氧化鋁生產中有許多新技術,最突出的在鋁土礦的強化溶出方面,另外在反應器的結疤結瘤的防止與清除方面、母液的蒸發(fā)濃縮方面、加熱技術方面都有很大發(fā)展。下面簡要介紹這些技術。
隨著人們對高壓技術的掌握,壓煮器的溫度可以大幅度提高,鋁土礦的溶出可以在較高的溫度下進行。1934年奧地利入Hiller發(fā)現溶出三水鋁石型鋁土礦的溫度從160℃提高到190℃,溶出的速度大大加快。溶出一水硬鋁石型鋁土礦的溫度從230℃提高到290℃,溶出的速度大大加快,溶出過程可以在像蛇管一樣的管式反應器中進行。但高壓泵嚴重磨損。1954年匈牙利的B·Lanyi教授把槍筒作反應器和泵相接,在330℃下溶出,溶出時間僅為高壓釜的1%,氧化鋁的溶出率很高,赤泥沉降性能很好。經過多年的試驗研究,1965年匈牙利人在Almasfuzito廠建立第一套管道化溶出裝置。隨后于1973年建立了流量60m3/h,溶出溫度260℃,處理一水軟鋁石型鋁土礦,年產氧化鋁5萬t工業(yè)裝置。運行的結果為工業(yè)化提供了充足的數據,1981年該廠拆除了原210℃下溶出的高壓釜,建立起新的管道化溶出裝置。1982年投產,年產10萬t氧化鋁。1987年又建立了熔鹽加熱管道化溶出裝置,溶出溫度達到300℃。
蘇聯在1945~1947年就進行了高溫溶出一水硬鋁石型鋁土礦的試驗。在315℃下當Na2Ok時只要幾分鐘就達到理論溶出率,而且SiO2溶解度很低,赤泥沉降性能好。全蘇鋁鎂設計院試驗工廠里有高壓釜、各種形式的管式反應器(立式、臥式、單管、多管)和原礦漿制備系統(tǒng),可以進行溫度320℃、壓力20MPa的不同工藝和設備的試驗。進行了希臘、北烏拉爾、南斯拉夫等地的一水硬鋁石型鋁土礦的溶出試驗。但其管道化溶出技術于20世紀80年代才得到運用,在Hukolaev建起了第一套管道化溶出裝置。用十級套管預熱,套管內徑159mm,外徑325mm,75m一根,6根一級。管式反應器直徑159mm,每根75m,共11根。4臺有機物加熱器。高壓泵為活塞泵。一根管道輸送堿液,另一根管道輸送礦漿,然后合流。
德國聯合鋁業(yè)公司二戰(zhàn)后想利用管式反應器來處理一水硬鋁石型鋁土礦。1960年開始研究管道化溶出技術。1966年在Nab廠建流量3m3/h、溶出溫度320℃的試驗裝置,系統(tǒng)地研究了工藝及設備問題,提供了工業(yè)設計的基礎數據。1967年在Nab廠建立世界上第一套管道化溶出裝置,礦漿流量80m3/h。1973年Stade廠采用了4套管道化溶出裝置,總產能為600kt/a,設備運轉率達90%。實際生產量690kt/a,每噸氧化鋁的能耗為8.15GJ,電耗265kW·h。該廠還進行了將純氧通入管式反應器中氧化循環(huán)液中的有機物,效果良好。1980年在Lippe廠建起最先進的RA-6型管道化溶出裝置。德國利用管道化溶出技術生產氧化鋁的產能達1140kt/a。
美國在20世紀80年代也進行了管道化溶出裝置處理長石提取氧化鋁的試驗。管式反應器垂直連接,流量0.8m3/h,反應時間30min。240℃下鈣長石中的氧化鋁90%就已溶出。設計出了年產50萬t氧化鋁的試驗工廠,與通常鋁土礦為原料的拜耳法相比,直接生產成本相近,但投資大得多。
法國于1976年在Salinders廠投資了第一套管道化溶出裝置,處理一水軟鋁石型鋁土礦。溶出溫度240℃,礦漿流量180m3/h,Na2Ok的質量濃度為160~220g/L,溶出液苛性比1.44左右。在150℃下進行15~30min脫除90%的硅,再進行預熱和加熱。加熱管長2000m,外徑245mm,內徑196mm。傳熱系數:清洗結疤前為1kW/(m3·℃),清洗后為2 kW/(m3·℃)。Pechiney鋁業(yè)公司創(chuàng)造出單管預熱(150T ℃)-高壓釜溶出技術,運用于我國山西鋁廠和平果鋁業(yè)公司處理一水硬鋁石型土礦,獲得成功。
我國于1968年在貴州鋁廠建起了第一套管道化溶出裝置,礦漿流量1~1.8m3/h,壓力4MPa,溶出溫度240℃。礦漿進入八級單管預熱至160℃,然后用熔鹽加熱240℃,進入11臺串聯的溶出器(Φ325mm×15mm)進行充分溶出,經過八級自蒸發(fā)降溫排出。由于種種原因該研究未能繼續(xù)下去。1975~1982年,鄭州輕金屬研究進行了拜耳法強化溶出的研究。礦漿流量0.5m3/h,壓力15MPa,溶出溫度320℃。試驗結果表明,對于難溶的一水硬鋁石型鋁土礦,保持一定長的溶出時間是必須的。因此采用管道一停留罐的方式是最適合的溶出裝置。1983年建礦獎流量4~6m3/h的管道一停留罐的溶出裝置。1988年對我國最難溶出的廣西平果礦進行試驗,取得較好效果。