拜耳法

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拜耳法（英语：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，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

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。 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。

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。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，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。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。

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