深刻解读丨国内氧化铝的生产及发展状况

铝的基本概况

近年来，我国氧化铝行业迅猛发展，这不但为轻金属工业的发展提供了有力的支撑，也给相关产业的发展提供了机遇。为了全面反映我国氧化铝的生产和发展情况，笔者搜集了国内氧化铝行业生产和发展的信息和资料，希望为氯碱、氧化铝及相关行业生产企业的生产经营和发展规划提供参考。

氧化铝的生产方法大致可分为4种，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。目前世界各国生产氧化铝的工业装置几乎全用碱法。碱法生产氧化铝又分为拜尔法、烧结法和拜尔-烧结混联等几种流程。

用烧碱处理矿石是德国化学家K.J.Bayer博士于1889年提出的，故称为拜尔法。它适于处理低硅铝土矿，尤其是在处理三水铝石型铝土矿时，具有其他方法无可比拟的优点。目前，全世界90%以上的氧化铝和氢氧化铝是采用拜尔法生产的。因处理的矿石不同，拜尔法又分高温拜尔法和低温拜尔法。

拜尔法的基本流程:用烧碱处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液，矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分硅则成为不溶解的化合物;将不溶解的残渣（由于含氧化铁而显红色，故称为赤泥)与溶液分离，洗涤后弃去或回收综合利用其中的有用组分;纯净的铝酸铺溶液分解析出氢氧化铝;氢氧化铝与母液分离，洗涤后进行焙烧，得到氧化铝产品;分解母液可循环利用处理另—批矿石。

拜尔法的特点是适用于高铝硅比(>9)的矿石，流程简单，能耗低，成本低。

(1)原矿浆制备。把原料(如铝土矿、石灰、铝酸钠溶液)按一定比例配制成化学成分、物理性能都符合溶出要求的原矿浆。

(2)溶出。溶出的目的是将铝土矿中的氧化铝水合物溶解成铝酸钠溶液。溶出效果直接影响拜尔法氧化铝的经济技术指标。溶出工艺的选择取决于铝土矿的化学组成及矿物组成的类型:三水铝石型铝土矿采用低温拜尔法路线（印度尼西亚和澳大利亚所产铝土矿几乎全是三水铝石型矿石)﹔一水铝石型铝土矿宜采用高温拜尔法路线（我国所产铝土矿几乎全部为一水铝石型矿石)﹔有的企业采用高温法和低温法串联工艺以应对矿石组分的变化，提高矿石中氧化铝成分的回收率。

(3)赤泥分离洗涤。溶出矿浆经稀释后，进行赤泥沉降分离，赤泥用压滤机压出，在堆场堆存或进行综合利用，分离出的溶液送往晶种分离(种分）系统。

(4)种分。将上述铝酸钠溶液进行降温，并加入氢氧化铝作晶种，在搅拌条件下，不断从溶液中析出氢氧化铝。

(5)氢氧化铝分离、洗涤。氢氧化铝浆液在过滤机内分离，大部分氢氧化铝不经洗涤直接返回种分槽作晶种，其余的经洗涤后得半成品氢氧化铝。

(6)种分母液蒸发。将结晶后多余的水分排出，保持循环系统液量平衡，使母液浓度符合拜尔法溶出铝土矿配制原矿浆的要求。

(7)焙烧氧化铝。在较高温度下脱去氢氧化铝的附着水和分子水，并使其晶型发生改变，制得符合不同用途的氧化铝。

烧结法是法国人勒·萨特里在1858年提出的，比拜尔法工艺早提出30年左右。

烧结法的基本流程:高温烧结炉料，使其中的氧化物转变为铝酸钠(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(NazO·Fe2O3)、原硅酸钙(2Ca0·siOz)、钛酸钙(CaO·TiO2);用水或稀碱溶液溶解，铝酸钠溶解进入溶液，铁酸钠水解为烧碱和Fe2O3·H2O沅淀，而原硅酸钙和钛酸钙不溶而成为泥渣;分离出泥渣，得到铝酸钠溶液;向铝酸钠溶液中通入CO2进行碳酸化分解，析出氢氧化铝;碳分母液（主要含纯碱）经蒸发浓缩后可返回配烧结料，循环使用;氢氧化铝经焙烧得氧化铝产品。

烧结法的特点是适用于低铝硅比(3-6)的矿石，流程复杂，能耗高，成本高。

(1)原料准备。用铝土矿、石灰石、纯碱、循环母液等组分制取细磨料浆。

(⑵熟料烧结。上述细磨料浆在熟料窑中高温煅烧，制取主要含铝酸钠、铁酸钠和硅酸二钙等组分的熟料。

(3)熟料溶出。将熟料中的铝酸钠转入溶液，经分离、洗涤后去除不溶性残渣(赤泥)。

(4)脱硅。使进入溶液的氧化硅生成不溶性化合物，并进行分离，生产高硅量指数的铝酸钠溶液。

(5)碳酸化分解。用二氧化碳分解脱硅后的铝酸钠溶液得到氢氧化铝，氢氧化铝饱和后析出，与碳酸钠母液分离，洗涤，得到中间产品氢氧化铝。

(6)分解母液蒸发。氢氧化铝分离洗涤过程中排出的碳酸钠母液经蒸发排出过量水分，得到的浓缩纯碱溶液循环回原料准备工序。

(7)氢氧化铝焙烧。同拜尔法流程。

混联法是烧结法和拜尔法的结合，主要目的是采用2种工艺路线提高矿百的溶出率，适用于品位高但单一工艺条件下的溶出率低、排出赤泥中氧化铝含量高的铝土矿。

其工艺过程是:混合磨制好的铝矿石与石灰循环碱液，经螺旋分级得到合格原矿浆，矿浆经旋流除砂后送预脱硅工序。在脱硅后的矿浆中加入循环碱液，然后进入溶出工序，溶出后的矿浆经闪蒸降温后用赤泥液稀释，再经旋流器分离;粗砂用于烧结法配料，细砂溶液和洗液进分离沉降槽。分离沉降槽的底流和烧结法硅渣滤饼进入洗涤沉降槽进行二次洗涤，洗液用于稀释，底流再经处理后与其他盐类一同去烧结法配料工序，在烧结法流程中完成对矿石中铝的提取。在分离沉降槽内分离沉降后的液体经过滤后降温，与种子一起进入种分槽进行连续分解。分解后的浆液经旋流器进入立盘过滤机进行晶种过滤。后续流程同拜尔法。

我国氧化铝生产从无到有，至今已有65年的历史。我国第1家氧化铝厂——山东铝厂于1954年投产，采用碱石灰烧结法生产工艺，后来进行扩产改造。后续建成的有郑州铝厂、贵州铝厂、山西铝厂、中州铝厂和平果铝厂等。因矿石资源不同，国内上述3种工艺路线并存。自1954年起，我国氧化铝发展伴随国民经济的发展一开始就进入快车道，基本上以每10年翻1番的速度增长，但产能主要集中于上述中央直属企业。进入21世纪，随着市场经济的迅猛发展，地方企业、非国有企业陆续加入氧化铝生产行列，氧化铝生产呈现了高速增长态势。尤其是山东信发铝电集团和山东魏桥创业集团等进入氧化铝行业以后，我国氧化铝的发展形势和生产格局发生了巨大变化。

目前，山东省的3家氧化铝企业已经自行配套了烧碱装置，信发集团在广西的氧化铝生产线也配套建设了氯碱装置。按目前矿石的供应情况，基本配置是每100万t/a氧化铝产能配套10万t/a烧碱产能，其余靠市场调节。上述做法为氧化铝企业自身配套和跨行业发展提供了经验，使国内后续建设的氧化铝装置配套氯碱装置成为常态化，也会导致原有氧化铝生产企业配套上马氯碱装置。氧化铝行业配套建设氯碱装置，必将改变氯碱市场的竞争格局，这应当引起氯碱行业的高度关注。

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