关于氧化铝生产技术探析

高鹏

焦作华诚冶金工程设计有限公司

摘要：通过分析国内外氧化铝生产技术，结合我国氧化铝生产技术发展趋势，分析我国氧化铝生产技术的发展方向

关键词：氧化铝生产技术；发展趋势；发展方向

世界氧化铝工业有着近百年的历史。法国萨林德厂被认为是氧化铝工业诞生地，第一种氧化铝工业生产方法——烧结法就是在这里研究出来的。1858年查得里提出铝土矿苏达烧结法生产氧化铝。1880年由米尤列尔提出往苏达铝土矿中添加石灰石，使烧结过程不生成或者很少生成铝硅碳酸钠，这就是发展到今天的碱石灰烧结法。1889～892年奥地利人K.J.拜耳发明了用苛性碱溶液直接浸出铝土矿生产氧化铝的拜耳法，为氧化铝的大规模生产和迅速发展开辟了道路。

（一）国外氧化铝冶炼技术

根据处理的铝矿石类型不同，国外使用两种不同的拜耳法工艺生产氧化铝。

一种处理方法被称为“美洲”拜耳法，这种方法适用于处理三水铝石型铝土矿，所需溶出温度比较低（140～145℃），溶出液浓度也比较低（120～140g/lNa2Ok），具有工艺流程简单，建设投资少，操作方便、产品质量高等特点；

另一种处理方法被称为“欧洲”式拜耳法，这种方法适用于处理一水软铝石和一水硬铝石型铝土矿，溶出温度在200℃以上（240～260℃），溶出液浓度也较高（180～250g/lNa2Ok）。

通过对这两种方法进行比较，由于所需温度低，能耗较少，因此用三水铝石型铝土矿生产氧化铝具有成本优势。

（二）我国氧化铝冶炼技术

然而我国铝土矿资源绝大多数为一水硬铝石，高铝、高硅、低硫、低铁、中低铝硅比，Al2O3含量一般在40％～75％，SiO2含量一般在4％-18％，铝硅比小于4的占7.42％，4～7的占59.53％，7～10的占26.08％，大于10的仅占6.97％。基于这种原因，我国氧化铝工业从一开始就走了一条与各国不同的道路，针对国内铝土矿的特点开发新的流程。

1、使用烧结法生产氧化铝：将铝土矿与一定量的纯碱、石灰配成炉料在高温下进行烧结，再经稀碱溶液溶出，使矿石中的氧化铝以铝酸钠的形式进入溶液中，矿石其余成分进入赤泥；再使用二氧化碳分解铝酸钠溶液，析出氢氧化铝，送往焙烧，烧制成氧化铝；分离氢氧化铝后的母液为碳分母液，经蒸发后返回配料工序。该种方法较适用于处理高硅铝矿石。

2、低温拜尔法生产氧化铝：使用三水铝矿石作为原料，使用低温溶出，生产出低浓度溶出液，从而生产出氧化铝；由于低温拜尔法处理的矿石要求高铝硅比矿石，而在国内唯有广西的铝土矿成分满足这一要求，故只有该处的氧化铝厂使用低温拜尔法生产氧化铝具有成本优势。

3、烧结—拜尔混联法（或联合法）：使用拜尔法系统处理低铝硅比矿石，烧结法系统处理拜尔法赤泥，同时烧结法还能处理一部分高硅铝矿石，其中拜尔法系统用的苛性碱则由烧结法系统补充。该技术虽然存在流程长，设备繁多，很多作业相互牵制等问题；但在国内很多氧化铝厂都是才用该种方法生产氧化铝。

4、选矿－拜尔法生产氧化铝技术：该技术将矿石送入磨机、分级机系统进行磨矿和分级，将含细粒子的溢流送入浮选系统，通过添加药剂的方式对矿石浆液进行浮选，将浮选出的合格泥浆经过浓密机、高效沉降槽提高泥浆的浓度，然后送往精矿过滤系统制成精矿。将精矿与一定比例的循环碱液、石灰乳混合送往预脱硅加热槽加热，再经脱硅槽脱硅后送入溶出系统进行高温溶出，溶出后的矿浆经稀释槽稀释后送入赤泥沉降分离及洗涤工序，将生成的铝酸钠溶液添加晶种混合后送往种分槽，经一定时间的分解生成合格的氢氧化铝送往焙烧烧制成氧化铝。这种技术有效地利用了我国大量的中低品位铝土矿，降低了氧化铝的生产成本。

5、后加矿增浓溶出技术：该技术将混匀的三水铝石矿与一定比例的循环碱液送入闭路磨矿流程中进行磨矿和分级，将含细粒子的溢流配入一定比例的石灰乳送入预脱硅加热槽，加热到90℃之后送入脱硅槽进行5h时间的脱硅，然后送至8级自蒸发器与原一水硬铝石溶出矿浆混合，混合矿浆自压至保温溶出器保温溶出；溶出后混合矿浆经自蒸发器降温至125℃后送入稀释槽，将溶出料浆稀释至Nk＝170g/l后，送入赤泥沉降分离及洗涤工序并入原选矿－拜尔法系统。该技术对现有一水硬铝石铝土矿拜尔法生产中起到非常显著的整合优化作用。

（三）我国氧化铝冶炼技术的发展趋势

我国开始生产氧化铝的初期，主要问题在于如何建立适合自身资源的、能稳定高产运行的生产流程，并实现充分利用资源的目标。在初步工业化生产目标完成后，大型化生产以及节能的目标则成为主要目的。为此，企业、设计单位和院校进行了许多研究，其中不少经过试验成功地用于生产实践，例如强化溶出技术、强化烧结法氧化铝生产工艺、氧化铝闪速焙烧技术、石灰拜耳法、双流法溶出技术、间接加热连续脱硅、高效沉降槽、降膜蒸发技术等。

我国的氧化铝冶炼技术从最初的烧结法、串联法、低温拜尔法到之后大量运用的烧结—拜尔混联法，再到之后选矿－拜尔法氧化铝冶炼技术、后加矿增浓溶出技术等，由适合自身生产资源、生产稳定运行为目标向生产大型化、节能化发展，以满足我国氧化铝生产对产量的迫切渴望和适应激烈的市场竞争。

（四）我国氧化铝冶炼技术的发展方向

1、强化和革新现有生产方法

现在多项氧化铝冶炼技术已投入产业化生产当中，也取得了一定的成果，我们应该在这个基础上，深入挖潜，进一步降低生产能耗和生产成本，提高生产能力；种子搅拌分解是氧化铝生产中贮存液量最多，时间最长的工序，它的强化必将显著提高工厂的生产能力，可采用调整首末槽温度，添加细种子作为晶种，调整降温机制等方法强化生产，从而提高氢氧化铝的生产能力。

2、加快砂状氧化铝生产技术的攻关，提高氧化铝产品质量

我国氧化铝工业由于以一水硬铝石型铝土矿为主要生产原料，致使种分分解原液的氧化铝浓度高、苛性比值也较高，生产砂状氧化铝的技术难度较大。故此需要在以后的生产技术攻关当中，重点解决铝酸钠溶液分解过程粒子成核控制技术、铝酸钠溶液分解过程产品粒度控制技术以及铝酸钠溶液分解过程产品强度控制技术和添加剂强化分解技术等。通过科技攻关，形成一套适合使用我国一水硬铝石为原料来生产砂状氧化铝生产技术。

总之，我国氧化铝生产技术水平近些年来得到了迅速的发展，缩短了与发达国家的差距，但我们还应该看到，我国加入WTO后氧化铝生产工业所面临的挑战。加快技术进步，提高氧化铝生产企业的竞争力是我们迫切的任务。