여 지속적인 생산을 실현할 수 있다. 바이어법이 제기된 지 얼마 되지 않아 르샤틀레파를 대신하여 홀 아로파와 함께 사용하여 알루미늄 생산량을 크게 높였다. 바이엘 법의 경제적 이익은 몇 가지 점에 의해 결정된다. 첫째, 알루미늄 광산에서 삼수 알루미늄석의 비율, 삼수 알루미늄석의 석재가 많을수록 에너지 소비량이 줄어든다. 둘째, 보크 사이트에서 알루미늄-실리콘 비율. 바이엘 방법은 이산화 실리콘을 수화 알루미늄 규산나트륨, 산화 알루미늄, 수산화나트륨으로 변환하는 과정에서 손실을 입는다. 고 알루미늄 고 실리콘 알루미늄 광산이 점차 부족해지면서 이 과정에서 손실된 산화 알루미늄과 수산화나트륨도 점차 증가하고 있다. 일부 연구원과 회사는 바이엘 방법을 소결법과 결합하는 개선 방안을 제시했다. 또한 바이어법은 일부 수산화나트륨을 적토에 넣어 적토에 강한 부식성을 주며, 그 PH 값은 1 1- 12 로 헝가리 에고 알루미늄 공장의 적토 마당 20/과 같은 심각한 환경 문제를 야기한다.