中国氧化铝生产技术的发展方向.pdf

3 l 中国氧化铝生产技术的发展方向 赵清杰 郑辩轻盎蓐研究院，浑南郑朔4 5 0 0 4 1 攘要势辑了孛晷鬟他器王整辩翦辨生产技零巍靛襄每雕辨毫存在姆主要秘荔嚣莲蓬；挺 出了中茸董诧锻生产技术曲发展方向． 关键词中目氧化错工业；生产技术现状；发胜 串蟹分类号T F 8 2 1文穰标城码A 中国氧化铝工业经过4 0 多年的发展，从 无列寿，逐步发展壮大成为圜强羟济艴～硬 支柱基础产娩，而且蕊生产技术水平也有了 长足的进步．产品的鼯种从单一的冶盆用氧 纯锯发展裂残吾个鑫静静逶鑫枣场震耍麓系 列特种氧化铝，其中许多新的氧化铝材料已 跻身于嘉辩按领域，但由于中滔铝土矿大多 为高铝、高聩和铁古煮较低的～东硬锅石型 铝士矿，其矿石A ／S 较低，而且大多采用混 联浚或浇镰法生产蓑纯韬，嚣热孛萄氧诧铝 工业与国际先进水平相比能耗较高，装备水 平期对落后，产品质麓较差，斓H 于随着嗣民 经济的发展，裁讫铝产量也不蘸满足锅电解 的需要，其缺口每年在1 0 0 万t 以上，所以， 翔秘提高氡他捃产晶产量和甓囊，臻，』、貔基 与世界发达豳家在氧化铝生产能耗、技术装 备水平等方_ 婀的差鼯，已成为我国氧化铝生 产技术发爱瓣主要方囱和关撼之一。 1 中国氧化铝出产技术的现状与 差踅 1 ．1铝土矿资源镪土矿是舷产氧化铝的 主簧琢辩。痰手壤土矿在矿懿缓壤，像学袁 分、各矿物的赋存状态、物理性质等的区 别，决定了氧化铝生产工艺流穗及设备的特 纛。匿舞错士矿多效为三永软铬石登、兰永 铝石一一水软铝秭型及一水软铝石型铅土 矿，照亿学或分寒簧，尽弗多数铝矿的铝 硅比较商、其硅含精较低．因此其裁仡铝生 产工艺是以较经济的低温撵耳法为盘，仅少 数厂家果角其它方法生产襞纯韬；我毽镫主 矿资源丰富、分布比较集中，但我国铝土矿 的矿石类型9 8 ．4 6 ％为一水硬铝_ 石璺铝土 矿。具有载佗锘含纛高、二裁佬硅含豢高，氧 化铁含量抵 除平果矿外 的特点，据娩计“’， 我匡铝 士矿A t S 1 0 起投占l O ％，A t s 为 7 ～1 0 的只有2 0 ％．A f S 一4 - - 7 的占6 0 ％， A f S 2 ．6 ～4 ．0 的占1 0 ％，平均晶位禽A 1 2 0 j 6 2 粥％、S i 0 2ll ，3 2 ％，A I S 为5 ．5 6 ，这释矿石 的特点决定了生产氧化铝必须采用商温拜耳 法涪出、溅疆复杂孵联台浃筑生产技术落后 的烧结法处理，增加了我国裁化铝生产的投 资和能耗。 l 。2 生产技零鞘装备末警中国蓑纯铝工 业在生产技术上有了很大的发展．烧结法在 氧化铝憨圆收率、糖耗，产品质量等方面创 造了世荠同类生产方法鲸先进承平，我国剖 造的混联法生产技术。装备水平在不断提 蹇，藐耗、镌耗弱霹毙痰奉太幅褒下簿，我国 的拜耳法生产技术也有了褒出的成就．但由 于我国矽石特点造成氧化锯生产流稷复杂、 技术条释苛刻。综合燕耗较糍 觅表1 ，藩联 万方数据 法及烧结法厂能耗较国外氧化铝厂高出 2 ～3 倍，拜耳法厂的能耗也比国外氧化铝 厂高。能耗高的主要原因体现在以下几方 面。 表1国内外氧化铝厂综合能耗比较。 e 镕 【G m h l a 05 厂名生产方法 矿石类型面面i 面r 1 拜耳法 包括混联法中的拜耳法 部 分在高压溶出技术上，虽然新建厂 山西铝 厂、平果铝厂 先后采用了单管预热 反应 釜的间接加热溶出技术设备，郑州铝厂引进 了德国R A 6 型管道化溶出技术与设备，在一 定程度上提高了我国氧化铝工业拜耳法溶出 技术的水平，但贵州铝厂及郑州铝厂的主导 溶出技术仍采用高能耗的列管双程预热，新 蒸汽直接加热压煮器溶出技术；在赤泥分离 洗涤技术上除山西铝厂、平果铝厂引进了大 型高效分离设备外，各氧化铝厂的赤泥分离 设备普遍存在着规模小、产能低，自动化程 度低及劳动强度大的缺点；种子分解技木， 多数氧化铝厂设备陈旧，动力消耗高，产品 仅为中间状或粉状氧化铝；在蒸发上，虽然 个别厂采用了先进的膜式蒸发及强制排盐技 术，但多数氧化铝厂仍然采用效率低、能耗 高的三效自然循环蒸发技术装备。 2 烧结法部分 包括混联法中的烧结 法 在熟料烧成技术上仍然采用能耗高的 湿式回转窑加圆筒冷却机的工艺技术；而在 粗液脱硅方面除郑州铝厂和山东铝厂已采用 间接加热连续脱硅技术改造原来的脱硅系统 外，其余均采用能耗高的蒸汽直接加热压煮 器脱硅技术，且导致蒸发负担加重。 1 ．3 产品质量及品种国内外氧化铝产品 的物理性质差别较大，主要表现在强度和粒 度上 见表2 。中国氧化铝产品除个别厂为 砂状氧化铝外，大部分产品是中间状或粉状 氧化铝，远远满足不了现代铝电解和干法烟 气净化的要求，而国外的氧化铝几乎都是砂 状氧化铝。我国氧化铝新品种新材料的开发 工作也相对滞后，多数氧化铝厂的产品较为 单一。目前多品种氧化铝生产量仅为十几万 t ，约占中国氧化铝总产量的5 ％，低于国外 的1 0 ％，品种也只有约1 0 0 个品种，远低于 国外的3 0 0 多个品种． 表2国内外氧化铝的物理性质比较。 2 中国氧化铝生产技术的发展方向 Z I加快铝土矿选矿技术的开发应用铝 土矿选矿随着铝工业的发展及矿石资源的贫 乏，逐渐引起人们的关注。中国，美国、前苏 联、德国等国家，近几十年来做了许多研究 工作，形成了浮选、磁选、选择性絮凝、细菌 选矿、化学选矿、磁过滤、载体浮选以及光电 拣选等技术，浮选法脱硅是目前国内外提高 铝士矿质量的有效方法之一。中国自7 0 年 代初开始对浮选法脱硅进行研究”，并相继 对山西孝义铝土矿、广西平果铝土矿、河南 偃师铝土矿、山西阳泉太湖矿区铝土矿等进 行了浮选脱硅的半工业试验，尤其是。九 五。国家重点科技攻关项目“选矿拜耳法生 产氧化铝新工艺研究”中河南铝土矿浮选 脱硅工业试验。的完成，使河南矿A ／S 由5 ．7 提高到1 1 ．3 ，较好地解决了中国铝土矿资 源的贫化问题．选出的铝土矿精矿可以采 万方数据 埔畿耗髂、经济静拜珲法生产氧弛锅。因 此，应加快韬土矿选矿工艺技术的推广应 耀，嗣辩辑究完善镪矿选撵经瘁解一分离 技术、选滗矿的绦合刹用技术等，进一步拜 发锅土矿葳浮选王芑，戳撼步精矿热理量， 猿少设备投蜜。 乞2群发蔽用氧化铝生产带姥鞭技术氧 纯舔垒产髓耗生簧榘审予裔区溶出、蒸发、 焙烧烧缝和脱硅等工序，因此应重点研究、 舞发搜广斑用上述主要工序的节挠瓤技术。 1 提裔溶出溢度逡是强纯群耳法生 产和降低能耗的难簧方向。多年来，中国在 强她港出努嚣形艘了管道他渗出、双溅法溶 出、管道预热一停窝罐溶出敖其改避秘管遭 预热一脱硅蕊钛一停留罐溶出、单筲预热 f 约1 ∞℃ 一度建篓溶出技术等多种技 朱o ．各氧亿罐r 斑根据其所异} 矿西类型和 赋存杂质欹态，有选择迪推广应届，蕊降鬣 鲢毙舔生产毙耗， 2 强忧烧缩法圈绕降低生斟烧缨裁 耗，相继完成了4 富矿浇精法”及。强纯筑结 法。的半工业试验殷工业试骏，并取樽了比 较理想懿结皋o 生呆熙A ／S 为l l ，3 熟富 鞲 矿进行浇嫱时，箕生产工艺能耗较采用 低A f S 矿石烧结时降低约3 8 ％，同时可太捕 度提蒜璎毒设备产拖，竞羲强化烧结法踅点 应放在黻下凡方萄高浓度熟科溶出浆液酶 快速分离，以减步二次反麻损失；提高碳分 母液浓攫、壤，l 、熟辩渗出浓度与蒸发母波麴 浓度差送弼节蘸强静的研究开发应用；研究 开发高浓鹱磺酸他分褥工麓技术及设备；降 低生料浆承势，以尽珥艟减少凰转窑蒸发热 耗的工艺研究． 3 挺瘟种分母液蒸发热效率经过多 年寒翦消化吸收积研究开发，瞪内目豌育 多种蒸发节能薪技本已在工韭癣用蠛正进簿 试验；五效管遗降膜蒸发及多缀闳蒸捧盐技 术，可搜蒸汽单越下降为0 ．3 1 ～0 ．3 4 t ／t ～ 承，设备遂转率在9 5 ％左蠢“。，六妓逆流援 式黪骥及三缀瓣蒸技术，可使蒸汽单耗下海 为0 ．2 8 ～0 ．3 0 t ／t 一承o ；褥璺尚农避嚣摄式 升膜蒸发技术朔旨在减缓蒸发结糖邃菠、提 建臻热效率的4 多捆漉蒸发5 技术研究，因 就，瘟针砖各氧犯镪厂韵母液情提，在对上 述蒸发技术进行技术经济晓较薛基穑上，有 选择地加以积极推广应用，以降低蒸发能 耗，遴疆达到降低氧姥识生产糍裁之要的 4 加倏烧结法蕊硅节髓控束的研究和 应用间接加热连续脱硅技术和直接加热脱 硅技术相比o ，氍霹以繁约蒸汽1 5 ％，又霹 使精液浓缩1 6 ％缓上，嚣诧，斑在避一步控 术刨薪和完善、提商其运转率的麓确主觏鞋 推广庶用。羼耐应蚋太对烧缨法狙渡常愿戏 硅的研究，近忍年的试狳研究表髑，哭要漆 蚋适敷的晶静、豫诞适宜条件 滠发、时蔺， 种子攫簿 ，常鼹戚硅毒可躯达到中压脱硅 韵效祭，进褥豁常捱裁继取代中援聪硅，降 低脱醭过秣的髓耗． 5 开展嶷浓度潞液釉分制取高强度氯 氧纯锯稳技拳辑究及疲搦亵浓度势簿璃孝 缩小溶出与分解的浓度差值，燕减少蒸发、 节毙晦耗的又一重要措摊。今后应重点研究 高滚发溶出浆液静茯建分离技术致设备；糍 浓度铝酸钠溶液铜得高强度，高产出率酶产 品技术，在消他吸收研究成果及日l 迸技术舄 设备豹藿箍土，逐步并发剖耨出遥舍我强裁 仡铝工旺备自溶液特点的裔浓凌锅酸钠溶液 静分技术跨设备。 2 ．3 开发推广犬魁赛效设备及自动控糍技 术拥铰戴能锯生产避程大型离效设备及鑫 动控制技术静开发应用，整傲界氧纯铬正妊 的发展方内。中国现有氧化镐厂除乎果铝厂 和由舀锫r } l 避謦辨先进工艺鞠漩锯。其容 氧化铝厂除引进流态化焙烧工嚣及个剐先进 单体设备外。太帮分生产装蓊小而陈嗽，自 动控翩球平、逶转嫂攀都较糕，据辘诗o ，麟 予国际和目内先进姻主簧生产设备仅占 2 5 ％，右 5 ％的主要设罄处予孱内一般或落 万方数据 后水平。我们应在消化吸收平果，山西等氧 化锚厂引进设备的基础上进籽自主创新、研 究歼发拜耳法大型商莲溶出裴暨 如悬浮溶 出裴置，可使氧化锅溶出率提高2 ～3 ％ ， 夫蘩骞效撬降援，攘广应曩夫型立式跨滤 机、大立盘种子过滤机和水平盘式过滤机、 4 5 0 0 m3 机城搅拌分解槽，研究开发生料浆 流态亿嫠结工艺技术驶设备等．班降低裁纯 铝生产过程的动力消耗。进一步提高裁化铝 厂妁囊动控割承乎，要大力秀发适舍氧他铝 工业用的传感元件，首先在关键工序实现计 算机自动梭测和模糊控制，并逐步由各正序 努檄控裁两全厂集串控涮过渡。 2 ．4 提高产品质■，调整产品结构，开发新 产鼎照蓑国内外对环境保护要求的爨趋严 格。以及太援中闻下辩预焙耩和干法稍气净 化的发展，铝电解对原料氧化铝的要求也日 憝增蹇，蒎 要隶舂鞍襄嚣缝发霸稳定豹震 爨扑，还要求其具有强度高，在电解膦中溶 鹅速度快，流动性好，对氟化物气体吸附能 力强等毪质，砂获氧纯铝是满楚上述要求瓣 原料。因此，应加快由粉状谶中间状氧化 镪囱移麸襞诧铝豹过渡，国杰瓣砂获戴讫镪 墩进行了多年的研究开发工佯，进行了高浓 度铝酸钠溶液二段分解生产砂状氧化锻半工 簸试验，致褥了供王整应用静成套童艺技 术，平果铝厂引进了法铝的一段分解擞产砂 状裁匏锯技术，因她对于种分生产砂状氧记 铝．应在总结上述技术的基础上，针对各氧 化铝厂溶液性质可采取不同的生产工蕊以生 产砂虢氧{ 乏镑；露予凝努遘群，完善嚣内褒 有的碳分生产砂状氧化铝工蕊技术并加快推 广应用。 加速多晶种氧纯错盼开发与产韭纯，增 加市场需求的品种。根据中嘲铝土矿资源和 垒产方法蠢雾耱工藏静特点，援较开发技末 禽量及附加值高，可广泛应用于电子、化 工、石油、以及殉瓷等行业的特种氢裁化铝 和蓑佬铝，为氧纯舔厂的发袋作出簸嚣漱。 2 ．5 推广应用选矿拜耳法技术，开擞铝土矿 选矿并联法瓤工慧技术镪土矿选矿脱硅成 翦建簿决了中国锸土矿资源的贫纯阚惩．选 矿拜耳法及强化烧结法 寓矿烧结法 解决 了镑矽选禧矿鳇拜耳法及烧结爨笾用翘 题。对造矿拜耳法技术经济分析结果寝明o 在原矿A t S 5 ．8 3 ，选矿后的精矿A ／S 1 1 ．1 2 时，当建设撬摸海6 。万t 蓑纯裙厂，采用耱 矿的选矿拜耳法搦采用原矿的混联法相比， 选矿拜嚣法藏程麓零，工蠛建设的王艺投资 约减少2 8 ％；无高热耗的熟科烧结避程及相 应的湿法系统，生产能耗降低5 0 ％以上；碱 耗降繇l ，3 5 ％，嚣获石瀵糕洚僬黪％；薪求 消耗降低4 0 ％，麒综合经济效益非常明显。 匿此，对于新建或扩建氧他铝厂，摩积极推 广应用逡矿拜耳法技术。 对予混联法凝化铝厂，应加大开发铝土 矿建矿势联蘧薪羔艺技术瓣窕及寝翅，镪 矿选矿并联法有别于国外的常规并联法，在 此额工慧流程中，鼹然拜耳法和娆缕法也是 两个平行生产系统，毽舞耳法幕l 浇绻法可蘸 时处理商A I S 铝土矿 铝土矿选精矿 ，少部 分挠结法溶液{ [ 入拜耳法以耱充拜嚣法系统 的苛性碱损失，太部分烧锗法溶液进行碳分 生产砂状氧化铝。该工艺技术克服了混联法 不箍兖分发挥拜群法稳巍臻法各鑫懿技术挽 势、能耗较高的缺点，初步的经济分析表明o 在琢矿A ／S 5 。8 3 ，A 1 如3 6 4 ．5 0 ％，耩矿A ／S 1 l 。1 2 ， A 1 0 3 6 9 ．7 0 ％，依据混联法年产8 0 而t 其中 烧结法3 0 万t 的生产规模基本相似的技术 装备零平，采曩选矿著联浚改造混袋法氧他 铝厂，可使原系统多产氧化铝2 0 万t ／a ，不但 缓解国内氧化铝供需矛盾，而且可使氧化铝 综合能耗由霹蓊港联法的3 7 G J ] t 一艇p j 降 至2 0 G J ／t A 1 2 0 ‰有较好的经济效蓣。 对予烧缝法载耗铝厂，痘完善势摆广强 化烧结法 富矿烧结法 技术的应用。 下转第4 5 页 万方数据 f 上接第3 4 夏 3 鲦论 中国锯土矿大多为一水硬铝石型铝土 矿、矿石h ／s 被低，采用此种铝矿生产氧 化铝有诸多不利因素，我们只有依靠科技进 步，开发应用锅土矿选矿脱硅技术以提高矿 石A ／s ，推广应用适合中豳铝士矿特点的生 产氧化铝新技术，评发应用大型高教节熊新 装备、选矿并联法技术，提商自动控制永 平；提商产品蔚董，调整产品结构i 对于新建 厂积极推广应幕选矿拜耳法技术薄，孝麓使 中强氧纯韬生产技来邀刭嚣际先进水平，方 髓提裔中辫氧纯锻工娃熬国舔竞擎力。 参考文献 1 赵漶杰，轻金属，∞呱1 ． 2 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