氧化铝生产工艺技术（一）

    1.氧化铝生产技术及生产情况
    1995年全世界有68个氧化铝厂在生产，产出冶金级氧化铝4740万吨，产出特种氧化铝369万吨，合计5109万吨。1997年有“个氧化铝厂在生产，产量为5058万吨。
    除中国和俄罗斯等国使用多种生产方法之外，其他各国都是采用拜耳法。生产方法的确定主要是取决于被处理原料的性质。
    (1)国外氧化铝生产技术及生产情况。
    (2)中国氧化铝生产技术及生产情况中国现有6个氧化铝厂，1999年实产氧化铝332万吨。
    ①山东铝业公司氧化铝厂该厂是中国的第一个氧化铝厂，采用碱石灰烧结法，规模为年产氧化铝50万吨。
    ②郑州铝厂  1999年规模为年产氧化铝80万吨，1998年实产氧化铝73万吨。
    混联法是中国独创的生产方法，在郑州铝厂首次实践，该法具备串联法的优点，又有生产组织上的灵活性，适于处理河南省的难溶低铁的铝土矿。
    郑州铝厂在生产中使用着一项独特的技术——拜耳管道化溶出技术。
    工艺流程：常压脱硅→高压隔膜泵→一级套管矿浆预热→2-9级二次蒸汽套管预热→套管熔盐加热→停留管段→8级自蒸发器。石灰乳加在停留管段。
    主要设备有：12个缸卧式单作用隔膜泵，4管管式预热器，停留管段Ф355mm，长915m。
    主要技术指标：原矿浆处理量300m³/h;母液浓度180g/L Na₂O;溶出温度270-280℃；溶出时间40-45min;氧化铝溶出率>92%；设备运转率>80%；加热方式为熔盐加热，熔盐炉燃油；氧化铝产量16.5万吨／年。
    ③贵州铝厂  规模为年产氧化铝40万吨，采用联合法（混联法）生产流程；1998年实产42万吨氧化铝。采用的生产技术及装备主要有循环流化床氧化铝焙烧炉、大型六效板式降膜蒸发器组、高压循环流化床锅炉、间接加热溶出罐溶出及高效沉降槽等。
    ④山西铝厂  山西铝厂是中国目前最大的氧化铝厂，规模为年产氧化铝120万吨，处理山西省孝义中等品位铝土矿，采用彻底分开的拜耳一烧结联合法工艺流程。
    ⑤中州铝厂  中州铝厂原设计终期规模为年产氧化铝120万吨，采用联合法（混联法）工艺流程。
    ⑥平果铝业公司氧化铝厂  平果氧化铝厂是中国目前技术最先进的氧化铝厂，采用全新的拜耳法工艺流程，一期工程设计规模为年产氧化铝30万吨。[next]
    2.各生产方法的机理、工艺流程及其特点
    氧化铝是一个两性氧化物，能溶解于酸中也能溶解于苛性碱溶液中；据此，由矿石中提取氧化铝的方法分为酸法及碱法。
    由于酸有腐蚀性，耐酸设备难以解决，因此酸法生产未能在大工业中得以应用。目前在工业上采用的方法是碱法生产。
    氧化铝生产方法有：①拜耳法，处理优质铝土矿，A1₂O₃/SiO₂≥8（质量比），SiO₂<9%；②烧结法，处理低品位铝矿石，A1₂O₃/SiO₂＝3.5-5.0;③联合法，处理中等品位铝土矿，A1₂O₃/SiO₂=5.0-8.0，联合法中又分为并联法、串联法及混联法。
    (1)拜耳法拜耳法适于处理高品位铝土矿，这是用苛性碱溶液加温溶出铝土矿中氧化铝的生产方法，具有工艺简单、产品纯度高、经济效益好等优点，基本流程见图1。

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    ①方法原理拜耳法的基本原理分为溶解和分解。溶解是用苛性碱液溶出铝土矿中的氧化铝，反应为：
                        A1₂O₃·H₂O＋2NaOH====2NaA1O₂＋2H₂O
                        A1₂O₂·3H₂O＋2NaOH====2NaA1O₂＋4H₂O
    一水铝石或三水铝石溶解形成铝酸钠进入碱液中，而其他杂质不进入溶液中，呈固相存在，称赤泥。
    三水铝石（A1₂O₃·3H₂O）的溶解温度为105℃，一水硬铝石（α-A1₂O₃·H₂O）为220℃，一水软铝石（γ-A1₂O₃·H₂O）为190℃。
    分解是利用NaAlO₂溶液在降低温度、加入种子及搅拌的条件下析出固相Al(OH)₃。分解反应为：
                       NaAlO₂＋2H₂O====Al（OH）₃↓＋NaOH
    种子即为Al(OH)₃，加入量（以A1₂O₃量计算）为溶液中A1₂O₃含量的一倍以上；温度控制为从75℃降到55℃；搅拌时间为60h左右。所得Al(OH)3再经焙烧脱水变成Al₂O₃，并使Al₂O₃晶型转变，满足铝电解的要求，焙烧反应为：