【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 國(guó)外鋁土礦多為三水軟鋁石 ,容易浸出 ,而國(guó)內(nèi)大多為一水硬鋁石 ,處理成本較高 。 。國(guó)外氧化鋁廠由于自動(dòng)化程度高 ,操作較為簡(jiǎn)單 ,所以人員較少 ,如美國(guó)在澳大利亞的昆士蘭氧化鋁廠年產(chǎn) 330 萬(wàn)噸 ,只有 140 人 ,而國(guó)內(nèi)氧化鋁廠如長(zhǎng)鋁公司氧化鋁廠年產(chǎn) 80 多萬(wàn)噸 ,職工 3000 多人。 1998 年國(guó)際冶金級(jí)氧化鋁的產(chǎn)量達(dá)到 3627萬(wàn)噸 ,比上年增長(zhǎng) %,而消費(fèi)量為 3226萬(wàn)噸 ,僅比上年增加 %。扣除向亞洲國(guó)家凈出口 354 萬(wàn)噸 ,國(guó)際市場(chǎng)氧化鋁的供應(yīng)過(guò)剩 47 萬(wàn)噸 ,加上上年的供應(yīng)過(guò)剩 27 萬(wàn)噸 ,國(guó)際氧化鋁庫(kù)存增加合計(jì) 74萬(wàn)噸。由于國(guó)際市場(chǎng)的供應(yīng)充分 ,而入關(guān)后 ,進(jìn)口氧化鋁的數(shù)量將不再受限制 ,過(guò)剩的產(chǎn)量必然對(duì)國(guó)內(nèi)整個(gè)氧化鋁的市場(chǎng)供應(yīng)造成根本性的影響。隨著國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的迅速發(fā)展內(nèi)氧化鋁供應(yīng)缺口將進(jìn)一步加劇 ,國(guó)內(nèi)氧化鋁的大量缺必將導(dǎo)致國(guó)外迅速進(jìn)行大規(guī)模的擴(kuò)大再生產(chǎn)。這樣 ,由于供需關(guān)系的變化 ,導(dǎo)致氧化鋁銷售價(jià)格也將一降再降 ,國(guó)內(nèi)六大氧化鋁廠必將難以在這場(chǎng)價(jià)格大戰(zhàn)中處于劣勢(shì)。國(guó)內(nèi)企業(yè) 有可能出現(xiàn)大面積的虧損而可能瀕臨破產(chǎn)。 。國(guó)外大型氧化鋁廠的設(shè)備自動(dòng)化程度高 ,設(shè)備比較先進(jìn) ,而國(guó)內(nèi)設(shè)備大多比較陳舊 ,自動(dòng)化程度較低 ,維修費(fèi)用高。 。 國(guó)外為全拜爾法工藝 ,流程比較簡(jiǎn)單 ,氧化鋁能耗低 ,而國(guó)內(nèi)多為燒結(jié)法或聯(lián)合法 ,流程復(fù)雜 ,氧化鋁能耗高 。 氧化鋁供求關(guān)系見(jiàn)表 4。 表 4 氧化鋁供求關(guān)系 種類 /時(shí)間 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 氧化鋁產(chǎn)量（千噸） 58241 61289 74660 83205 85745 氧化鋁消費(fèi) 58561 62627 71750 76876 80432 缺口 320 1338 2910 6329 5313 中國(guó)氧化鋁產(chǎn)量 6985 8609 13830 20500 24500 中國(guó)氧化鋁消費(fèi) 13300 15612 18840 19400 21000 現(xiàn)貨價(jià) 404 452 445 270 270 相應(yīng)對(duì)策： 。 使其盡早擺脫債務(wù)負(fù)擔(dān) ,輕裝上陣 。 再加上后期的投入 ,幫助中州鋁廠達(dá)到規(guī)模 ,實(shí)現(xiàn)成本的大幅度下降 ,增強(qiáng)抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力 。 ,和國(guó)際上的氧化鋁 競(jìng)爭(zhēng) ,必須實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合 ,加強(qiáng)氧化鋁廠統(tǒng)一協(xié)調(diào)和運(yùn)作 。加強(qiáng)內(nèi)部合作 ,減少內(nèi)耗 ,相互交流生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) ,共同進(jìn)步 。 ,向內(nèi)挖潛 ,減少消耗 ,降低成本 ,增加產(chǎn)量 。 。 科技是企業(yè)發(fā)展的根本動(dòng)力 ,要把科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力放在科技工作的首要位置 ,重點(diǎn)抓好氧化鋁生產(chǎn)工藝的突破性研究 。 受鋁土礦特性的限制， 國(guó)內(nèi) 的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長(zhǎng)、能耗高、生產(chǎn)成本偏高 。 氧化鋁工業(yè)的主要原料供應(yīng)日趨緊張，但目前的氧化鋁生產(chǎn)大都采用堿法工藝，不僅需要高壓設(shè)備，而且設(shè)備龐 大、工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、對(duì)生產(chǎn)原料鋁釩土的雜質(zhì)要求十分苛刻 。 國(guó)內(nèi) 的鋁土礦資源并不豐富，且多屬于低品位的高硅鋁釩土 。 此 類鋁土礦 在 國(guó)內(nèi) 分布廣泛，遍布全國(guó)六大區(qū)21 個(gè)省 (市、區(qū) )， 目前 國(guó)內(nèi) 高嶺土礦點(diǎn)有 700 多處，其中 200 處礦點(diǎn)探明儲(chǔ)量為 30 億噸，其中煤系高嶺土 億噸礦點(diǎn)分散較為均勻 。 因此，研究開(kāi)發(fā)新的非堿法生產(chǎn)工藝，對(duì)提高 國(guó)內(nèi) 礦產(chǎn)資源利用率，增加地方財(cái)政收入，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義 。 2 主要反應(yīng)物 與 產(chǎn)品性質(zhì) 礦石資料 本設(shè)計(jì)處理的 樣本 礦石采自 國(guó)內(nèi) 遼寧省丹東市， 屬低品位高嶺土類含鋁礦石 。 礦石 資料如表 5。 表 5 礦石資料 主要元素 AL Fe Mn Mg 質(zhì)量百分?jǐn)?shù) % % % 1% 氧化鋁的性質(zhì) 氧化鋁 ,俗稱剛玉，在自然界廣泛存在。 氧化鋁等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 6。 表 6 YS／ T 274－ 1998《氧化鋁等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》 牌 號(hào) 化學(xué)成分 % Al2O3 不小于 雜質(zhì)含量 不大于 SiO2 Fe2O3 Na2O 灼減 AO1 AO2 AO3 AO4 物理性質(zhì)：氧化鋁是一種白色的熔點(diǎn)較高的粉末狀物質(zhì)，可用作耐火材料。 化學(xué)性質(zhì)：氧化鋁是一種典型的兩性氧化物，既可以溶于強(qiáng)酸 ，又可以溶于強(qiáng)堿。 目前已知的晶型有六、七種，其中最穩(wěn)定的是 αAl2O3。純氧化鋁為無(wú)色或白色晶體，燒結(jié)致密的Al2O3 陶瓷硬度大、耐高溫、抗氧化，耐急冷急熱，可使用溫度高達(dá) 1980℃ ，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，且有高絕緣性，因此，用途極廣。 鋁的性質(zhì) 鋁是銀白色的輕金屬， 較軟，密度 ，熔點(diǎn) ℃ ，沸點(diǎn) 2467℃ ，鋁和鋁的合金具有許多優(yōu)良的物理性質(zhì)，得到了非常廣泛的應(yīng)用。 鋁對(duì)光的反射性能良好，反射紫外線比銀還強(qiáng)，鋁越純，它的反射能力越好，常用真空鍍鋁膜的方法來(lái)制得高質(zhì)量的反射鏡。真空鍍鋁膜和多晶硅薄膜結(jié)合，就成為便宜輕巧的太陽(yáng)能電池材料。鋁粉能保持銀白色的光澤，常用來(lái)制作涂料，俗稱銀粉。 純鋁的導(dǎo)電性很好，僅次于銀、銅，在電力工業(yè)上它可以代替部分銅作導(dǎo)線和電纜。鋁是熱的良導(dǎo)體，在工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和民用炊具等。 鋁有良好的延展性，能夠 抽成細(xì)絲，軋制成各種鋁制品，還可制成薄于 的鋁箔，廣泛地用于包裝香煙、糖果等。 鋁合金具有某些比純鋁更優(yōu)良的性能，從而大大拓寬了鋁的應(yīng)用范圍。例如，純鋁較軟，當(dāng)鋁中 加入一定量的銅、鎂、錳等金屬，強(qiáng)度可以大大提高，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度較小，不易銹蝕，廣泛用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶、人造衛(wèi)星、火箭的制造。當(dāng)溫度降到 196℃ 時(shí)，有的鋼脆如玻璃，而有些鋁合金的強(qiáng)度和韌性反而有所提高，所以是便宜而輕巧的低溫材料，可用來(lái)貯存火箭燃料液氧和液氫。 鹽酸的性質(zhì) 分子式： HCl 分子量： 性質(zhì)： 本品為無(wú)色有刺激性臭的透明液體，屬揮發(fā)性酸，在空氣中發(fā)煙，觸及氨的蒸汽會(huì)生成白色煙霧。 鹽酸的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 7 表 7 鹽酸的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn)要求 鹽酸 (HCl)含量 ,% 3638 外觀 合格 灼燒殘?jiān)?(以硫酸鹽計(jì) ),% ≤ 游離氯 ,% ≤ 硫酸鹽 ,% ≤ 亞硫酸鹽 ,% ≤ 鐵 (Fe),% ≤ 銅 (Cu),% ≤ 砷 (As),% ≤ 錫 (Sn),% ≤ 鉛 (Pb),% ≤ 用途：該產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)藥、生物制藥、電子、微電子等行業(yè)，在食品工業(yè)中用于味精、醬油、葡萄糖、汽水等 。 包裝：塑料桶包裝，凈重 25kg/桶、 33kg/桶、 250kg/桶， 1015 噸槽車運(yùn)輸 鹽酸是氯化氫的水溶液，可看做是酸類化合物 。 純的濃鹽酸是無(wú)色液體，通常濃鹽酸約含 37％ HCl，密度約為 ，易揮發(fā)有氯化氫刺激氣味，逸出的氯化氫遇潮濕空氣形成白色酸霧 。 工業(yè)鹽酸因含鐵鹽雜質(zhì)，因而呈黃色，有腐蝕性 。 鹽酸是強(qiáng)酸，具有酸類通性：可使石蕊、甲基橙變紅，可跟比氫活潑的金屬發(fā)生置換反應(yīng)，可跟 金屬氧化物（堿性氧化物）、堿發(fā)生中和反應(yīng) 。 氨水的性質(zhì) 分子式： NH4OH 分子量： 表 8 工業(yè)氨水的標(biāo)準(zhǔn) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 標(biāo)準(zhǔn)要求 實(shí)測(cè)結(jié)果 色度，號(hào)， % ≤80 ≤80 氨（ NH3）， % ≥18 ＞ 20 殘?jiān)?,g/L,% ≤ ＜ 外觀 清晰透明 合格 性質(zhì)：本品為無(wú)色液體，有刺激性臭味，密度隨濃度增加而減少，濃度 15%時(shí)，密度為 g/cm3。呈弱堿性，易揮發(fā)，有毒。有腐蝕性，特別對(duì)銅的腐蝕性更大，能和酸和酸性氧化物作用生成鹽和水。氨水碳化后揮發(fā)性減少，碳化度 越高，這種作用越明顯。 用途：該產(chǎn)品主要用于農(nóng)業(yè)施肥。另外還用于化學(xué)、紡織印染等工業(yè)。醫(yī)藥上用稀釋氨水對(duì)呼吸和循環(huán)起反射性刺激，醫(yī)治暈倒和昏厥；還用作皮膚刺激藥和消毒藥。 包裝：塑料桶裝或槽車運(yùn)輸。 3 生產(chǎn)工藝的選擇 [5] [15] [14] [13] 氧化鋁的生產(chǎn)方法 [4] 氧化鋁的生產(chǎn)方法有堿法、酸法，電熱法 。 國(guó)內(nèi) 氧化鋁的生產(chǎn)方法是以堿法為主，這是因?yàn)?目前用于工業(yè)生產(chǎn)的鋁土礦資源系高品位含鋁礦石，平均品位在 50%以上 。 隨著資源的不斷開(kāi)采，高品位礦藏日漸枯竭， 堿法生產(chǎn)氧化鋁的能耗不斷升高，且工藝 上存在很多問(wèn)題， 因此研究應(yīng)用于低品位鋁土礦的生產(chǎn)工藝勢(shì)在必行 。 經(jīng)過(guò)許多專家學(xué)者的不懈努力，已 開(kāi)發(fā)出適合于處理低品位鋁土礦的酸法工藝，尤其以鹽酸 法的 研究最為廣泛 。 酸法生產(chǎn)氧化鋁 酸法生產(chǎn)氧化鋁的原理是用適當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)酸處理礦石，生產(chǎn)相應(yīng)的 鋁鹽，礦石中的氧化硅不與酸作用而殘留于渣中；將鋁鹽進(jìn)一步凈化除鐵后，使之分解得到氧化鋁 。 酸 法按照使用酸的不同可分為鹽酸法， 硫酸法 和硝酸法 。 其中尤以鹽酸法研究最為廣泛 。 堿法生產(chǎn)氧化鋁 堿法的基本原理是使礦石中的氧化鋁與堿在一定條件下生成鋁酸鈉，進(jìn)入溶液 而與二氧化硅和氧化鐵等雜質(zhì)分離，然后再使純凈的鋁酸鈉溶液分解出氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)高溫鍛燒制得成品氧化鋁 。 堿法生產(chǎn)氧化鋁又可分為拜爾法、燒結(jié)法、聯(lián)合法 。 （ 1） 拜爾法原料制備過(guò)程包括：鋁礦石的破碎、磨礦和配料。拜爾法生產(chǎn)工藝對(duì)原料制備的要求：⑴ 參與化學(xué)反應(yīng)的物料要有一定的細(xì)度； ⑵ 參與化學(xué)反應(yīng)的物料之間要有一定的配比和均勻的混合。直接以苛性鈉溶液處理鋁土礦，使礦石中氧化鋁生成鋁酸鈉，而礦石中的二氧化硅則成為不溶性殘?jiān)嗄?，與鋁酸鈉溶液分離，將凈化后的鋁酸鈉溶液進(jìn)行攪拌分解，再經(jīng)過(guò)濾分離得到氫氧化鋁，經(jīng) 洗滌后焙燒成氧化鋁，分離所得的大量苛性堿溶液稱為母液，母液經(jīng)蒸發(fā)再用于處理下一批礦石 。 含有部分二氧化硅的溶液經(jīng)脫硅后得到鋁酸鈉溶液精制液通入二氧化碳?xì)怏w使分解得到氫氧化鋁及母液 。 母液經(jīng)蒸發(fā)后補(bǔ)充適當(dāng)?shù)膲A粉與下批礦石及石灰配料燒結(jié) 。 洗滌后的氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化鋁 。 一般來(lái)說(shuō)，拜爾法具有流程簡(jiǎn)單，投資較少，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn) 。 但處理低品位礦石時(shí)其優(yōu)越性較差，而且還要消耗價(jià)格昂貴的苛性堿 。 [6] （ 2）燒結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是可以處理品位較低礦石，而且只消耗價(jià)格便宜的碳酸鈉，與拜爾法相比，在同樣的條件下處理低品 位礦時(shí)，燒結(jié)法的堿耗較低，氧化鋁總回收率較高，但流程復(fù)雜，投資較大，產(chǎn)品氧化鋁質(zhì)量較差，成本較高 。 因此含硅很低的優(yōu)質(zhì)鋁土礦就采用拜爾法，含硅高，鋁硅比較低的鋁礦石，一般采用燒結(jié)法 。 為了充分利用礦產(chǎn)資源，綜合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，以提高氧化鋁總回收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，將兩種方法聯(lián)合起來(lái)使用，這樣就產(chǎn)生了聯(lián)合法 。 （ 3）聯(lián)合法又分為串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)法 。 并聯(lián)法是用拜爾法處理高品位礦，燒結(jié)法處理低品位礦；串聯(lián)法中燒結(jié)法只處理拜爾法赤泥；將拜爾法赤泥同時(shí)配一些低品位礦石可改善大窯的操作，這種將串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合起來(lái) 的方法即為混聯(lián)法 。 電熱法生產(chǎn)氧化鋁 電熱法用來(lái)處理高鐵鋁礦，將礦與碳 還原劑 配成爐料在電弧爐內(nèi)高溫下進(jìn)行還原熔煉 。 礦石中的氧化硅和氧化鐵被還原成硅鐵合金，而氧化鋁則呈熔融狀態(tài)的鋁酸鈣渣上浮，由于比重不同而分層 。所得氧化鋁渣再用堿法處理，從中提取氧化鋁，所得硅鐵合金為成品 。 目前電熱法生產(chǎn)氧化鋁還處于研究階段 。 到目前為止，已經(jīng)提出了很多從鋁礦石或其它含鋁原料中提煉氧化鋁的方法，但由于技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的種種原因，有的已被淘汰，有的屬于試驗(yàn)階段， 由于現(xiàn)在處理的礦石均為高品位礦石，所以現(xiàn)在 工業(yè)上幾乎全部采 用堿法生產(chǎn) 氧化鋁 。 生產(chǎn)工藝的選擇 ——酸法工藝 1 選擇依據(jù) 國(guó)內(nèi) 鋁土礦儲(chǔ)量約為 23 億噸 ,主要分布在山西、河南、貴州、廣西 4省 。 除廣西礦的鋁硅比為 10左右外，其它地區(qū)礦石的鋁硅比都比較低 。 隨著高品位鋁土礦儲(chǔ)量的日漸減少，氧化鋁企業(yè)的總供礦品位也在下降，引起產(chǎn)量減少、消耗增加、成本上升 。 由于受鋁土礦特性的限制， 國(guó)內(nèi) 的氧化鋁廠大都采用混聯(lián)法或燒結(jié)法生產(chǎn)，致使工藝流程長(zhǎng)、能耗高、生產(chǎn)成本偏高 。 氧化鋁工業(yè)的主要原料供應(yīng)日趨緊張，但目前的氧化鋁生產(chǎn)大都采用堿法工藝，不僅需要高壓設(shè)備，而且設(shè)備龐大、工 藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、對(duì)生產(chǎn)原料鋁釩土的雜質(zhì)要求十分苛刻 。 國(guó)內(nèi) 的鋁土礦資源并不豐富，且多屬于低品位的高硅鋁釩土 。 而 國(guó)內(nèi) 高嶺土類鋁土礦分布廣泛，遍布全國(guó)六大區(qū) 21 個(gè)省 (市、區(qū) )， 目前 國(guó)內(nèi) 已發(fā)現(xiàn)此類 礦點(diǎn)有 700 多處，其中 200 處礦點(diǎn)探明儲(chǔ)量為 30 億噸，其中煤系高嶺土 億噸礦點(diǎn)分散較為均勻 。 通過(guò)鹽酸，硫酸，硝酸分別浸取低品位鋁土礦的正交實(shí)驗(yàn)研究，鹽酸法浸取率在三種酸中是最高的，且使用鹽酸法生產(chǎn)，價(jià)格低廉，甚至可以用廢鹽酸代替工業(yè)鹽酸以降低成本 。 綜上所述，使用鹽酸法處理低品位鋁土礦，對(duì)提高 國(guó)內(nèi) 礦產(chǎn)資源利用率，促 進(jìn) 國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展 有 著 重要意義 。 工藝的技術(shù)創(chuàng)新性 本工藝結(jié)合各種酸法工藝制備氧化鋁的研究，開(kāi)發(fā)了粉碎 —浸出 —萃取 —反應(yīng) —煅燒的新工藝來(lái)生產(chǎn)氧化鋁 。 其優(yōu)點(diǎn)如下： （ 1）礦石采用儲(chǔ)量豐富的高嶺土類鋁土礦石，價(jià)格低廉， 鹽酸甚至可 用廢鹽酸 代替 ，可大大降低成本 。 （ 2）該工藝能夠在常壓下進(jìn)行鋁土礦的酸分解，除硅簡(jiǎn)單，工藝流程較堿法短，投資少 。