拜耳法工藝的技術改進
1．石灰一拜耳法技術。用拜耳法生產氧化鋁，硅是最有害的雜質之一。一是造成NaO，和A1 2O 的損失，產品質量差；二是生產過程中生成鈉硅渣結疤，使設備的傳熱系數降低，溶出過程能耗增加。石灰一拜耳法技術通過在鋁土礦的溶出過程中配入過量的石灰，使所配入的石灰量除滿足與TiO，反應所需的常規石灰添加量外，還需部分或全部滿足與SiO，反應所需的石灰量，使溶出過程的脫硅產物部分或全部地由方鈉石型的含水鋁硅酸鈉變為水化石榴石型的含水鋁硅酸鈣，降低赤泥中氧化鈉含量，從而降低氧化鋁堿耗。其關鍵技術在于高堿濃度化灰技術和石灰添加量的控制。目前該技術已被多個氧化鋁廠投入使用。
2．一水硬鋁石雙流法溶出工藝。在礦漿預熱中將礦漿分為高固含礦漿和純母液兩部分分開預熱。預熱到一定溫度后合流進行溶出，或者合流后再預熱到一定溫度后進行溶出，該方法主要應用于三水鋁石。以一水硬鋁石型浮選精礦為原料、大型無攪拌高壓溶出器為核心設備、套管間接預熱和直接加熱相結合的“雙流法”溶出工藝技術已開發成功并通過鑒定，投入使用。
3．蒸汽間接加熱工藝。在拜耳法高壓
溶出前加套管間接加熱預熱礦漿工藝，可達到提高溶出溫度，減少礦漿沖淡，降低溶出過程的蒸汽消耗，提高溶出液濃度和循環效率。該技術以彼施涅技術為核心，目前已在我國大部分氧化鋁生產企業得到應用，較以往蒸汽直接加熱高壓溶出節能50％ ～ 60％。
4．選礦一拜耳法技術。采用拜耳法生產氧化鋁，鋁土礦的選礦脫硅，特別是一水硬鋁石型鋁土礦的選礦脫硅，越來越引起業界的重視。當前鋁土礦選礦脫硅的方法主要是化學選礦法和浮選法，選礦一拜耳法采用浮選技術對中低品位鋁土礦選礦，所得精礦A／S大于8，可直接用拜耳法進行處理，其關鍵技術在于選礦藥劑的選擇、開發應用以及選礦尾礦的處理。目前選礦一拜耳法生產線已建成投產，所得精礦A／S平均在9左右，精礦產出率平均在75％左右，選礦回收率平均在80％以上，氧化鋁總回收率平均在80％以上。
混聯法工藝技術的改進
1．強化燒結法工藝。傳統的燒結法適宜處理低鋁硅比的鋁土礦，而強化燒結法生產氧化鋁是通過采用適宜的熟料配方及相應的燒成制度生產高品位的熟料，以降低熟料與氧化鋁產量的折合比，提高熟料燒成的生產能力，降低能耗和生產成本的一種新的氧化鋁生產工藝。采用該方法，熟料折合比降到了3．5t／t，精液產出率達到3．6m ／t一熟料左右，較傳統燒結法工
藝節能近50％。
2．新并聯法工藝。在混聯法工藝中，拜耳法部分采用強化溶出技術，處理相對較高品位的鋁土礦，盡可能降低溶出赤泥的A／S和N／S，減少氧化鋁和氧化鈉的損失，赤泥直接外排。燒結法部分采用強化燒結法工藝，全部處理鋁土礦，其精液全部進行碳酸化分解，赤泥也直接外排，燒結法不再配入拜耳法產出赤泥，形成新的并聯法工藝。其特點是提高了燒結法產量，最大限度的發揮拜耳法與燒結法系統各自的系統優勢，形成工藝互補。
3．新串聯法工藝。新的串聯法工藝先是以拜耳法處理鋁土礦，提取礦石中的氧化鋁，然后用燒結法回收拜耳法赤泥中的氧化鋁和氧化鈉，提高氧化鋁的總回收率和降低堿耗。目前存在的主要問題是拜耳法所產赤泥的燒結制度仍需進行技術攻關和改進。
4．燒結法和拜耳法粗液合流技術。針對混聯法生產氧化鋁系統濃度低、設備單位產能低、能耗高的現狀，創造性地應用燒結法脫硅沉降溢流與拜耳溶出礦漿合流新工藝，提高系統濃度，降低蒸汽消耗，提高氧化鋁產量，降低氧化鋁生產成本。將燒結法脫硅后的沉降溢流用作拜耳法溶出礦漿稀釋液，解決了長期以來氧化鋁生產系統濃度低的技術難題，極大地提高了混合后精液濃度。同時，根據脫硅拜耳種子的添加量，不加或少加蒸發母液，實現在較低Qk條件下脫硅，減輕脫硅機負擔，減少蒸汽消耗。采用蒸發母液代替種分母液脫硅前加入的方法，調整脫硅后溶液的穩定性，從而提高了脫硅后溶液的濃度，使混合精液氧化鋁濃度從1,40克／升提高到170克／升以上；種分精液氧化鋁產出率從62千克／立方米一精液提高到72千克／立方米一精液；每噸氧化鋁的蒸水量由8．57噸降到6．84噸以下，達到了節能降耗增效的目的。
5．連續碳分生產砂狀氧化鋁技術。該技術通過燒結法粗液深度脫硅，碳分分解率可達90％以上，大大高于燒結法種分分解率。同時易于生產砂狀氧化鋁，取消或減小燒結法種分比例，達到提高燒結法總循環效率的目的。
6．燒結法母液加種深度碳分，拜耳法溶出后增濃技術。該項技術主要是通過向燒結法碳分系統加入一定量的細氫氧化鋁作晶種，進行深度碳分。經過濾出的細氫氧化鋁加入拜耳法溶出系統，達到降低拜耳法精液 k，實現拜耳法種分砂狀化的目的。目前該項技術仍需進一步攻關。
7．聯合法補堿工藝的革新。無論是串聯法還是并聯法或者是混聯法，“聯”的實質都是要通過燒結法向拜耳法系統補堿。系統中拜耳法和燒結法都有其自身的優點，如何發揮燒結法自身的特點向拜耳法補堿，近年來碳分母液苛化工藝得到企業重視。其中混聯法補堿新工藝技術在某公司得到了應用，并通過鑒定。
8．適合我國氧化鋁工業基礎條件的砂狀氧化鋁生產技術。目前，我國氧化鋁工業已開發出一段法砂狀氧化鋁生產技術、兩段法砂狀氧化鋁生產技術和連續碳分砂狀氧化鋁生產技術，其主要是采用低精液k，低溫分解。我國的砂狀氧化鋁生產還剛剛開始，外來的技術還占大多數，因此有專家建議，我國的氧化鋁生產還應進一步持續開發高 k，低過飽和度的砂狀氧化鋁生產技術。
未來我國氧化鋁生產需要解決的主要技術問題
1．鈉硅渣中氧化鋁及氧化鈉的回收。
在氧化鋁生產中，燒結法脫硅過程和拜耳法高壓溶出過程均產生大量的水及鋁硅酸鈉，即鈉硅渣。每生產lt氧化鋁其產出量分別達到200 kg和lO00kg，其中含有大量的氧化鋁和氧化鈉，必須加以回收。傳統的氧化鋁生產，鈉硅渣中返回燒結法配料，雖然回收了部分氧化鋁和氧化鈉，但也使一部分SiO，回到了生產流程。為了使SiO 在熟料燒結過程中形成原硅酸鈣，需要配人大量的石灰，從而大大降低熟料中的氧化鋁含量，提高了熟料折合比。單獨回收鈉硅渣，回收其中的氧化鋁和氧化鈉，可以簡化主流程，使生產穩定，明顯提高熟料中的氧化鋁含量，降低熟料折合比。
目前從鈉硅渣中回收氧化鋁的實驗，其氧化鋁溶出率已達到了50％以上。
2．赤泥的綜合利用技術。多年來，赤泥的綜合利用技術有了一定的發展，并形成了多項專利技術。但不管是進行水泥生料的配料和其他的磚瓦制品，或是進行填埋，存在的主要問題是堿含量過高，致使赤泥的綜合利用技術發展緩慢。若赤泥中的氧化鋁鈉得以回收，該項技術將會得到較大的發展。
3．氧化鋁系統中微量金屬的回收技
術。我國礦產資源浪費嚴重，生產經營粗放。目前采選回收率僅為60％，比發達國家低l0％ ～ 20％；其共伴生金屬綜合利用率只有30％ ～ 35％，不及發達國家的一半。由于礦石和各種原材料帶人，氧化鋁生產系統中大量的微量金屬得到富集，如鎵、銣、鈦、釩等。目前金屬鎵回收技術已得到應用，但其回收率不到10％，而銣、鈦、釩等有色金屬還僅限于試驗研。
4．氧化鋁廢水治理及利用技術。我國總體上是一個缺水的國家，氧化鋁生產需要消耗大量的新水，生產lt氧化鋁約需用新水5t，更進一步加大了水資源緊張程度。
生產中產生的大量廢水，雖經處理合格后外排，但年損失水量過大。近年來，氧化鋁生產廢水的綜合治理和回收利用已引起業界關注，因此，開展氧化鋁生產廢水的回收利用研究對我國氧化鋁生產的節能降耗具有重要意義。
5．氧化鋁節能技術和系統余熱利用。
我國鋁冶煉工業的綜合能耗與國際先進水平相比，尚存在一定的差距。如何通過簡化和縮短生產流程、提高氧化鋁生產中的循環效率和產出率，是我國鋁工業在今后相當長的時期內需要持續開發和改進的重大關鍵技術。
氧化鋁生產需用大量的熱源進行溶出、熟料燒結和蒸發作業，其主要熱源是煤和蒸汽，大量的熱能在使用過程中損失過大。近年來，多種熱能的再利用技術已在一些企業廣泛應用，但因回收再利用技術的局限性，系統的余熱回收效果并沒有達到理想的效果。開展氧化鋁生產系統的余熱利用技術的研究，可進一步降低我國的氧化鋁綜合工藝能耗，促進我國氧化鋁生產的技術進步和成本降低。
6．化學品氧化鋁開發與產業化。目前，全世界已開發出各種用途的化學品氧化鋁400多個品種，年產化學品氧化鋁500多萬噸。我國化學品氧化鋁品種相對較少，到目前僅有200多個品種，能規?；a的不足100個。同一個品種下的產品規格牌號少，產品系列化細分不夠，不能很好地滿足用戶和相關技術發展的需要，部分高精尖產品還主要依賴進口。
筆者認為，必須圍繞氫氧化鋁化學品、鋁鹽化學品、活性氧化鋁和擬薄水鋁石、煅燒氧化鋁、特種陶瓷、特種耐火材料、高純氧化鋁、納米氧化鋁、氮化鋁和氧化鋁纖維(晶須)等領域，開展原創性技術研究和高技術含量、高附加值新產品的研發工作。力爭實現化學品氧化鋁品種超過300個，生產技術、產品性能達到同期國際先進水平。
7．氧化鋁生產流程模擬、仿真與優化技術。通過對生產過程的分析、建模和優化，特別是對我國鋁土礦資源復雜、工藝特色明顯的氧化鋁生產具有重要意義。其主要關鍵技術有：物料流和能量建模技術、關鍵工藝指標和參數的軟測量技術、各分工序的工藝模型與優化技術、流程模型集成與優化技術、數據處理與計算技術、軟件開發與仿真技術。項目目標是開發“桌
面氧化鋁生產與指揮系統”，并應用于實際。(作者單位：中國鋁業河南分公司)
1．石灰一拜耳法技術。用拜耳法生產氧化鋁，硅是最有害的雜質之一。一是造成NaO，和A1 2O 的損失，產品質量差；二是生產過程中生成鈉硅渣結疤，使設備的傳熱系數降低，溶出過程能耗增加。石灰一拜耳法技術通過在鋁土礦的溶出過程中配入過量的石灰，使所配入的石灰量除滿足與TiO，反應所需的常規石灰添加量外，還需部分或全部滿足與SiO，反應所需的石灰量，使溶出過程的脫硅產物部分或全部地由方鈉石型的含水鋁硅酸鈉變為水化石榴石型的含水鋁硅酸鈣，降低赤泥中氧化鈉含量，從而降低氧化鋁堿耗。其關鍵技術在于高堿濃度化灰技術和石灰添加量的控制。目前該技術已被多個氧化鋁廠投入使用。
2．一水硬鋁石雙流法溶出工藝。在礦漿預熱中將礦漿分為高固含礦漿和純母液兩部分分開預熱。預熱到一定溫度后合流進行溶出，或者合流后再預熱到一定溫度后進行溶出，該方法主要應用于三水鋁石。以一水硬鋁石型浮選精礦為原料、大型無攪拌高壓溶出器為核心設備、套管間接預熱和直接加熱相結合的“雙流法”溶出工藝技術已開發成功并通過鑒定，投入使用。
3．蒸汽間接加熱工藝。在拜耳法高壓
溶出前加套管間接加熱預熱礦漿工藝，可達到提高溶出溫度，減少礦漿沖淡，降低溶出過程的蒸汽消耗，提高溶出液濃度和循環效率。該技術以彼施涅技術為核心，目前已在我國大部分氧化鋁生產企業得到應用，較以往蒸汽直接加熱高壓溶出節能50％ ～ 60％。
4．選礦一拜耳法技術。采用拜耳法生產氧化鋁，鋁土礦的選礦脫硅，特別是一水硬鋁石型鋁土礦的選礦脫硅，越來越引起業界的重視。當前鋁土礦選礦脫硅的方法主要是化學選礦法和浮選法，選礦一拜耳法采用浮選技術對中低品位鋁土礦選礦，所得精礦A／S大于8，可直接用拜耳法進行處理，其關鍵技術在于選礦藥劑的選擇、開發應用以及選礦尾礦的處理。目前選礦一拜耳法生產線已建成投產，所得精礦A／S平均在9左右，精礦產出率平均在75％左右，選礦回收率平均在80％以上，氧化鋁總回收率平均在80％以上。
混聯法工藝技術的改進
1．強化燒結法工藝。傳統的燒結法適宜處理低鋁硅比的鋁土礦，而強化燒結法生產氧化鋁是通過采用適宜的熟料配方及相應的燒成制度生產高品位的熟料，以降低熟料與氧化鋁產量的折合比，提高熟料燒成的生產能力，降低能耗和生產成本的一種新的氧化鋁生產工藝。采用該方法，熟料折合比降到了3．5t／t，精液產出率達到3．6m ／t一熟料左右，較傳統燒結法工
藝節能近50％。
2．新并聯法工藝。在混聯法工藝中，拜耳法部分采用強化溶出技術，處理相對較高品位的鋁土礦，盡可能降低溶出赤泥的A／S和N／S，減少氧化鋁和氧化鈉的損失，赤泥直接外排。燒結法部分采用強化燒結法工藝，全部處理鋁土礦，其精液全部進行碳酸化分解，赤泥也直接外排，燒結法不再配入拜耳法產出赤泥，形成新的并聯法工藝。其特點是提高了燒結法產量，最大限度的發揮拜耳法與燒結法系統各自的系統優勢，形成工藝互補。
3．新串聯法工藝。新的串聯法工藝先是以拜耳法處理鋁土礦，提取礦石中的氧化鋁，然后用燒結法回收拜耳法赤泥中的氧化鋁和氧化鈉，提高氧化鋁的總回收率和降低堿耗。目前存在的主要問題是拜耳法所產赤泥的燒結制度仍需進行技術攻關和改進。
4．燒結法和拜耳法粗液合流技術。針對混聯法生產氧化鋁系統濃度低、設備單位產能低、能耗高的現狀，創造性地應用燒結法脫硅沉降溢流與拜耳溶出礦漿合流新工藝，提高系統濃度，降低蒸汽消耗，提高氧化鋁產量，降低氧化鋁生產成本。將燒結法脫硅后的沉降溢流用作拜耳法溶出礦漿稀釋液，解決了長期以來氧化鋁生產系統濃度低的技術難題，極大地提高了混合后精液濃度。同時，根據脫硅拜耳種子的添加量，不加或少加蒸發母液，實現在較低Qk條件下脫硅，減輕脫硅機負擔，減少蒸汽消耗。采用蒸發母液代替種分母液脫硅前加入的方法，調整脫硅后溶液的穩定性，從而提高了脫硅后溶液的濃度，使混合精液氧化鋁濃度從1,40克／升提高到170克／升以上；種分精液氧化鋁產出率從62千克／立方米一精液提高到72千克／立方米一精液；每噸氧化鋁的蒸水量由8．57噸降到6．84噸以下，達到了節能降耗增效的目的。
5．連續碳分生產砂狀氧化鋁技術。該技術通過燒結法粗液深度脫硅，碳分分解率可達90％以上，大大高于燒結法種分分解率。同時易于生產砂狀氧化鋁，取消或減小燒結法種分比例，達到提高燒結法總循環效率的目的。
6．燒結法母液加種深度碳分，拜耳法溶出后增濃技術。該項技術主要是通過向燒結法碳分系統加入一定量的細氫氧化鋁作晶種，進行深度碳分。經過濾出的細氫氧化鋁加入拜耳法溶出系統，達到降低拜耳法精液 k，實現拜耳法種分砂狀化的目的。目前該項技術仍需進一步攻關。
7．聯合法補堿工藝的革新。無論是串聯法還是并聯法或者是混聯法，“聯”的實質都是要通過燒結法向拜耳法系統補堿。系統中拜耳法和燒結法都有其自身的優點，如何發揮燒結法自身的特點向拜耳法補堿，近年來碳分母液苛化工藝得到企業重視。其中混聯法補堿新工藝技術在某公司得到了應用，并通過鑒定。
8．適合我國氧化鋁工業基礎條件的砂狀氧化鋁生產技術。目前，我國氧化鋁工業已開發出一段法砂狀氧化鋁生產技術、兩段法砂狀氧化鋁生產技術和連續碳分砂狀氧化鋁生產技術，其主要是采用低精液k，低溫分解。我國的砂狀氧化鋁生產還剛剛開始，外來的技術還占大多數，因此有專家建議，我國的氧化鋁生產還應進一步持續開發高 k，低過飽和度的砂狀氧化鋁生產技術。
未來我國氧化鋁生產需要解決的主要技術問題
1．鈉硅渣中氧化鋁及氧化鈉的回收。
在氧化鋁生產中，燒結法脫硅過程和拜耳法高壓溶出過程均產生大量的水及鋁硅酸鈉，即鈉硅渣。每生產lt氧化鋁其產出量分別達到200 kg和lO00kg，其中含有大量的氧化鋁和氧化鈉，必須加以回收。傳統的氧化鋁生產，鈉硅渣中返回燒結法配料，雖然回收了部分氧化鋁和氧化鈉，但也使一部分SiO，回到了生產流程。為了使SiO 在熟料燒結過程中形成原硅酸鈣，需要配人大量的石灰，從而大大降低熟料中的氧化鋁含量，提高了熟料折合比。單獨回收鈉硅渣，回收其中的氧化鋁和氧化鈉，可以簡化主流程，使生產穩定，明顯提高熟料中的氧化鋁含量，降低熟料折合比。
目前從鈉硅渣中回收氧化鋁的實驗，其氧化鋁溶出率已達到了50％以上。
2．赤泥的綜合利用技術。多年來，赤泥的綜合利用技術有了一定的發展，并形成了多項專利技術。但不管是進行水泥生料的配料和其他的磚瓦制品，或是進行填埋，存在的主要問題是堿含量過高，致使赤泥的綜合利用技術發展緩慢。若赤泥中的氧化鋁鈉得以回收，該項技術將會得到較大的發展。
3．氧化鋁系統中微量金屬的回收技
術。我國礦產資源浪費嚴重，生產經營粗放。目前采選回收率僅為60％，比發達國家低l0％ ～ 20％；其共伴生金屬綜合利用率只有30％ ～ 35％，不及發達國家的一半。由于礦石和各種原材料帶人，氧化鋁生產系統中大量的微量金屬得到富集，如鎵、銣、鈦、釩等。目前金屬鎵回收技術已得到應用，但其回收率不到10％，而銣、鈦、釩等有色金屬還僅限于試驗研。
4．氧化鋁廢水治理及利用技術。我國總體上是一個缺水的國家，氧化鋁生產需要消耗大量的新水，生產lt氧化鋁約需用新水5t，更進一步加大了水資源緊張程度。
生產中產生的大量廢水，雖經處理合格后外排，但年損失水量過大。近年來，氧化鋁生產廢水的綜合治理和回收利用已引起業界關注，因此，開展氧化鋁生產廢水的回收利用研究對我國氧化鋁生產的節能降耗具有重要意義。
5．氧化鋁節能技術和系統余熱利用。
我國鋁冶煉工業的綜合能耗與國際先進水平相比，尚存在一定的差距。如何通過簡化和縮短生產流程、提高氧化鋁生產中的循環效率和產出率，是我國鋁工業在今后相當長的時期內需要持續開發和改進的重大關鍵技術。
氧化鋁生產需用大量的熱源進行溶出、熟料燒結和蒸發作業，其主要熱源是煤和蒸汽，大量的熱能在使用過程中損失過大。近年來，多種熱能的再利用技術已在一些企業廣泛應用，但因回收再利用技術的局限性，系統的余熱回收效果并沒有達到理想的效果。開展氧化鋁生產系統的余熱利用技術的研究，可進一步降低我國的氧化鋁綜合工藝能耗，促進我國氧化鋁生產的技術進步和成本降低。
6．化學品氧化鋁開發與產業化。目前，全世界已開發出各種用途的化學品氧化鋁400多個品種，年產化學品氧化鋁500多萬噸。我國化學品氧化鋁品種相對較少，到目前僅有200多個品種，能規?；a的不足100個。同一個品種下的產品規格牌號少，產品系列化細分不夠，不能很好地滿足用戶和相關技術發展的需要，部分高精尖產品還主要依賴進口。
筆者認為，必須圍繞氫氧化鋁化學品、鋁鹽化學品、活性氧化鋁和擬薄水鋁石、煅燒氧化鋁、特種陶瓷、特種耐火材料、高純氧化鋁、納米氧化鋁、氮化鋁和氧化鋁纖維(晶須)等領域，開展原創性技術研究和高技術含量、高附加值新產品的研發工作。力爭實現化學品氧化鋁品種超過300個，生產技術、產品性能達到同期國際先進水平。
7．氧化鋁生產流程模擬、仿真與優化技術。通過對生產過程的分析、建模和優化，特別是對我國鋁土礦資源復雜、工藝特色明顯的氧化鋁生產具有重要意義。其主要關鍵技術有：物料流和能量建模技術、關鍵工藝指標和參數的軟測量技術、各分工序的工藝模型與優化技術、流程模型集成與優化技術、數據處理與計算技術、軟件開發與仿真技術。項目目標是開發“桌
面氧化鋁生產與指揮系統”，并應用于實際。(作者單位：中國鋁業河南分公司)
