李俊峰，史玉娟，王 寧

（1.赫氏工程設計（沈陽）有限公司，遼寧 沈陽 110004；2.東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110016）

拜耳法是與1888年發(fā)明于奧地利拜耳公司，其原理是利用溶解苛性鈉溶液，加熱后溶出鋁土礦中的氧化鋁，最后得到氯酸鈉溶液。溶液和赤泥在進行分離后，其溫度降低，在其中加入氫氧化鋁作為晶種，經(jīng)過長時間攪拌，鋁酸鈉會分解并析出氫氧化鋁，將分離出的氫氧化鋁進行洗滌，在950～1200℃溫度下焙燒，得到氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。

1 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要流程

圖1 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要流程

2 氧化鋁廠的片區(qū)劃分

（1）原料片區(qū)。進入氧化鋁廠的鋁土礦送入卸礦站或鋁土礦原礦堆場，輸送過程的最終目的是將經(jīng)膠帶輸送到均化堆場堆存，再經(jīng)過斗輪進行機料選取、利用輸送機方式將鋁土礦送往原料磨頭倉庫。斗式提升機將粉碎的石灰送入石灰倉，將一部分石灰送往原料磨磨頭倉；另一部分的石灰輸送到石灰消化工段進行石灰乳的制備工藝。石灰乳用于蒸發(fā)車間苛化工序和沉降車間控制過濾工序。在原料磨工段，常采用球磨加旋流器分級工藝。將鋁土礦、石灰和循環(huán)母液按比例加入原料磨中，磨碎原漿，然后用旋風分級，底流返回磨機，合格的原漿排放到溶出車間預脫硅段。

（2）溶出片區(qū)。對于三水鋁石型及一水軟鋁石型鋁土礦，溶出工序比較先進的工藝有大型全管道化低溫溶出。將車間傳送來的原礦漿進行常壓脫硅工段進行熱槽加工，將溫度提升至100±5℃，然后進行連續(xù)脫硅。將母液加入脫硅池的最后一池，調(diào)整后的原漿送至高壓泵房，用隔膜泵將原礦漿送往溶出工段的套管加熱器中，將原礦漿溫度加熱至145±5℃并在管道中進行溶出反應并在保溫段停留約60分鐘，將溶出后的料漿送到閃蒸器當中，其溫度從145℃降至112±3℃，將完成后的料漿送入稀釋槽當中，利用赤泥沉降車間輸送的赤泥洗液進行稀釋，將稀釋后的料漿送出后槽，停留3.5小時以上進行深度脫硅，然后送去沉降工序。

（3）沉降片區(qū)。赤泥分離及洗滌采用高效沉降技術(shù)，其技術(shù)特點是高效沉降槽分離和高效沉降槽逆向洗滌，底流固含高，洗滌次數(shù)少。稀釋后的漿液從溶解池中流出，與絮凝劑配制的絮凝劑混合進入分離沉淀池，分離沉淀池的底流（固含580～650g/L），并將其送往洗滌沉降槽當中，經(jīng)過四至五次的反復沖洗，洗水從末槽加入，末次洗滌底流固體含量約46%～53%（固含550～630g/L），經(jīng)壓濾機過濾后，送至赤泥場貯存。分離沉淀池溢流送粗液池，粗液池控制過濾過程，將石灰乳按一定比例加入粗液槽，所得的精液送至分解車間的精液板換熱段，葉濾渣返回溶出稀釋池或洗滌沉淀池。

（4）分解片區(qū)?？刂七^濾工段送來的小部分精液直接沖細種子過濾的細種子調(diào)配成固含～150g/L的細種子料漿進入分解工序的附聚段分解槽，經(jīng)過約6小時的附聚過程，進入長段分解槽當中；大部分的精液進入了熱交換過程，在那里它經(jīng)歷了二次熱交換，精液溫度從100℃～105℃降為61℃～65℃，然后送入粗種子過濾混合晶種后送去分解工序的長大段分解槽首槽與附聚段分解料漿混合成固含～450g/L的氫氧化鋁料漿，進行30～36小時的長大段分解過程，為了更高的提高分解效率，在分解過程中，分解中段采取了寬流道板式換熱器，對分解后的料漿進行中間降溫，使分解料漿溫度降至50℃～55℃。

分解過程結(jié)束后，采用兩級旋流器對分解后的漿液進行分類，第一級旋流器的底流為成品氫氧化鋁漿液，作為成品過濾過程送至成品車間。溢流返回分解槽與剩余的分解料漿一起送往二級分級的旋流器，底流為粗種子料漿送去粗種子過濾工序；溢流送去細種子沉降槽，底流為細種子料漿送去細種子過濾及洗滌，分離出草酸鹽等對生產(chǎn)有害的有機物，溢流為分解母液，經(jīng)精液熱交換升溫后，溫度從50℃～55℃升至75℃～85℃，送去蒸發(fā)工序。

（5）蒸發(fā)片區(qū)。發(fā)送的母液的分解車間進入蒸發(fā)罐蒸發(fā)車間。蒸發(fā)站由七效降膜蒸發(fā)器、強制循環(huán)結(jié)晶蒸發(fā)器和四級閃蒸組成。原液由末效依次送到前效蒸發(fā)，用蒸汽對母液進行加熱，最后到I效。I效的出料溫度為140℃，溶液進入四級閃蒸系統(tǒng)，通過閃蒸逐步冷卻。四段閃蒸物料為蒸發(fā)母液，送至循環(huán)母液混合槽，配制循環(huán)母液。循環(huán)母液被送到原料中進行研磨和溶解。由蒸發(fā)四閃出料引出一定數(shù)量的母液進強制效，使其濃縮到Na2Ok300g/L以上，并從鹽沉降槽底流中引入部分Na2CO3固體顆料做為晶種，使碳酸鈉結(jié)晶出來并用石灰乳進苛化，使碳酸鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉，苛化后的漿液送去赤泥分離洗滌回收堿。

（6）焙燒片區(qū)。由分解分級來的成品氫氧化鋁漿液送水平盤式過濾機，對氫氧化鋁進行分離及洗滌，洗滌后濾餅含水率～5%，用膠帶輸送機送往焙燒爐喂料倉或氫氧化鋁倉，過濾后母液送粗種子過濾的錐形母液槽，氫氧化鋁洗液送赤泥洗滌工序。供應倉庫內(nèi)完成氫氧化鋁在烘烤爐、螺旋給料機進入文丘里干燥，干燥和烘烤爐煙氣預熱、干燥氣流到旋風預熱器預熱、燃料、氫氧化鋁以及熱空氣充分混合和燃燒爐底、爐中氧化鋁焙燒約1.4秒完成。將焙燒的氧化鋁與熱煙氣在熱分離器中分離。熱煙氣經(jīng)上述旋風預熱器、文丘里干燥器和氫氧化鋁加熱后，進入電除塵器。熱分離器出來的氧化鋁經(jīng)兩段冷卻后，用風動流槽送入氧化鋁倉包裝堆棧，即為成品氧化鋁。

3 現(xiàn)代拜耳法的主要特點

設備的大型化和生產(chǎn)過程的自動化；節(jié)能降耗，例如全管道化溶出，大型高效沉降槽和流態(tài)化焙燒等；產(chǎn)品為砂狀氧化鋁以滿足鋁電解和煙氣干式凈化的需要。