浅谈氧化铝生产工艺

浅谈氧化铝生产工艺

徐勇

国家电投集团贵州遵义产业发展有限公司564300

摘要：随着全球氧化铝需求的不断增加,氧化铝生产技术也越来越成熟和稳定。随着城市经济的快速发展,我国氧化铝品种较少,无法满足企业和大众的需求,因此有必要合理利用氧化铝生产技术。在此基础上,笔者结合自身多年工作经验，阐述了氧化铝生产原理,并对常用的氧化铝生产工艺、其选择和应用进行了讨论和分析,以提高氧化铝生产效率，所得文献与同行业人员共享，望对行业的前进起到一定的促进作用。

关键词：氧化铝；生产原理；生产工艺；选择；应用

作为一种高硬度化合物,氧化铝是一种白色无定形粉末,具有多种用途,如分析试剂和吸附剂。目前氧化铝生产工艺已逐步完善,其注意力也大大提高。此外,高纯铝是无机材料的重要原料,其应用范围和需求正在逐步扩大。因此,为了提高氧化铝的生产水平,对氧化铝的生产工艺进行了如下论述和分析[1]。

 1氧化铝的生产方法概述
氧化铝的生产方法主要有四种,即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。所谓碱法生产氧化铝，就是将铝土矿用碱处理得到铝酸钠溶液，然后将得到的铝酸钠溶液与赤泥分离，再进行提纯操作。上述步骤得到的氢氧化铝和碱液经分离、洗涤和焙烧后，得到最终产品氧化铝。目前，工业上几乎所有的氧化铝都是用碱法生产的。酸法生产氧化铝是用无机酸处理铝矿得到含铝的盐溶液，然后用碱中和盐溶液使铝沉淀成氢氧化铝，再煅烧氢氧化铝或各种铝盐的水合物晶体得到氧化铝。酸碱结合法的本质是酸碱除硅和碱除铁的结合。热法其实就是降低矿石中的杂质。因为得到的物质密度不一样，氧化铝密度小的时候会上升到上部，所以把不同的物质分离出来，得到氧化铝渣，再经过碱处理，提取就可以得到氧化铝。

2氧化铝生产原理的分析
氧化铝生产是指从铝矿中提取氧化铝和从其他杂质中分离氧化铝的过程。众所周知,在自然界中,铝矿的种类很多,而这些种类的铝原料也很多,杂质的种类和含量也不尽相同,所以工人们在生产氧化铝时需要采用不同种类的氧化铝生产方法。工业生产氧化铝是从铝矿中分离和纯化氧化铝和其他杂质的过程。铝矿中有各种各样的铝化合物,即使是同一种铝矿,也含有不同的铝元素和杂质。为了最大限度地提高工业氧化铝生产的经济效益,有必要对工业生产技术进行科学研究,并对铝矿中所含的氧化铝类型采取差异化的方法。目前氧化铝的生产方法工艺主要有碱法拜耳法、烧结法、联合法、化学高压水化学法、热电法和酸法。目前,中国大部分新型氧化铝结构都是用拜耳法生产的。拜耳方法具有缩短工艺流程、降低能耗、提高质量等优点,是现阶段广泛应用的工业过程。与烧结法或串联法相比,投资、生产管理、节能等方面都是最佳选择。
3常用的氧化铝生产工艺分析
3.1.碱法。传统的氧化铝生产工艺采用碱法处理铝土矿。矿石中所含的氧化铝与碱反应生成铝酸钠溶液，但矿石中的其他杂质，如铁和钛，以及丰富的二氧化硅因其不溶性会残留在固体残渣中。残渣的砖红色被称为赤泥，因为它被氧化铝染色。净化后，从赤泥中分离出的铝酸钠溶液可以分离成氢氧化铝。在分离的基础上，同时可以洗涤、烘干，得到氧化铝产品。通常，分离出的氢氧化铝溶液被称为母液，以回收原铝矿。根据生产工艺的特点和差异，分离可分为拜耳法、烧结法及其组合法，工业生产过程一般采用碱法生产氧化铝。

3.21.拜耳法。氧化铝厂根据当地原料的矿石成分和结构的不同，采用相应的技术和生产工艺。拜耳法生产氧化铝的基本工艺由原矿浆制备、溶解、溶解浆稀释、赤泥分离洗涤、晶体分解、氢氧化铝分级、洗涤、焙烧、母液蒸发、苛化等工序组成。该厂处理低硅铝土矿，特别是处理三水铝石铝土矿，考虑采用拜耳法，具有工艺简单、能耗低、产品质量好等优点。除了原料条件有限外，大部分氧化铝生产企业都采用拜耳法进行工业生产，但利用这种工业存在一些问题，即二氧化硅含量高的铝土矿无法单独处理，赤泥处理相对复杂和困难。

3.32.烧结法。在碱石灰的烧结过程中，将铝矾土、小石渣、补碱粉、碳分蒸发母液和拜耳法生产的赤泥按一定比例混合粉磨，将合格的生料浆喷入窑内，高温烧结成熟料。过滤后的铝酸钠溶液经过一系列研磨和化学反应后，充分碳酸化分解，分解后的氢氧化铝再次焙烧，得到氧化铝成品。但烧结工艺复杂繁琐，设备投资高，能耗大，是影响氧化铝质量的主要原因。钠钙烧结工艺主要包括以下步骤:生料浆制备、熟料烧结、熟料溶解、赤泥分离洗涤、粗液叶滤脱硅、晶种碳化分解、氢氧化铝焙烧、母液蒸发。

3.43.联合法。拜耳法和烧结法联合工艺对应的工艺称为联合工艺，主要分为并联联合工艺、串联联合工艺和混合联合工艺三种。根据铝土矿中矿石的铝硅比确定生产工艺。从经济技术角度考虑，如果矿石中铝硅比为3左右，当该比值高于10时，烧结法适用于拜耳法，比值区间可采用联合法处理，能充分发挥各自的优势，取得最佳的技术经济效益[3]。

4氧化铝生产工艺的合理选择
铝在生产过程中经常受到原材料、生产方法等因素的影响。如果不注意,就很难充分利用原材料,造成原材料的巨大浪费。面对这种情况,氧化铝生产企业在选择氧化铝生产方法时,需要做简单的工艺,最好是连续操作,以保证氧化铝的生产。一般来说,工作人员在选择和确定氧化铝生产方法时,还需要考虑以下几个方面:首先,氧化铝生产企业需要保证所选择的方法是环保的,可以按照国家的生态和环境保护政策排放氧化铝生产过程中产生的废水和废气。其次,氧化铝生产企业在选择氧化铝生产方法时,需要避免使用国内无法生产的昂贵设备。在这种情况下,可以有效地节省氧化铝的生产成本,并且氧化铝的生产工作可以更加顺畅。第三,氧化铝生产企业在选择氧化铝生产方法时,如果选择高温氧化铝

烹饪焙烧方法,则需要稳定重油的燃烧温度,改变重油生产负荷,并根据实际情况重新设计重油生产,以保证重油的燃烧温度可以自动调整,提高内部温度的稳定性,满足氧化铝高温烹饪焙烧的要求。
5氧化铝生产工艺的应用分析
氧化像白色粉末一样,铝是从硬铝矿铝土矿中提取出来的,这个过程主要是化学反应过程,所以氧化铝厂可以称为化工厂。氧化铝工艺可以用拜耳法处理,铝土矿的氧化铝溶液可以用晶粒分解,而烧结工艺可以用来处理含硅的废弃物和矿物。拜耳方法不仅可以从粘土预处理中回收铝,还可以回收碳酸钠。其优点是对矿石等级要求较宽,回收率高,成本低。拜耳法主要用于工业生产优质铝土矿或氧化锌矿石,而烧结法更适用于铝土矿或高速硅砂岩矿石。对于富含多种元素的铝土矿,组合工艺是最佳选择。氧化铝生产过程需要充分考虑各种因素的影响,并采用最佳的处理方法和工艺流程设备,以达到最佳效果。拜耳方法是低硅铝矿生产氧化铝的最佳选择,特别是对三水氧化铝铝石铝土矿粘土的处理,可以充分利用其简化的工艺,减少施工投资,在提高产品质量方面创造最大的经济效益。铝土矿在氧化铝生产过程中使用时,其较低的温度要求可以有效控制能耗,减少基础设施投资,具有巨大的经济效益。拜耳法是目前全球氧化铝行业广泛使用的生产工艺,也是未来发展的重要趋势[4]。

6总结与讨论
总之,随着科学技术的不断进步,氧化铝生产技术越来越成熟。为了降低氧化铝生产成本,提高氧化铝产品质量,有关单位需要改进生产工艺和生产条件,以提高生产效率,降低氧化铝成本,促进氧化铝生产的快速发展。

参考文献：
[1]李彩娜等.氧化铝均匀沉淀包覆对环氧复合材料性能的影响[J].热固性树脂,2020（05）
[2]雒艳斌.高比表面积氧化铝制备工艺及其性能分析[J].科学咨询（科技•管理）,2021（07）
[3]钞晓光.粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝工业化除杂技术的研究开发[J].中国化工贸易,2020（01）
[4]杜杰.准格尔矿区粉煤灰提取氧化铝项目介绍及产品前景分析[J].科技创新与应用,2022（33）