氧化鋁生產(chǎn)的基本方法分析概述根據(jù)氧化鋁生產(chǎn)的原理不同，目前世界上的氧化鋁生產(chǎn)方式可劃分為四種。但是由于生產(chǎn)實際的需求和礦物條件的限制。我們現(xiàn)在基本只使用堿法生產(chǎn)氧化鋁，而酸法、酸堿聯(lián)合法以及電熱法基本不使用。圖１-3圖１-3所謂的堿法生產(chǎn)氧化鋁，就是在鋁土礦溶出時，使用堿性物質(zhì)來溶解鋁土礦。這樣做的目的是讓鋁土礦中的鋁元素進入鋁酸鈉溶液中。將鋁土礦中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為不溶的化合物，使得這些雜質(zhì)讓赤泥帶走，然后對赤泥進行洗滌和過濾，對其中的雜質(zhì)進行回收再利用。得到的溶液在進行分解，分解得到的氫氧化鋁過濾、洗滌后，送入焙燒車間進行焙燒，最后得到成品氧化鋁。堿法生產(chǎn)氧化鋁也分為不同的流程和工藝。（1） 拜耳法在1889~1892年拜耳（KarlJosefBayer）第一次完成了關(guān)于拜耳法的相關(guān)實驗，把此后這種以他的名字命名的生產(chǎn)方法用于氧化鋁的生產(chǎn)。因為拜耳的兩個重要發(fā)現(xiàn)，拜耳法特別適合用于從鋁硅比較低的礦石種提取氧化鋁。因此拜耳法一經(jīng)問世就受到企業(yè)的青睞，因為企業(yè)在生產(chǎn)的過程中會遇到大量的低鋁硅比的礦物，尤其是在處理三水鋁石型鋁土礦。具有其他方法無可比擬的優(yōu)點。流程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好，得以廣泛應用。拜耳法與其他方法最大不同在于它的兩大過程，分解與溶出過程。拜耳法的特點是:適合高A/S礦石（A/S＞9）。流程簡單，能耗低，成本低。產(chǎn)品質(zhì)量好，純度高。拜耳法是一種從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的濕法化工過程，被大多數(shù)工廠所采用。1888年一項題為“生產(chǎn)氫氧化鋁的方法”的德國專利第43977號于8月3日發(fā)布，奧地利化學家卡爾·約瑟夫·拜爾申請了這個專利，為表示對他的敬意，該方法用他的名字命名。該法引起了氧化鋁生產(chǎn)商的廣泛關(guān)注，并紛紛開始以該方法進行氧化鋁生產(chǎn)實驗。經(jīng)過一系列工廠實驗，各大氧化鋁工廠將該法應用到氧化鋁生產(chǎn)過程并淘汰了當時一直用于生產(chǎn)氧化鋁的傳統(tǒng)火法冶金工藝。

拜耳法包括用苛性堿溶液對鋁土礦進行浸出，獲得含有鋁酸鈉的堿溶液，通過添加晶種的方式使鋁酸鈉水解成一水合偏鋁從而析出。用拜耳法處理高品位鋁土礦，尤其是在處理三水鋁石型鋁土礦時，具有其他方法所無可比擬的優(yōu)點，不僅流程簡單，成本低；而且產(chǎn)出的氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量好，純度高。目前，全世界生產(chǎn)的氧化鋁和氫氧化鋁，有90％以上是采用拜耳法生產(chǎn)的。拜耳法的兩大過程：即溶出和分解。溶出過程：用經(jīng)過調(diào)配好的、成分合格的苛性堿溶液與鋁土礦中的各種氧化鋁水合物發(fā)生反應生成的鋁酸鈉，可溶的鋁酸鈉進入堿液；分解過程：鋁酸鈉溶液經(jīng)稀釋后添加晶種，誘導鋁酸鈉分解出純的一水合偏鋁，同時重新生成堿溶液，供循環(huán)使用。交替使用以上兩個過程就可以一批批地處理鋁土礦，構(gòu)成所謂的拜耳循環(huán)。從過飽和的鋁酸鈉溶液中析出三水合氧化鋁晶體是拜耳工藝所特有的。在維持了=很多年基本不變之后，經(jīng)濟和環(huán)境因素的綜合作用使得生產(chǎn)這些晶體的工藝和設備有必要進行重大改變。自從1911年拜耳專利到期以來，世界上大部分的氧化鋁都是通過拜耳工藝生產(chǎn)的。雖然只有一種基本工藝，但在20世紀50年代，它采用了兩種不同的方法。這些是由于鋁土礦組成、能源成本和電解槽設計的差異而開發(fā)的?！皻W洲”工藝在高消化溫度和苛性濃度下生產(chǎn)精細的、高度煅燒的面粉氧化鋁，其沉淀產(chǎn)量超過60gpl?！懊绹惫に嚿a(chǎn)粗，砂，中等煅燒氧化鋁在低消化溫度和苛性濃度下，沉淀產(chǎn)量約45gpl。能源成本的增加使得“美國”拜耳法的操作人員在生產(chǎn)粗砂氧化鋁的同時提高了產(chǎn)量。與此同時，在還原廠使用干氣洗滌器，使“歐洲”工藝的操作人員在保持高產(chǎn)量的同時生產(chǎn)粗砂氧化鋁。固結(jié)煅燒爐的條件越來越苛刻，促使了工藝改進的發(fā)展，提高氧化鋁顆粒強度，減少產(chǎn)品粉塵。

圖1-4圖1-4（2）燒結(jié)法與拜爾法不同，工業(yè)上適用于處理低品位鋁土礦并唯一能獲得經(jīng)濟效益的方法是堿石灰燒結(jié)法。該法由比路易·勒·沙特里于1858年提出，先后經(jīng)繆列爾、帕卡爾德等人的完善，最終在1936~1940年由前蘇聯(lián)科學家完善改進，日趨成熟。燒結(jié)法相較于拜爾法的優(yōu)勢：(1)拜耳法雖然流程簡單，生產(chǎn)氧化鋁的能耗低，產(chǎn)出的氧化鋁質(zhì)量好，但只適用于處理高A/S的鋁土礦，隨著資源的開發(fā)，礦石品位逐步下降，適用于處理低A/S的燒結(jié)法的優(yōu)勢漸顯。(2)燒結(jié)法雖然能耗高，成本較高，但它特別適合我國廣泛分布的一水硬鋁石礦，實現(xiàn)資源的綜合利用。(3)燒結(jié)法工藝在產(chǎn)出氧化鋁的同時消耗的是比苛性堿便宜的碳酸鈉，堿耗較拜耳法低。堿石灰燒結(jié)法的基本原理是，使爐料中的氧化物經(jīng)過高溫燒結(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸鈉(Na2O·Al2O3)、鐵酸鈉(Na2O·Fe2O3)、原硅酸鈣(2CaO·SiO2)和鈦酸鈣(CaO·TiO2)，用水或洗堿液溶出時，鋁酸鈉溶解進入溶液鐵酸鈉水解為NaOH和Fe2O3·H2O沉淀，而原硅酸鈣和鈦酸鈣不溶成為泥渣，分離出去泥渣后，得到鋁酸鈉溶液，再通入CO2進行碳酸化分解，便析出A1(OH)3，而碳分母液（主要成分為Na2CO3經(jīng)蒸發(fā)濃縮后可返回配料燒結(jié)，循環(huán)使用）。Al(OH)3焙燒即為產(chǎn)品A12O3。圖1-5圖1-5（3）聯(lián)合法常規(guī)拜耳法流程簡單，成本低，但處理的是優(yōu)質(zhì)鋁土礦，要求A/S較高，當所處理的鋁土礦品位下降時，它在經(jīng)濟上的成本逐漸升高；燒結(jié)法可以處理品位較低的鋁土礦，而且只消耗價格便宜的碳酸鈉，與適用與處理高品位鋁土礦的拜耳法相比，在處理低品位鋁土礦上，燒結(jié)法更占優(yōu)勢，不僅堿耗低，而且氧化鋁的總回收率高。因此，為達到最佳的經(jīng)濟效益，含硅量較低的鋁土礦，就用拜耳法處理，而鋁硅比較低的鋁土礦，一般就采用燒結(jié)法。在高品位礦區(qū)總能產(chǎn)出一些低品位鋁土礦，為了綜合利用礦產(chǎn)資源，并降低成本，拜耳法和燒結(jié)法同時采用是必要的。根據(jù)鋁土礦的礦物組成、化學成分等的不同，聯(lián)合法又分為并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)三種形式。1.并聯(lián)法：即低品位鋁土礦用燒結(jié)法處理，而高品位鋁土礦用