氧化鋁是用不同的生產(chǎn)方法是從鋁土礦中提取出來(lái)的白色粉末。氧化鋁是典型的大型復(fù)雜流程性工業(yè),全世界90%以上的氧化鋁直接采用的是經(jīng)濟(jì)的拜耳法生產(chǎn)流程,而我國(guó)氧化鋁企業(yè)因礦質(zhì)的不同,而分別選用不同的生產(chǎn)工藝。
燒結(jié)法:適于礦石品位含硅高、難溶的、中等資源品位的一水硬鋁石,流程長(zhǎng)、工藝復(fù)雜。我國(guó)絕大部分老的氧化鋁企業(yè)多采用這一方法進(jìn)行氧化鋁冶煉。山東鋁廠、中州鋁廠Ⅰ期、山西鋁廠Ⅰ期。
燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程主要包括熟料燒成、熟料溶出、精液制備、分解和蒸發(fā)等主要的生產(chǎn)工序。
來(lái)自原料磨的生料漿通過(guò)回轉(zhuǎn)窯燒制成易于溶出的鋁酸鈉熟料,再經(jīng)碳分母液和一次洗液浸泡后進(jìn)行溶出;此后通過(guò)赤泥分離洗滌、粗液脫硅、硅渣分離等工序生成的精液分別送至碳分和種分工序進(jìn)行分解反應(yīng),析出氫氧化鋁;種分母液經(jīng)蒸發(fā)形成的種蒸母液送拜爾法堿液調(diào)配后給原礦漿配料;碳蒸母液則返回至原料磨配料。析出的氫氧化鋁送焙燒工序進(jìn)行焙燒。
與拜耳法相比,燒結(jié)法主要在熟料燒成和碳分分解的控制部分是完全不同的兩個(gè)過(guò)程。
拜爾法:拜爾法是KarlJosephBayer于1887年發(fā)明,他發(fā)現(xiàn)加入精種的鋁酸鈉溶液中可以分解出AL(OH)3,分解母液蒸發(fā)后可以在高溫高壓下溶出鋁土礦中的AL(OH)3。該發(fā)現(xiàn)后來(lái)在實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)并應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐,是國(guó)外氧化鋁最廣泛采用的生產(chǎn)工藝。適于生產(chǎn)易溶的三水鋁石和一水軟鋁石,處理中等品位鋁土礦堿耗高、礦耗大是常規(guī)拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的缺點(diǎn)。貴州鋁廠Ⅰ期、平果鋁廠。
拜爾法氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程主要包括預(yù)脫硅、溶出過(guò)程,赤泥洗滌、過(guò)濾過(guò)程,種分分解過(guò)程和氫氧化鋁過(guò)濾、焙燒等主要的生產(chǎn)工序。
選礦拜爾法:可將A/S為4以上的鋁土礦通過(guò)浮選成A/S為11.2的礦漿,可提高單管溶出系統(tǒng)的溶出率,工藝管道和罐內(nèi)不易結(jié)巴。
串聯(lián)法:處理中低晶位鋁土礦的適宜方法。先以較簡(jiǎn)單的拜爾法處理礦石,最大限度地提取礦石中的氧化鋁,然后再用燒結(jié)法回收拜爾法赤泥的Al2O3和Na2O,可降低氧化鋁生產(chǎn)的綜合能耗,Al2O3的總回收率高,堿耗降低,產(chǎn)品成本可大幅度降低。不增加建設(shè)投資和設(shè)備,可在現(xiàn)有混聯(lián)法廠推廣應(yīng)用。貴州鋁廠、魯能晉北(規(guī)劃)。
并聯(lián)法:由拜耳法、燒結(jié)法組成并聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)工藝。中州鋁廠、前蘇聯(lián)第聶泊鋁廠。
混聯(lián)法:由拜耳法、燒結(jié)法組成,其生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)是:工藝流程復(fù)雜、連續(xù)性強(qiáng)、參數(shù)檢測(cè)困難、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、生產(chǎn)管理難度大,在化工冶金行業(yè)具有較強(qiáng)的代表性,對(duì)過(guò)程自動(dòng)化程度要求很高。是一種復(fù)雜的冶金化工處理過(guò)程,具有濕法和干法冶金的共同特點(diǎn),特別適合處理我國(guó)以一水硬鋁石為主的鋁土礦,它具有結(jié)晶度高、礦石難溶的特點(diǎn),需要在高溫(250℃以上)、高壓(5.5MPa以上)、高堿液濃度(NaOH20%以上)條件下進(jìn)行溶出;對(duì)于較低品位礦石還需要進(jìn)行更為復(fù)雜的燒結(jié)法處理;礦石中的高硅,在生產(chǎn)過(guò)程中又極易在設(shè)備表面形成結(jié)垢,同時(shí)也嚴(yán)重影響監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集。山西鋁廠Ⅰ期、貴州鋁廠Ⅱ期、鄭州鋁廠。
國(guó)內(nèi)某氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的混聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)線工藝流程簡(jiǎn)圖,涵蓋了國(guó)內(nèi)外典型拜耳法和燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的典型工藝過(guò)程。圖中有三處物料交流:即拜耳法赤泥及附液送燒結(jié)法系統(tǒng)配料;拜耳法種分母液蒸發(fā)析出的結(jié)晶堿及附液送燒結(jié)法系統(tǒng)配制生料漿;燒結(jié)法種分母液經(jīng)蒸發(fā)后送拜耳法系統(tǒng)做補(bǔ)堿用。拜耳法和燒結(jié)法兩系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)、相互制約,工序間相互影響,生產(chǎn)組織難度大。
石灰拜爾法:與常規(guī)拜耳法流程相比,除適當(dāng)加大石灰燒制和赤泥分離洗滌過(guò)程的生產(chǎn)能力外其它完全相同。通過(guò)在溶出過(guò)程中添加過(guò)量石灰,除滿足與TiO2反應(yīng)所需的石灰添加量外,還需部分滿足與鋁土礦中的SiO2盡可能多地與CaO反應(yīng)生成水合硅鋁酸鈣,使溶出過(guò)程中的脫硅產(chǎn)物的一部分由方鈉石型的水合鋁硅酸鈉變?yōu)樗袷偷乃瞎桎X酸鈣,從而大幅度降低溶出赤泥的N/S。與混聯(lián)法流程相比,取消了高熱耗的熟料燒結(jié)過(guò)程及其相應(yīng)的濕法生產(chǎn)系統(tǒng),建設(shè)投資少,生產(chǎn)能耗低,但同時(shí)鋁土礦和石灰石單耗相對(duì)較大。