無論是拜耳法的母液還是燒結法的碳分母液都要經過蒸發濃縮排出多余的水分，保持循環母液體系的水分量的平衡，使蒸發母液達到符合拜耳法溶出或燒結法配料的濃度要求。這些水的來源為：（1）赤泥洗水[每噸赤泥需要3～6t（水）]；（2）氫氧化鋁洗水[每噸氧化鋁需要0.5～1.5t（水）]；（3）原料帶入或泵的軸密封水[每噸氧化鋁需要1t（水）]。
蒸發過程在蒸發器中進行。蒸發器是分上、下兩部分的換熱器，下部為列管，由新蒸汽加熱，上部為促使氣液分離的蒸發室，如圖1所示。由于母液中含碳酸鈉、硫酸鈉、溶解的硅等，蒸發時加熱管壁上的硅渣結垢現象經常發生。母液的蒸發濃縮的能耗占整個過程的一半以上，采用新技術對氧化鋁生產具有重要的意義。
圖1 蒸發器工作示意圖
1-加熱管；2-加熱室；3-中央循環管；4-蒸發室；5-除沫器；6-冷凝器
一、采用新的溶液濃縮工藝代替傳統的蒸發過程
現代氧化鋁廠母液的蒸發濃縮采用兩段蒸發的新技術，第一段用五效降模式蒸發器組，第二段用五效閃速蒸發器組。一水碳酸鈉在閃速蒸發器中析出。我國廣西平果鋁業公司從法國引進一套這種蒸發器，蒸發1t水的汽耗為0.37t。
燒結法和聯合的分解母液中有大量的碳酸鈉和硫酸鈉，還含有SiO2，我國采用錯流三段蒸發，每段三效。有3-1-2錯流流程和2-3-1錯流流程。圖2為2-3-1錯流加料蒸發流程。錯流蒸發對減輕鹽結垢有較好的作用，但對硅渣結垢也沒有明顯的作用。采用低溫運行可降低能耗。
圖2 2-3-1錯流加料蒸發
可逆過程的能量消耗量少，反滲透法是有希望接受可逆過程的一種降低能耗的溶液濃縮新方法。隨著科學技術的發展，新的滲秀膜的研制，反滲透技術將會用于鋁工業生產。
二、熱泵蒸發工藝
據報道，1984年澳大利亞的KWINANA鋁廠和WACERUP鋁廠采用“壓縮低壓蒸汽再利用”的節能措施，是熱泵首次在鋁工業中應用。從此開始了熱泵蒸發流程和技術的研究。熱泵原理是逆向卡諾循環，在逆向循環中把低溫熱源T2的熱量Q2送到高溫熱源T1，需要消耗機械功W，放出熱量Q1。熱泵運行的經濟性用“獲熱系數”表示。該系數表示工作介質送至高溫熱源T1的熱量Q1與消耗的機械功的比值：
E=T1/（T1－T2）
從“獲熱系數”計算式可見，可逆卡諾的獲熱系數正好是卡諾循環效率的倒數。高溫熱源的溫度T1與低溫熱源的溫度T2相差越小，獲熱系數越大，獲熱率越高，熱泵的經濟性越好。熱泵生產流程由于采用的設備及工作介質不同分為空氣壓縮式、機械壓縮式、噴射式、吸收式及半導體熱泵。
當熱泵效率為60%時，熱泵蒸發工藝的能耗比三效真空蒸發的能耗降低58%～62%。由中壓供熱機組的三效真空蒸發改為熱泵蒸發，節能效果見表1。隨著熱泵制造技術的提高，熱效率將大大提高，采用熱泵蒸發技術是最好的節能方法。
表1 不同熱泵效率的能耗及節能效果
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熱泵效率/%
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熱泵蒸發能耗/kJ·kg-1（水）
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三效真空蒸發能耗/kJ·kg-1（水）
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節約能源/%
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60
70
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345.7
296.0
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920（中壓蒸汽） 835（中壓蒸汽）
920（中壓蒸汽） 835（中壓蒸汽）
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58～62
64～67
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