I øjeblikket er der tre hovedprocesser til fremstilling af aluminium på verdensplan: Bayer-processen, sintringsprocessen og Bayer-kombinerede sintringsproces. Bayer-processen har en dominerende stilling og tegner sig for over 95 % af den globale aluminiumoxidproduktion. I mit land er andelen af aluminiumoxid, der produceres ved hjælp af Bayer-processen, også over 90 %, og denne andel er gradvist stigende.
1.1 Bayer procesflow
Den grundlæggende proces for aluminiumoxidproduktion ved brug af Bayer-processen omfatter klargøring af rå malmopslæmning, høj-udvaskning, fortynding af den udvaskede malmopslæmning og separation og vask af rødt mudder, frøkrystalnedbrydning, separation og vask af aluminiumhydroxid, kalcinering af aluminiumhydroxid og carbonhydroxid, moderlud, monohydrat.
Efter knusning formales bauxit med kalk og frøinddampningsmoderlud (cirkulerende moderlud) for at danne en rå malmopslæmning. Derefter udvaskes Al2O3 fra malmen ved høj temperatur, hvilket giver en udvasket malmopslæmning bestående af natriumaluminatopløsning og uopløselig rest (rødt mudder). Opslæmningen fortyndes med rødt muddervaskemiddel, og derefter separeres natriumaluminatopløsningen og rødt mudder i en bundfældningstank. Det røde mudder vaskes og udledes til et lager af rødt mudder. Den rensede natriumaluminatopløsning nedbrydes ved tilsætning af aluminiumhydroxid-podekrystaller, hvilket udfælder aluminiumhydroxid. Efter adskillelse fra moderluden vaskes aluminiumhydroxidet og kalcineres for at opnå det færdige aluminiumoxid. Moderluden og vaskevæsken inddampes og koncentreres og returneres for at opløse den næste batch bauxit. Under fordampningen af moderluden krystalliserer en vis mængde Na2CO3·H2O og udfældes fra moderluden. Denne adskilles og kausticeres med Ca(OH)2 for at danne NaOH-opløsning, som derefter sendes til vådmøllen til batching sammen med den inddampede moderlud.
1.2 Soda-kalksintringsprocesflow
Før Bayer-processen blev aluminium hovedsageligt opnået ved sintring. Men på grund af den dårlige kvalitet af det færdige aluminiumoxid fremstillet ved sintring, den komplekse proces og det høje varmeforbrug, blev sintringsmetoden gradvist udfaset efter Bayer-processens fremkomst.
mit lands bauxit er af typen monohydrat gibbsit med en relativt lav kvalitet. Derfor blev aluminiumoxidproduktionen i de tidlige stadier hovedsageligt opnået ved hjælp af soda-kalksintringsmetoden eller Bayers-kombinerede sintringsproces. Med teknologiske forbedringer er Bayer-processen gradvist blevet dominerende.
Soda-kalksintringsprocessen til aluminiumoxidproduktion omfatter hovedsageligt råmaterialeforberedelse, sintring, klinkudvaskning, desilikatering, karbonatiseringsnedbrydning, kalcinering og fordampning af nedbrydningsmoderluden.
Råvarefremstillingsstadiet: Bauxitråmelet består af bauxit, kalksten (eller kalk), ny soda (bruges til at kompensere for alkalitab i processen), genbrugt moderlud og andre genbrugsmaterialer.
Sintringstrin: Høj-temperatursintring af råmelet til fremstilling af klinker, der hovedsageligt indeholder natriumaluminat, natriumferrit og calciumorthosilicat.
Klinkerudvaskning: Overførsel af natriumaluminat fra klinkeren til en opløsning, adskillelse og vask af uopløselige rester (rødt mudder).
Desilikering: Adskillelse af uopløselige forbindelser fra silicaen, der kommer ind i opløsningen, for at fremstille et natriumaluminatkoncentrat med højt-silica-indeks.
Kulsyrenedbrydning: Natriumaluminatopløsning nedbrydes med CO2. Det udfældede aluminiumhydroxid separeres fra natriumcarbonatmoderluden, og aluminiumhydroxidet vaskes. En del af opløsningen undergår podekrystalnedbrydning for at opnå en kaustisk alkaliopløsning, der kræves til visse procesbetingelser.
Kalcinering: Aluminiumhydroxid kalcineres til aluminiumoxid.
Fordampning af nedbrydningsmoderlud: Overskydende vand fjernes under fordampningen. Den genbrugte moderlud opnået efter inddampning bruges til at fremstille råmaterialeopslæmning.
1.3 Bayer-Sintring kombineret procesflow
Udover Bayer-processen og sintringsprocessen har Bayer-kombinerede sintringsproces også spillet en vigtig rolle i aluminiumoxidproduktionen i mit land. Afhængig af den kemiske sammensætning, mineralsammensætning og andre forhold for bauxit er den kombinerede proces yderligere opdelt i tre grundlæggende processer: parallel, serie og hybrid. Blandt dem bruger kinesiske aluminiumoxidvirksomheder hovedsageligt hybridprocessen.
Hybridprocessen er en metode, der kombinerer serie- og parallelle processer. Hybridprocessen kræver, at aluminium-siliciumforholdet i den røde mudderklinker ikke er mindre end 2,3. Et hybrid procesanlæg kan betragtes som en kombination af et serieprocesanlæg og et sintringsprocesanlæg. Ved at producere en del af aluminiumhydroxid gennem kulstoffraktionering kan produktionskapaciteten af Bayer-processen og sintringsprocessen justeres fleksibelt.