拜耳法氧化鋁生產(chǎn)方法與工藝流程破碎后進(jìn)廠的碎高鋁礦經(jīng)均化廠均化后，用斗輪取料機(jī)取料入輸送機(jī)進(jìn)入磨頭倉(cāng)，石灰石經(jīng)煅燒后輸送到石灰倉(cāng)（根據(jù)其煅燒質(zhì)量可消化或不消化），然后與循環(huán)母液經(jīng)調(diào)配后按比例一同進(jìn)入棒、球的二段磨合旋流器組成的磨礦分級(jí)閉路循環(huán)系統(tǒng)。分級(jí)后的溢流經(jīng)緩沖槽和泵進(jìn)入原礦漿儲(chǔ)槽（槽底粗粒部分返回重磨），用高壓泥漿泵輸送礦漿進(jìn)入多級(jí)預(yù)熱與溶出系統(tǒng)，加熱介質(zhì)可用熔鹽也可用高壓新蒸汽，各級(jí)礦漿自蒸發(fā)器排出的乏汽分別用來(lái)預(yù)熱各級(jí)預(yù)熱器中的礦漿。溶出設(shè)備可套管加熱與高壓釜組成溶出器組。溶出后的礦漿經(jīng)多級(jí)降壓自蒸發(fā)器降壓后，與赤泥一次洗液一同進(jìn)入礦漿稀釋槽。末級(jí)自蒸發(fā)器排出的乏汽，用來(lái)預(yù)熱赤泥洗水，洗水由循環(huán)水與不合格的冷凝水組成。稀釋礦漿進(jìn)入分離沉降槽，其溢流經(jīng)葉濾與降溫后送去晶種攪拌分解，分解后的氫氧化鋁漿液經(jīng)分離后，大部分氫氧化鋁返回種分槽作為晶種使用，其余部分送去洗滌，洗水用純凈的熱水，洗凈后的氫氧化鋁（其中部分氫氧化鋁經(jīng)袋裝后作為成品氫氧化鋁銷售）送去焙燒，焙燒后的白泥洗液與分離后的種分母液送去蒸發(fā)，蒸發(fā)的同時(shí)添加少量的鹽類晶種，以誘導(dǎo)和加速鹽類結(jié)晶析出，進(jìn)入時(shí)效槽與沉降槽，其溢流于濾液（蒸發(fā)母液）、補(bǔ)充新的液體苛性鈉即回頭的苛化液組成循環(huán)母液，送去調(diào)配制備原礦漿。蒸發(fā)濃縮后的沉降底流進(jìn)入鹽類分離過(guò)濾機(jī)，其濾液與沉降溢流合并組成蒸發(fā)母液；其濾餅加水溶解后添加石灰乳進(jìn)行苛化，得到苛化液。苛化渣經(jīng)洗滌后與棄赤泥一同排至赤泥堆場(chǎng)，或用于其它用途。苛化渣的洗液用于石灰化灰。分離后的赤泥，用加熱后的熱水進(jìn)行多次反向洗滌，洗凈后的赤泥經(jīng)過(guò)濾后排送至赤泥堆場(chǎng)；其濾液與末次洗滌沉降的溢流組成赤泥洗液，用于稀釋溶出礦漿。苛化渣的洗液用于石灰化灰，化灰機(jī)排出的渣棄去，排出的石灰乳送去苛化堿濾餅。氧化鋁的生產(chǎn)工藝流程從礦石提取氧化鋁有多種方法，例如:拜耳法、堿石灰燒結(jié)法、拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法等。拜耳法一直是生產(chǎn)氧化鋁的主要方法，其產(chǎn)量約占全世界氧化鋁總產(chǎn)量的95％左右。70年代以來(lái)，對(duì)酸法的研究已有較大進(jìn)展，但尚未在工業(yè)上應(yīng)用。拜耳法系奧地利拜耳（K.J.Bayer）于1888年發(fā)明。其原理是用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘?jiān)ǔ嗄啵┓蛛x后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種,經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間攪拌,鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈,并在950?1200°C溫度下煅燒，便得氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。拜耳法的簡(jiǎn)要化學(xué)反應(yīng)如下：VP=^V2v,\V-v=0jJ由于三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石的結(jié)晶構(gòu)造不同,它們?cè)诳列遭c溶液中的溶解性能有很大差異,所以要提供不同的溶出條件，主要是不同的溶出溫度。三水鋁石型鋁土礦可在125?140°C下溶出，一水硬鋁石型鋁土礦則要在240?260°C并添加石灰（3?7%）的條件下溶出。現(xiàn)代拜耳法的主要進(jìn)展在于：①設(shè)備的大型化和連續(xù)操作；②生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化；③節(jié)省能量，例如高壓強(qiáng)化溶出和流態(tài)化焙燒；④生產(chǎn)砂狀氧化鋁以滿足鋁電解和煙氣干式凈化的需要。拜耳法的工藝流程見(jiàn)圖1。視腭廡發(fā)母港苛化品種母港一］轉(zhuǎn)交棋祖土礦視腭廡發(fā)母港苛化品種母港一］轉(zhuǎn)交棋祖土礦冑性苗151拜耳宓工藝洗程Ml壓陪出1i藕母瑯拜耳法的優(yōu)點(diǎn)主要是流程簡(jiǎn)單、投資省和能耗較低，最低者每噸氧化鋁的能耗僅3X106千卡左右，堿耗一般為100公斤左右（以Na2CO3計(jì)）。拜耳法生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果決定于鋁土礦的質(zhì)量，主要是礦石中的SiO2含量，通常以礦石的鋁硅比，即礦石中的A12O3與SiO2含量的重量比來(lái)表示。因?yàn)樵诎荻ǖ娜艹鲞^(guò)程中，SiO2轉(zhuǎn)變成方鈉石型的水合鋁硅酸鈉（Na2O?A12O3?1.7SiO2?nH2O），隨同赤泥排出。礦石中每公斤SiO2大約要造成1公斤A12O3和0.8公斤NaOH的損失。鋁土礦的鋁硅比越低，拜耳法的經(jīng)濟(jì)效果越差。直到70年代后期，拜耳法所處理的鋁土礦的鋁硅比均大于7?8。由于高品位三水鋁石型鋁土礦資源逐漸減少，如何利用其他類型的低品位鋁礦資源和節(jié)能新工藝等問(wèn)題，已是研究、開(kāi)發(fā)的重要方向。堿石灰燒結(jié)法適用于處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)成由鋁酸鈉（Na2O?A12O3）、鐵酸鈉（Na2O?Fe2O3、原硅酸鈣（2CaO?SiO2）和鈦酸鈉（CaO?TiO2組成的熟料。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時(shí)鐵酸鈉水解得到的NaOH也進(jìn)入溶液。如果溶出條件控制適當(dāng)，原硅酸鈣就不會(huì)大量地與鋁酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，而與鈦酸鈣、Fe2O3?H2O等組成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經(jīng)過(guò)專門(mén)的脫硅過(guò)程，SiO2O形成水合鋁硅酸鈉（稱為鈉硅渣）或水化石榴石3CaO?A12O3?xSiO2?（6—2x）H2O沉淀(其中x~0.1),而使溶液提純。把C02氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁沉淀物和主要成分是碳酸鈉的母液。氫氧化鋁經(jīng)煅燒成為氧化鋁成品。水化石榴石中的A12O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。堿石灰燒結(jié)法的主要化學(xué)反應(yīng)如下：燒結(jié)：A12O3+Na2CO3—-Na2O?A12O3+CO2Fe2O3+Na2CO3—-Na2O?Fe2O3+CO2SiO2+2CaCO3—-2CaO?SiO2+2CO2TiO2+CaCO3—-CaO?TiO2+CO2熟料溶出：Na2O?A12O3+4H2O—-2NaAl(OH)4(溶解)Na2O?Fe2O3+2H2O—-Fe2O3?H2O!+2NaOH(水解)脫硅：1.7Na2SiO3+2NaAl(OH)4一-Na2O?A12O3?1.7SiO2?nH2O!+3.4NaOH3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3—->3CaO?Al2O3?xSiO2?(6-2x)H2O!+2(1+x)NaOH分解：2NaOH+CO2—-Na2CO3+H2ONaAl(OH)4—-Al(OH)3!+NaOH中國(guó)堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的主要技術(shù)成就是：在熟料燒成中采用低堿比配方，在熟料溶出工藝中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出時(shí)的副反應(yīng)損失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分別達(dá)到94?96%和92?94%。A12O3的總回收率約90%,每噸氧化鋁的Na2CO3的消耗量約95公斤。堿石灰燒結(jié)法可以處理拜耳法不能經(jīng)濟(jì)地利用的低品位礦石，其鋁硅比可低至3.5,且原料的綜合利用較好，有其特色。堿石灰燒結(jié)法的常用流程見(jiàn)圖2

拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法可充分發(fā)揮兩法優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短,利用鋁硅比較低的鋁土礦,求得更好的經(jīng)濟(jì)效果。聯(lián)合法有多種形式,均以拜耳法為主,而輔以燒結(jié)法。按聯(lián)合法的目的和流程連接方式不同，又可分為串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種工藝流程。串聯(lián)法是用燒結(jié)法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3,用于處理拜耳法不能經(jīng)濟(jì)利用的三水鋁石型鋁土礦。擴(kuò)大了原料資源，減少堿耗，用較廉價(jià)的純堿代替燒堿，而且A12O3的回收率也較高。并聯(lián)法是拜耳法與燒結(jié)法平行作業(yè)，分別處理鋁土礦，但燒結(jié)法只占總生產(chǎn)能力的10?15%,用燒結(jié)法流程轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的NaOH補(bǔ)充拜耳法流程中NaOH的消耗。混聯(lián)法是前兩種聯(lián)合法的綜合。此法中的燒結(jié)法除了處理拜耳法赤泥外，還處理一部分低品位礦石。中國(guó)根據(jù)本國(guó)的鋁礦資源特點(diǎn)，發(fā)展出多種氧化鋁生產(chǎn)方法。50年代初就已用堿石灰燒結(jié)法處理鋁硅比只有3.5的純一水硬鋁石型鋁土礦,開(kāi)創(chuàng)了具有特色的氧化鋁生產(chǎn)體系。用中國(guó)的燒結(jié)法，可使A12O3的總回收率達(dá)到90%；每噸

氧化鋁的堿耗（Na2CO3）約90公斤；氧化鋁的SiO2含量下降到0.02?0.04%；而且在50年代已經(jīng)從流程中綜合回收金屬鎵和利用赤泥生產(chǎn)水泥。60年代初建成了拜耳燒結(jié)混聯(lián)法氧化鋁廠，使A12O3總回收率達(dá)到91%，每噸氧化鋁的堿耗下降到60公斤，為高效率地處理較高品位的一水硬鋁石型鋁土礦開(kāi)創(chuàng)了一條新路。中國(guó)在用單純拜耳法處理高品位一水硬鋁石型鋁土礦方面也積累了不少經(jīng)驗(yàn)。表3不同類蟄工業(yè)氧化協(xié)的物理性廣拒 標(biāo)?｝拒 標(biāo)?｝狀秒狀中間狀325目⑷皿命下僚｝20^50<a10^20平均粒帥?如餐損指數(shù)｛殊）一<10安息角（盛〉>4530^3530^40比壷面SKmVffi2^10>aa>35奠比覽締>3*90<3.70<3.70<0,75>0.85>0.35a-AkO3(%)>704卜?根據(jù)物理特性的不同，電解用氧化鋁可分為三類:砂狀、粉狀和中間狀（表3）。目前鋁工業(yè)正研制和采用砂狀氧化鋁，因?yàn)檫@種氧化鋁具有較高的活性，容易在冰晶石溶液中溶解，并且能夠較好地吸收電解0.01?0.01?0.04%V0.005%0.007?0.07%V0.003%V0.002%A12O3 >98.35% Fe2O3TOC\o"1-5"\h\zSiO2 0.01?0.04% TiO2ZnO 0.003?0.02% CaONa2O 0.3?0.65% V2O5P2O5 V0.003% Cr2O3灼減0.2?1.5%灼減混聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)方法與工藝流程混聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)是由燒結(jié)法和拜耳法兩個(gè)系統(tǒng)組成。所使用的進(jìn)廠鋁土礦，按鋁硅比值（A/S）高低分別堆存與破碎。石灰石進(jìn)廠后先經(jīng)篩選，篩上的大塊石灰石送石灰爐煅燒成石灰。經(jīng)破碎后作為拜耳法配料用，篩下的碎石灰石作為燒結(jié)法配料用。高鋁硅比的碎鋁礦與石灰和循環(huán)母液，按規(guī)定的比例進(jìn)球磨機(jī)磨細(xì)，磨細(xì)后的礦漿由礦漿自蒸發(fā)器排出的乏汽預(yù)熱，進(jìn)入高壓溶出器組，進(jìn)行間接加熱連續(xù)溶出。溶出后的礦漿經(jīng)多級(jí)降壓自蒸發(fā)器降壓后與赤泥洗液進(jìn)入礦漿稀釋槽，然后入沉降槽進(jìn)行分離，得到粗鋁酸鈉溶液（簡(jiǎn)稱粗液），經(jīng)葉濾機(jī)葉濾后得到合格的精液。葉濾后的濾渣送拜耳法沉降洗滌系統(tǒng)。分離后的赤泥漿會(huì)同燒結(jié)法過(guò)濾后的硅渣漿入拜耳法沉降洗滌系統(tǒng)。赤泥洗水，以燒結(jié)法的棄赤泥堆場(chǎng)回水及部分循環(huán)水和由溶出末級(jí)自蒸器排出的乏汽及其冷凝水加熱后，作為一赤泥多次反向洗滌。洗滌后赤泥漿，經(jīng)過(guò)濾脫水，按比例噴入堿漿（由燒結(jié)法的碳分蒸發(fā)母液與拜耳法蒸發(fā)母液分離出來(lái)的結(jié)晶堿濾餅組成），組成的堿赤泥漿送往燒結(jié)法系統(tǒng)。堿赤泥漿，會(huì)同低鋁硅比的碎鋁土礦、碎石灰石、石灰、堿粉，按規(guī)定的配方送原料磨制料漿，經(jīng)料漿槽調(diào)配合格混合后，送至料漿緩沖儲(chǔ)槽，用高壓泥漿泵噴入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)塊經(jīng)冷卻機(jī)冷卻與破碎后，與調(diào)整液按比例在濕球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行溶出，溶出后的漿液送入沉降槽進(jìn)行分離，其分離的赤泥（簡(jiǎn)稱二赤泥）底流配入適量的赤泥洗液，送到洗滌沉降槽進(jìn)行多次反向洗滌，所得的赤泥洗液除一部分送去沖分離赤泥底流外，剩余部分送去配制調(diào)整液。洗凈后的燒結(jié)法赤泥送到赤泥儲(chǔ)槽，用循環(huán)水沖稀后送往棄赤泥堆場(chǎng)。赤泥堆場(chǎng)的回水與部分循環(huán)水加熱后，作為赤泥洗水。分離后的二粗液配入適量的燒結(jié)法種分母液以調(diào)整脫硅液的苛性比值，并加入洗滌后的拜耳法赤泥種子，送入脫硅機(jī)，在規(guī)定的脫硅壓力溫度條件下，進(jìn)行間接加熱連續(xù)脫硅。脫硅后的漿液，進(jìn)行沉降與過(guò)濾及葉濾分離，分離后的硅渣濾餅，用燒結(jié)法赤泥洗液沖稀，送至拜耳法赤泥洗滌系統(tǒng)。葉濾后的精液（簡(jiǎn)稱二精液）除一部分送去做燒結(jié)法種分外，剩余部分送去做碳酸化分解。經(jīng)碳酸化分解后的氫氧化鋁漿液進(jìn)行沉降與過(guò)濾分離，分離后的氫氧化鋁作為燒結(jié)法種分晶種使用；分離后的碳分母液，除部分送去配制溶出調(diào)整液外，其余部分送去碳分蒸發(fā)，蒸發(fā)后的碳分蒸發(fā)母液，用去沖拜耳法蒸發(fā)母液經(jīng)沉降與過(guò)濾分離后的析出的結(jié)晶鹽類。當(dāng)燒結(jié)法系統(tǒng)堿與生料漿的水分過(guò)量時(shí)，可以抽取部分碳分蒸發(fā)母液送去與拜耳法堿分離沉降槽底流匯合，并加入部分石灰乳液進(jìn)行苛化，其底流漿液送去堿過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，其濾餅與碳分蒸發(fā)母液匯合，組成堿漿，再送去沖一赤泥過(guò)濾濾餅，組成堿赤泥漿。堿過(guò)濾機(jī)的濾液與堿分離沉降溢流匯合且補(bǔ)充部分液體苛性鈉，組成循環(huán)母液，洗滌后的一赤泥濾液，為一赤泥一次洗液，用去稀釋拜耳法溶出礦漿。經(jīng)葉濾后的拜耳法一精液，經(jīng)冷卻降溫后