В настоящее время во всем мире существует три основных процесса производства глинозема: процесс Байера, процесс спекания и комбинированный процесс-спекания Байера. Процесс Байера занимает доминирующее положение, на его долю приходится более 95% мирового производства глинозема. В моей стране доля глинозема, производимого по методу Байера, также превышает 90%, и эта доля постепенно увеличивается.
1.1 Схема процесса Байера
Основной процесс производства глинозема с использованием процесса Байера включает подготовку пульпы сырой руды, выщелачивание под высоким-давлением, разбавление пульпы выщелоченной руды, а также отделение и промывку красного шлама, разложение затравочных кристаллов, отделение и промывку гидроксида алюминия, прокаливание гидроксида алюминия, выпаривание маточного раствора и каустификацию моногидратом карбоната натрия.
После дробления боксит измельчают с известью и маточным раствором выпаривания затравки (оборотный маточный раствор) с образованием сырой рудной пульпы. Затем Al2O3 выщелачивают из руды при высокой температуре, в результате чего образуется пульпа выщелоченной руды, состоящая из раствора алюмината натрия и нерастворимого остатка (красного шлама). Шлам разбавляют промывочной жидкостью для красного шлама, а затем раствор алюмината натрия и красный шлам разделяют в отстойнике. Красный шлам промывается и сбрасывается в склад красного шлама. Очищенный раствор алюмината натрия разлагают добавлением затравочных кристаллов гидроксида алюминия, в результате чего гидроксид алюминия осаждается. После отделения от маточного раствора гидроксид алюминия промывают и прокаливают с получением готового глинозема. Маточный раствор и промывную жидкость выпаривают, концентрируют и возвращают для растворения следующей партии боксита. При выпаривании маточного раствора из маточного раствора кристаллизуется и выпадает в осадок некоторое количество Na2CO3·H2O. Его отделяют и каустифицируют Ca(OH)₂ с образованием раствора NaOH, который затем направляют в мельницу мокрого типа для дозирования вместе с выпаренным маточным раствором.
1.2 Схема процесса спекания с натриевой известью-
До процесса Байера оксид алюминия в основном получали путем спекания. Однако из-за низкого качества готового глинозема, получаемого спеканием, сложности процесса и большого расхода тепла, после появления процесса Байера от метода спекания постепенно отказались.
Бокситы в моей стране относятся к моногидратному гиббситовому типу с относительно низким содержанием. Поэтому на ранних стадиях производство глинозема в основном достигалось с использованием метода спекания с натронной известью или комбинированного процесса спекания Байера-. С развитием технологий процесс Байера постепенно стал доминирующим.
Процесс агломерации с натриевой известью для производства глинозема в основном включает в себя подготовку сырья, спекание, выщелачивание клинкера, обессиливание, карбонизационное разложение, прокаливание и выпаривание маточного раствора разложения.
Этап подготовки сырья: Бокситовая сырьевая мука состоит из боксита, известняка (или извести), новой кальцинированной соды (используемой для компенсации потерь щелочи в процессе), вторичного маточного раствора и других вторсырья.
Этап спекания: высокотемпературное-спекание сырьевой муки с получением клинкера, в основном содержащего алюминат натрия, феррит натрия и ортосиликат кальция.
Выщелачивание клинкера: перевод алюмината натрия из клинкера в раствор, отделение и промывка нерастворимых остатков (красного шлама).
Десиликация: отделение нерастворимых соединений от кремнезема, входящего в раствор, с получением концентрата алюмината натрия с высоким-кремнеземом-индексом.
Карбонизационное разложение: Раствор алюмината натрия разлагается CO2. Выпавший гидроксид алюминия отделяют от маточного раствора карбоната натрия и гидроксид алюминия промывают. Часть раствора подвергается разложению затравочных кристаллов с получением раствора едкой щелочи, необходимого для определенных условий процесса.
Кальцинирование: Гидроксид алюминия прокаливают до оксида алюминия.
Выпаривание маточного раствора разложения: Излишек воды удаляется при выпаривании. Полученный после выпаривания рециркулированный маточный раствор используют для приготовления сырьевой суспензии.
1.3 Комбинированная схема процесса Байера-спекания
Помимо процесса Байера и процесса агломерации, важную роль в производстве глинозема в моей стране также сыграл комбинированный процесс Байера-спекания. В зависимости от химического состава, минерального состава и других условий боксита комбинированный процесс подразделяется на три основных процесса: параллельный, последовательный и гибридный. Среди них китайские глиноземные предприятия в основном используют гибридный процесс.
Гибридный процесс – это метод, сочетающий последовательные и параллельные процессы. Гибридный процесс требует, чтобы соотношение алюминия-кремния в клинкере из красного шлама было не менее 2,3. Гибридную технологическую установку можно рассматривать как комбинацию серийной технологической установки и агломерационной установки. Производя часть гидроксида алюминия посредством фракционирования углерода, можно гибко регулировать производственную мощность процесса Байера и процесса спекания.