氧化铝生产工艺分析

1、氧化铝生产工艺分析地壳中铝的平均含量为&代左右，折合成氧化铝为16*4%,仅次于氧和硅，屈于第三位，在金属元素中位于第一位。由于铝的化学性质活泼，它亦自然界只以化合物的形态存在°地壳屮的含铝矿物约有250种左右其中40%是各种铝硅酸盐，最重要的含铝矿物只有14-15种，而铝土矿就艇目前氧化铝生产的主要矿石资源，世界上生产的氧化铝9础左右是从铝土矿巾提炼出来的。铝土矿是-种组成复杂、化学成分变化很大的矿石。至要含铝矿物为三水铝石、一水软铠石和一水硬铝石，其次还含有不同数量的其它矿物。根拯锯土矿屮含铝矿物存在的形态不同将铝土矿分为二水铝石、一水软铝石、一水硬铝石及混合型話石匹种类

2、型，而我国的多数地区的锯土矿属于一水硬铝石型铝土矿。根据铝土矿的成因又把它分为红十一型铝七矿、沉积型铝土矿、岩石型铝土矿、堆积型铝土矿囚大类。从报本上讲，无论铝土矿的化学组成还是其矿物组成都取决于铝土矿矿床的成因类型。除铝土矿外，己用于工业生产的铝矿石有明矶石和霞石"明矶石的主要成分是明矶石CNaK)zSO.AlJSOh4A1(OH)3霞石(NaK)AlA-2SiO;经常与长石、磷灰石等矿物伴生，经选矿后所得霞石精矿氧化铝含最虽低，但可综合利用以生产氧化铝、碱和水泥高岭上和粘上是分布最广泛的含铝原料，其主要成分是的心-2S10;吃山山由于其氧化铝含量低，氧化硅含量高，目前还没有比鞍经

3、济的生产方法用其作为生产氧化铝的原料。22氧化铝常用生产工艺221拜耳法拜耳法是T1889-1892年提岀的，故称之为拜耳法，它适用于处理低琏铝上矿，尤其是在处理三水铝石型铝上矿时，具有其他方法所无町比拟的优点。冃前，全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上是采用拜耳法生产的"拜耳法工艺有两大过程：即分解与溶出。 铝酸钠溶液的晶种分解过程分子比（指溶液中NaQ和NaAlO?的摩尔比，记作ak,下同）较低的（约1.6左右）铝酸術溶液在常温下，添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的A1©便以氢氧化铝形式慢慢析岀，同时溶液的分子比不断增大。 溶出析出大部分氢氧化铝后的溶液，称

4、之为分解母液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。交替使用以上两个过程就可以一批批地处理铝土矿，得到纯的氢氧化铝产品，构成所谓拜耳法循坏。拜耳法的实质是如下反应在不同冬件下交替进行的。Al203（l或3）也0+2血（阳+岀o2NaAl（OH+aq拜耳法的特点是： 适合高铝硅比（指氧化铝与氧化硅的质量比，计作A/S）矿石，A/S>9；流程简单，能耗低，成本低； 产品质量好，纯度高。拜耳法分类：由于铝土矿的类型不同，在世界上形成了两种不同的拜耳法方案。 美国拜耳法以三水铝石型铝土矿为原料。由于三水铝石型铝土矿中的A1O很容易溶出，因而釆用低温、低碱

5、浓度溶出（般情况下电0浓度110g/L以下），溶岀的温度为140-145°C,停留时间不足1小时，分解初温高（60-70V），种子添加量较小（50T20g/L），分牌时间30-40小时，产品为粗粒氢氧化铝，但产岀率低，仅为40-45g/L<,这种氢氧化铝焙烧后得到砂状氧化铝。 欧洲拜耳法以一水软铝石型铝土矿为原料。采用高温、髙碱浓度溶出，苛性钠浓度一般在200g/L以上，溶出温度达170°C,停留时间约2两小时。经稀释后，将苛性钠浓度高达150g/L的溶液进行分解。分解时，分解初温低（55-60#C或更低），种子添加量较大（如200-250g/L）,分解时间50TO小

6、时,产出率高达80g/L,但得到的氢氧化铝颗粒细，焙烧时飞扬损失大，得到面粉状氧化铝。为适应电解对氧化铝的要求，先进的欧洸拜耳法已是在高温离碱浓度溶出，低温、高固含、高产出率的分解条件下生产砂状氧化铝了。烧结法破-石灰烧结法的基本原理是，铝土矿与碱(N级COJ、石灰按一定配比磨制成生料浆，经回转窑烧制成熟料，在烧制过程中，炉料中的氧化物经过高温烧结转变为铝酸钠(NaQA1A)、铁酸钠(Na/)-FeA)原硅酸钙(2CaOSiQ)和钛酸钙(CsOTi02)，用水或稀碱液溶出时，铝酸钠溶解进入溶液，铁酸钠水解为W0H和FeQHg沉淀，而原硅酸钙和钛酸钙不溶成为泥潢，分离去除泥渣后，得到铝硅酸钠溶液

7、，再通入CQ进行碳酸化分解，便析岀Al(0H)3,而碳分母液(主要成分为NaXXO经蒸发浓缩后可返回配料烧结，循环使用。A1(011)a经过焙烧即为产品AlAo碱-石灰烧结法的特点： 适合于低A/S矿，A/S3-6；流程复杂、能耗高、成本高； 产品质量较拜耳法低。联合法拜耳法和诚-石灰烧结法是目前工业上生产氧化铝的主要方法，他们各有其优缺点和运用范围。而当生产规模较大时，采用拜耳法和烧结法的联合生产流程，可以兼有两种方法的优点，而消除其缺点，取得比单一的方法更好的经济效果，同时可以更充分利用铝矿石资源。联合法可分为并联、串联和混联三种基本流程，它主要使用于A/S7-9的中低品位铝土矿。表2.1

8、不同氧化饮工艺对矿石质疑要求工艺方法矿石质按耍求為注拜耳法国外：A1440%60%,SiQV5%7%,A/S>710,FeO无限制国内:AlA>50%,A/S>8工艺简单，成本低，但对矿石质晏要求髙烧结法A1Q55%,A/SA3.5,FeXQlO%,铁铝比(F/A)NO.2能处理低品位矿石，但能耗髙联合法AlX)3>10%能充分利用矿的资源，但工艺流程复杂，能耗高在我国，由于铝土矿多数属于一水硬铝石型铝土矿，且品位高低差异较大，决定了我国自氧化铝工业创立以來，主要采用碱一石灰烧结法（町处理中低品位、铝硅比低的铝土矿）和欧洲拜耳法（采用高温、高压、高破浓度溶液处理品位较高

9、的一水硬铝石型铝土矿）两种氧化铝生产工艺后来又发展出了适合我国氧化铝工业特点的烧结-拜耳混联法工艺。我国氧化铝生产自建国以来经历了从无到有、从小到大、从弱到强的过程，先后建成了山东（碱一石灰烧结法）、郑州（混联法）、贵州（拜耳法为主）三个氣化铝厂。特别是在国家优先发展铝的方针的指导下，陆续建成了山西、中州、平果等重点氧化铝企业，我国六大氧化铝基地已基本形成。我国氧化铝工业自1954年起始以来，发展迅速，基本以每十年翻一番的速度飞速发展，2002年产肩突破500万吨，2003年年产帚究破600万吨。我国氧化铝生产取得的进步我国氧化铝生产在不到50年的时间里，在技术方而取得了卓有成效的进步：1、独

10、创了适合当时我国国情的混联法工艺，同时用拜耳法处理高品位铝土矿，用烧结法处理低品位铝土矿，取得比采用单一拜耳法或单一烧结法生产氧化铝更好的经济效果。2、烧结法熟料烧成强化技术，包扌舌生料浆配料、低碱比高钙比的非饱和配方、石灰配料、生料加煤脱硫技术和熟料窑热工自动控制技术等。3、烧结法熟料溶出技术，包括低苛性分子比溶出技术、高碳酸钠浓度二段磨溶出技术。4、粗液脱硅技术，包括间接加热连续脱硅技术、加石灰乳深度脱硅技术和HCAC脱硅技术。5、富矿强化烧结工艺。6、拜耳法强化溶出技术，包括管道化溶出、单管预热压煮器间接加热溶出、管道预热一停留舞溶出技术、混联法中的拜耳法不平衡溶出和双流法溶出技术等。7

11、、赤泥絮凝剂沉降分离技术，包括大直径平底沉降槽技术、深锥高效沉降槽技术。8、分解技术，包括高浓度二氧化碳分解技术、连续碳酸化分解技术、碳酸化分解生产砂状氧化铝和晶种分解生产砂状氧化铝工艺技术。9、氧化铝焙烧技术，包括美铝Mark型闪速焙烧炉、丹麦气体悬浮焙烧炉、循坏流态化焙烧炉。10、五效管式降膜一强制循坏蒸发器蒸发技术。11、铝酸钠溶液成分电导率法在线实时检测技术。12、串联联合法生产氧化铝工艺。13、石灰拜耳法生产氧化铝工艺。14、正浮选选矿拜耳法生产氧化铝工艺。我国与国外之间氧化铝生产存在的差距50年间虽然取得了不少成绩，但是，我国氧化铝生产与国外氧化铝生产仍然存在差距，主要表现在：1、我国氧化铝生产方法主要是流程复杂的混联联合法和烧结法。2、生产规模偏小，技术装备水平较低3