Επί του παρόντος, υπάρχουν τρεις κύριες διαδικασίες για την παραγωγή αλουμίνας παγκοσμίως: η διαδικασία Bayer, η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης και η συνδυασμένη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης Bayer-. Η διαδικασία Bayer κατέχει δεσπόζουσα θέση, αντιπροσωπεύοντας πάνω από το 95% της παγκόσμιας παραγωγής αλουμίνας. Στη χώρα μου, το ποσοστό αλουμίνας που παράγεται με τη διαδικασία Bayer είναι επίσης πάνω από 90%, και αυτό το ποσοστό αυξάνεται σταδιακά.
1.1 Ροή διαδικασίας Bayer
Η βασική διαδικασία παραγωγής αλουμίνας με τη χρήση της διαδικασίας Bayer περιλαμβάνει την παρασκευή ακατέργαστου μεταλλεύματος, την έκπλυση υψηλής{{0}πίεσης, την αραίωση του εκπλυμένου πολτού μεταλλεύματος και το διαχωρισμό και το πλύσιμο της κόκκινης λάσπης, την αποσύνθεση κρυστάλλων σπόρων, τον διαχωρισμό και το πλύσιμο υδροξειδίου του αργιλίου, την ασβέστωση του υδροξειδίου του αλουμινίου και την υδροξείδιο του ανθρακικού νατρίου, μονοένυδρη.
Μετά τη σύνθλιψη, ο βωξίτης αλέθεται με ασβέστη και μητρικό υγρό εξάτμισης σπόρων (κυκλοφορούν μητρικό υγρό) για να σχηματιστεί ένας ακατέργαστος πολτός μεταλλεύματος. Στη συνέχεια, το Al2O3 εκπλένεται από το μετάλλευμα σε υψηλή θερμοκρασία, δίνοντας ένα εκπλυμένο πολτό μεταλλεύματος που αποτελείται από διάλυμα αργιλικού νατρίου και αδιάλυτο υπόλειμμα (κόκκινη λάσπη). Ο πολτός αραιώνεται με υγρό πλύσης κόκκινης λάσπης και στη συνέχεια το διάλυμα αργιλικού νατρίου και η κόκκινη λάσπη διαχωρίζονται σε μια δεξαμενή καθίζησης. Η κόκκινη λάσπη πλένεται και απορρίπτεται σε απόθεμα κόκκινης λάσπης. Το καθαρισμένο διάλυμα αργιλικού νατρίου αποσυντίθεται με την προσθήκη κρυστάλλων σπόρων υδροξειδίου του αργιλίου, καταβυθίζοντας υδροξείδιο του αργιλίου. Μετά τον διαχωρισμό από το μητρικό υγρό, το υδροξείδιο του αργιλίου πλένεται και πυρώνεται για να ληφθεί η τελική αλουμίνα. Το μητρικό υγρό και το υγρό πλύσης εξατμίζονται και συμπυκνώνονται και επιστρέφουν για να διαλυθεί η επόμενη παρτίδα βωξίτη. Κατά την εξάτμιση του μητρικού υγρού, μια ορισμένη ποσότητα Na2CO3·H2O κρυσταλλώνεται και καθιζάνει από το μητρικό υγρό. Αυτό διαχωρίζεται και καυστικοποιείται με Ca(OH)2 για να σχηματιστεί διάλυμα NaOH, το οποίο στη συνέχεια αποστέλλεται στον υγρό μύλο για παρτίδες μαζί με το εξατμισμένο μητρικό υγρό.
1.2 Ροή διεργασίας πυροσυσσωμάτωσης σόδα-άσβεστου
Πριν από τη διαδικασία Bayer, η αλουμίνα λαμβανόταν κυρίως μέσω πυροσυσσωμάτωσης. Ωστόσο, λόγω της κακής ποιότητας της τελικής αλουμίνας που παράγεται με πυροσυσσωμάτωση, της πολύπλοκης διαδικασίας και της υψηλής κατανάλωσης θερμότητας, η μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης σταδιακά καταργήθηκε μετά την εμφάνιση της διαδικασίας Bayer.
ο βωξίτης της χώρας μου είναι μονοϋδρικού τύπου γιββσίτης, με σχετικά χαμηλή ποιότητα. Ως εκ τούτου, στα αρχικά στάδια, η παραγωγή αλουμίνας επιτυγχανόταν κυρίως με τη χρήση της μεθόδου πυροσυσσωμάτωσης με σόδα-άσβεστο ή τη συνδυασμένη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης Bayer-. Με τις τεχνολογικές βελτιώσεις, η διαδικασία της Bayer έγινε σταδιακά κυρίαρχη.
Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης σόδα-άσβεστου για την παραγωγή αλουμίνας περιλαμβάνει κυρίως την προετοιμασία πρώτων υλών, τη σύντηξη, την έκπλυση κλίνκερ, την αποπυριτίωση, την αποσύνθεση με ενανθράκωση, τη φρύξη και την εξάτμιση του μητρικού υγρού αποσύνθεσης.
Στάδιο προετοιμασίας της πρώτης ύλης: Το ακατέργαστο άλευρο βωξίτη αποτελείται από βωξίτη, ασβεστόλιθο (ή ασβέστη), νέα ανθρακική σόδα (που χρησιμοποιείται για να αντισταθμίσει τις απώλειες αλκαλίων στη διαδικασία), ανακυκλωμένο μητρικό υγρό και άλλα ανακυκλωμένα υλικά.
Στάδιο πυροσυσσωμάτωσης: Σύντηξη σε υψηλή-θερμοκρασία του ακατέργαστου γεύματος για την παραγωγή κλίνκερ που περιέχει κυρίως αργιλικό νάτριο, φερρίτη νατρίου και ορθοπυριτικό ασβέστιο.
Έκπλυση κλίνκερ: Μεταφορά αργιλικού νατρίου από το κλίνκερ σε διάλυμα, διαχωρισμός και πλύση αδιάλυτων υπολειμμάτων (κόκκινη λάσπη).
Αποπυριτίωση: Διαχωρισμός αδιάλυτων ενώσεων από το πυρίτιο που εισέρχεται στο διάλυμα για να παραχθεί συμπύκνωμα αργιλικού νατρίου με υψηλό δείκτη-πυριτίου-.
Αποσύνθεση ενανθράκωσης: Το διάλυμα αργιλικού νατρίου αποσυντίθεται με CO2. Το καταβυθισμένο υδροξείδιο του αργιλίου διαχωρίζεται από το μητρικό υγρό ανθρακικού νατρίου και το υδροξείδιο του αργιλίου πλένεται. Ένα μέρος του διαλύματος υφίσταται αποσύνθεση κρυστάλλων σπόρων για να ληφθεί ένα καυστικό διάλυμα αλκαλίου που απαιτείται για ορισμένες συνθήκες διεργασίας.
Πύρωση: Το υδροξείδιο του αργιλίου πυρώνεται σε αλουμίνα.
Εξάτμιση μητρικού υγρού αποσύνθεσης: Η περίσσεια νερού απομακρύνεται κατά την εξάτμιση. Το ανακυκλωμένο μητρικό υγρό που λαμβάνεται μετά την εξάτμιση χρησιμοποιείται για την παρασκευή πολτού πρώτης ύλης.
1.3 Bayer-Ροή συνδυασμένης διεργασίας πυροσυσσωμάτωσης
Εκτός από τη διεργασία Bayer και τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης, η συνδυασμένη διαδικασία σύντηξης Bayer-διαδραμάτισε επίσης σημαντικό ρόλο στην παραγωγή αλουμίνας στη χώρα μου. Ανάλογα με τη χημική σύνθεση, τη σύνθεση ορυκτών και άλλες συνθήκες του βωξίτη, η συνδυασμένη διεργασία χωρίζεται περαιτέρω σε τρεις βασικές διεργασίες: παράλληλη, σειριακή και υβριδική. Μεταξύ αυτών, οι κινεζικές επιχειρήσεις αλουμίνας χρησιμοποιούν κυρίως την υβριδική διαδικασία.
Η υβριδική διαδικασία είναι μια μέθοδος που συνδυάζει τις σειρές και τις παράλληλες διεργασίες. Η υβριδική διαδικασία απαιτεί η αναλογία αλουμινίου-πυριτίου του κλίνκερ κόκκινης λάσπης να είναι τουλάχιστον 2,3. Μια υβριδική μονάδα επεξεργασίας μπορεί να θεωρηθεί ως συνδυασμός μιας μονάδας επεξεργασίας σειράς και μιας μονάδας διεργασίας πυροσυσσωμάτωσης. Με την παραγωγή μιας μερίδας υδροξειδίου του αλουμινίου μέσω κλασματοποίησης άνθρακα, η παραγωγική ικανότητα της διαδικασίας Bayer και της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης μπορεί να ρυθμιστεί ευέλικτα.