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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。
铝土矿+氢氧化钠(烧碱)= 铝酸钠
Al(OH)3 + Na+ + OH− → Na+ + [Al(OH)4]−
热的溶液进入冷却装置中,加水稀释同时逐渐冷却,铝酸钠会发生水解,生成氢氧化铝
NaAl(OH)4 → Al(OH)3 + NaOH
已经生产出的氢氧化铝则在1000°C以上煅烧,可以分解成氧化铝:
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
因为铝土要用烧碱处理,没有强大廉价的氯碱工业成本不可能低。我们的氯碱工业成本控制非常强大。
镓就从上述烧碱提纯氧化铝的铝酸钠循环液中提取,我们可以拿它当做废物利用,只是副产品。如果强行要制备,那就要为主要产物巨量的氧化铝找到出路,如果没有电解铝产业,根本消化不了。
在拜耳法中将铝土矿加工成氧化铝的过程中,镓会在氢氧化钠溶液中积累,这些镓可以通过多种方法提取,如使用离子交换树脂。镓的提取率主要取决于铝土矿原料中镓的原始浓度。在50 ppm的典型浓度下,大约15%的镓是可提取的,剩下的部分则通过红泥和氢氧化铝流失。溶液中的镓之后通过离子交换树脂分离,对其电解可以得到金属镓。
以副产品的形式开采意味着镓的生产受到每年提取的铝土矿、硫化锌矿石(和煤)数量的限制,因此需要根据供应潜力来讨论其可用性。副产品的供应潜力定义为在当前市场条件(即技术和价格)下,“每年”从其主体材料中经济可提取的数量。因为它们不能从主要产品中独立提取,所以副产品的储量和资源与供应潜力无关。最近的预测认为铝土矿的镓供应潜力至少为2100吨/年,硫化锌矿石的供应潜力为85吨/年,而煤炭的潜在供应量为590吨/年。