我国氧化铝工业及铝土矿铝硅分离研究进展
高铁铝土矿铝铁硅分离技术的研究
高铁铝土矿铝铁硅分离技术的研究
随着我国铝及铝加工产业进入一个高速发展时期,铝材的应用领域也越来越广泛。
但由于我国是铝矿资源相对缺乏的国家,尤其高品位的矿产资源更为匮乏。
我国广西地区储有大量高铁铝土矿,其中铝、铁的品位较低,铁矿物和铝矿物嵌布粒度细、相互胶结、矿物的单体解离能力差,不能以单一矿物冶炼。
因此,研究低品位高铁铝土矿的有效分离具有重要现实意义。
本文采用硫酸铵熔融-溶出反应法处理高铁铝土矿达到了硅与铝铁分离,化学共沉淀-碱浸反应法处理铝铁共存溶出液实现了铝和铁的分离,最后采用磷酸溶解-氨水调节pH值沉淀法处理氢氧化铁得到了磷酸铁。
得到了如下结论:(1)在熔融反应温度300℃,熔融反应时间为4h,硫酸铵与原矿的质量比为6:1的实验条件下,铝的提取率为92.1%,铁的提取率达到93.5%,没有硅的溶出。
(2)硅渣中含有二氧化硅、二氧化钛及少量氧化铝。
(3)最适宜共沉淀反应条件:反应温度为60℃,反应时间为60min,反应溶液的最终pH值为5.0的条件下进行铝铁共沉淀,铝沉淀率为97.6%,铁的沉淀率达到97.9%。
(4)最适宜碱浸条件:在碱浸温度90℃,碱浸时间为60min条件下,铝的浸出率达到91.3%。
(5)在Fe3+与磷酸共存的溶液中,用氨水调节溶液的pH值。
当pH值为2时,白色沉淀主要是(NH4)Fe(HPO4)2·2H2O。
当pH值为5时,生成非晶状态物质在550℃下焙烧7h得到的产物为无定型态;在550℃下焙烧7h 得到六方晶型的FePO4,但是衍射峰比较微弱;在600℃下焙烧7h,得到晶型较完整的FePO4。
铝土矿脱硅工艺技术模型
铝土矿脱硅工艺技术模型【摘要】简述了氧化铝生产工艺、反浮选脱硅技术，介绍了脱硅工艺模型的设计及原理，对未来的发展进行了展望。
【关键词】铝土矿；浮选；脱硅；模型1、前言铝土矿是氧化铝工业的基本原料，我国铝土矿资源储量丰富，预计资源总储量可达近35亿吨以上。
而我国铝土矿绝大部分属于高铝、高硅、矿物成分复杂的一水硬铝石。
2、氧化铝生产工艺目前，我国氧化铝工业多采用拜耳法和烧结法的结合。
首先，用碱液与矿石中的氧化铝反应生产铝酸钠，其溶于碱溶液后成为铝酸钠溶液；其次，铝酸钠溶液通过加晶、搅拌、分解等方法，使溶液中的氧化铝以Al（OH）3状态结晶析出；第三，氢氧化铝通过焙烧获得氧化铝。
在此过程中，矿石所含的杂质及大部分硅的化合物以固体形式存在进入赤泥，而赤泥和低品位矿石则采用烧结法生成氧化铝。
由此可见，该工艺存着投资大、能耗高、工艺长等缺点。
因此，预先脱除矿石中的部分SiO2，使矿石的A/S满足拜耳法生产要求，可节约成本、提高矿石综合利用率。
3、反浮选化学脱硅技术简述由于铝土矿中硅矿物的含量远远低于一水硬铝石或三水铝石的含量，为了有效的脱去铝土矿中的SiO2，提高A/S比，满足拜耳法生产要求，依据“浮少抑多”的原则，现多采用反浮选工艺进行脱硅处理，即抑制一水硬铝石，浮选铝硅酸盐矿物。
该工艺具有以下特点：（1）由于硅酸盐矿物的硬度较低，易于研磨，可以在一水硬铝石粒度较粗的状态下进行浮选分离，这样，不仅降低了磨矿能耗，而且可以获得相对较粗的一水硬铝石精矿粒度，使得产物的水分含量明显下降；（2）浮选中的含硅上浮矿物产率较小，药剂使用量低，可降低成本，同时可避免捕收剂等进入精矿，从而减轻或避免有机物在拜耳法过程中的积累，也有利于其降低水分；（3）容易脱除含硅矿物，在一定程度上减小了氧化铝生产过程中管道上硅渣结疤的问题；（4）便于尾矿处理与综合利用。
4、脱硅实验及控制模型建立为了寻找影响铝土矿脱硅的主要因素，通过对矿物的浮选、溶出实验，同时，利用化学多元素分析等手段研究原矿的结构及性质，最后通过对铝土矿预脱硅进行机理研究，特建立脱硅体系控制模型。
硫酸浸出法提取铝土矿中氧化铝的研究
中图分类号 ：Ｆ ０ ． １ 文献标识码 ： 文章编号 ：０ ０６ ３ （０ ８ ０ －０ ８０ Ｔ ８３ ２ Ａ １０ － ２ ２０ ）３０ １ －３ ５
铝 土矿是 氧化 铝 生产 中最 主 要 的矿 产 资 源 ， 它
是 一种组 成复 杂 、 学成分 变化 很大 的含铝矿 物 ， 化 主 要 化学 成分 为 Ａ２ ， ＳＯ 、 ｅ０ 、 ｉ ２并 含少 量 的 １０ 、ｉ ２ Ｆ ２ ，ＴＯ ； Ｃ Ｏ、 Ｏ、 、 ａ Ｖ、ｒ Ｐ等 。其 中 氧化 铝 主要 以三 ａ Ｍｇ Ｓ Ｇ 、 Ｃ 、
４． ２ ８
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１２ １ 铝土 矿酸浸 实验 方 法 ．．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
我 国铝土 矿资 源的特 点 ， 如何利 用 中 、 品位 的铝 土 低
将 经过 研磨 处理 的铝 土矿 与一定 浓度 的硫 酸混 合 ， 加热套 加热 并机 械搅 拌 ， 制反应 温度使 两者 用 控
维普资讯
第 ３期 ２０ ０８年 ６月
矿 产 综 合 利 用
Ｍ ｕ ｔｐｕｒ ｌｉ ｐｏｓ ｉｉａ ｏ ｆＭ ｉ ｒ ｓ ｕｒ ｅ ｅ Ｕｔｌｚ ｔ ｎ ｏ ｎｅ ａｌＲｅ ｏ ｃ ｓ ｉ
Ｎｏ．３
Ｊｎ ０８ ｕ ．２ ｏ
硫 酸 浸 出 法 提 取 铝 土 矿 中氧 化 铝 的研 究
程长 、 生产 能耗 高 、 本高 、 成 建设 投资 大等 缺点 ， 且 并 会 产 出大量 的赤 泥 而 不 能 得 到 充 分 利 用 Ｊ 。针 对
浓硫 酸 ， 业级 。 工
表 １ 铝 土矿 的主 要化学成 分／ ％
铝土矿选矿的现状及发展方向
全世界已查 明的２ ０ ７ 亿吨铝土矿工业储量来说 ， 我
国铝土矿资源相对短缺是一个不争的事实。 铝土矿
资 源的短 缺 ，严 重制约着我 国铝工业 的可持续发
展。
近年来 ， 国进 口铝土矿连年增加 ， 我 与之相应 的国内铝土矿开采量激增 ， 矿石品位 （ ／ ） ＡＳ 急剧下 降 。因此充分利用国内中低铝硅 比的铝土矿资源 ， 加强铝土矿资源的勘探 ， 积极开发海外铝土矿资源 对 我国铝工业 的可持续发展具有重要 的的战略意
讯
２ １年№ ３ （１ ）
重 影 响 。 为我 国氧 化铝 ＿ 龙 头 的 中国铝业 公 司 作 － Ｅ业
“ 选择 性 磨 矿一 选择 性 聚 团 浮选 ”等 多种 选 矿 工艺 流程 的试 验 室 小 型 试 验 和 扩 大 连 选 试 验 。结 果 表 明 ：当原矿 铝硅 比 ５７ 右时 ，精 矿铝 硅 比达 到 ｌ ．左 １ 以上 ， 精矿 粒 度放 粗 到 一 ．７ ｍ ２ ０ ４ ｍ８ ％左右 ， 化铝 ０ 氧
土矿资源分布在 山西 、 河南 、 广西 、 贵州 ４ 省区， 其 中大部分为沉积型铝土矿 ， 具有高铝 、高硅 、 低铁 的特点 ， 在各地 区分布 的铝硅 比范围较宽 ， 品位高
低 不均 。因此 ， 硅 比是 我 国铝 土 矿最 重 要 的质量 铝 指标。 氧化 铝 工业 生 产方 法 主要 有拜 耳 法 、 烧结 法和 联 合法 ， 同 的生产 方 法适 宜 处 理 的铝 土 矿铝 硅 比 不
２ １年 № ３ ０ １
铝
镁
通
讯
铝土矿选矿 的现状及发展方 向
李海波
（中国铝业 河 南分公 司 ，河 南 郑 州 ４ ０ ４ ５ ０ １）
低品位铝土矿石脱硅技术现状及前景
低品位铝土矿石脱硅技术现状及前景作者：高振国来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第02期摘要：本文介绍了低品位铝土矿石脱硅的方法及发展状况，并对未来发展趋势进行了分析。
关键词：氧化铝;铝土矿;选矿;脱硅我国铝土矿多为一水硬铝石型，其特点是：铝高硅高，铝硅比低，同时氧化铁的含量较低。
氧化铝的生产过程，其实就是铝、硅元素的分离，即脱硅。
实践证明，矿石中的SiO2的含量每增加1%，处理每吨矿石就需要多消耗6.7kg的碱液。
为降低拜耳法生产过程中原料的消耗和铝的损失，必须对铝土矿进行脱硅处理，提高铝硅比（A/S），以满足生产需求。
1 铝土矿选矿脱硅的主要方法及发展状况1.1 化学选矿法在一定的环境温度条件下，含硅矿物通过加入碱液等物质，经过化学反应，使SiO2最先析出进入溶液，而留在溶液中的含铝矿物通过固液分离得到铝精矿。
1.1.1 焙烧--氢氧化钠溶出脱硅法该工艺是针对与铝土矿物共生的含硅矿石（高岭石）而采用的一种最佳的脱硅方法。
通过高温焙烧，使矿物分解为Al2O3和SiO2，然后经过加入碱液，使SiO2最先得到溶解，最后通过固液分离得到高铝硅比的精矿。
1.1.2 氢氧化钠直接溶出脱硅法根据在不同的温度条件时，各种矿物的溶解性及水合铝硅酸钠与一水硬铝石存在物理差异性质，通过分选、溢流、回收、分选等方法而達到脱硅的目的。
该方法可将矿石的铝硅比由2.37提高到8.7-9.7之间，从而可获得优质精矿。
1.2 生物脱硅法铝土矿生物脱硅是利用某些硅酸盐细菌能够溶解铝硅酸盐矿物的特性，使铝土矿在特定微生物的作用下将矿物中的含铝化合物与含硅矿物分离，从而达到脱硅的效果，其处理对象主要为矿山尾矿、废石及低品位难处理铝土矿等。
但由于其脱硅速度慢、周期长、条件要求苛刻等客观因素的制约，使得该方法还停留在实验室研究阶段，很难应用于工业生产实践。
1.3 物理选矿法在保证矿物性质不发生改变前提下，通过物理方法尽可能多的除去含硅矿物等杂质，降低矿石中SiO2的含量，达到脱硅的目的。
国内外铝土矿选矿脱硅技术现状及发展前景
・４２・第十届全国氧化铝学术会议论文集国内外铝土矿选矿脱硅技术现状及发展前景晏唯真（中国铝业郑州研宄院，河南郑州４５００４１擒薹：随着船工业和耐戈材料工业、化学工业、磨料庭其他工业的高速发展和优质铝土矿贵潭的日苴减少，铝土矿选矿已引起世界各国的广泛ｔ视。
应用经济备理的选矿肚硅方法提高档土矿的铝硅比．正提高中低品位铝土矿质量，克分利用侣土矿青谭的有蛀才涪。
本文主要从化学琏矿脱硅、抽理选矿脱硅、生轴选矿脱硅、联奢漉程脱硅等几十方面舟拓国内外侣土矿选矿脱硅技术．分折现有铝土矿选矿脱硅技术存在的同意．并时夺后袁固铝土矿选矿脱硅的炭展前景进行了探讨。
美■硼：柘土矿｝选矿由脱硅铝土矿主要用于生产氧化铝并进一步生产金属铝。
世界上９０％以上的氧化铝是由铝土矿生产的，除炼铝外，铝土矿还广泛应用于耐火材料、研磨、化工产品、水泥建材工业等领域。
世界铝土矿资源丰富。
【１１据估计，铝土矿储量为２４５亿吨，而资源（包括储量和潜在储量）为３５０—４００亿吨，主要分布在澳大利亚、几内亚、巴西、越南、牙买加、印度、圭亚那、苏里南、印尼、希腊及中国。
世界主要产铝土矿国家探明储量列于下表。
国家睫大刺亚几内亚巴西越南牙买加印度圭亚那储量，亿ｌ５６．２５６．０２８．０２０２５２００１００７．０随着铝工业的高速发展，世界铝土矿开采量迅速增长，【２１１９４９年时仅７．９Ｍｔ／ａ（１Ｍｔ／ａ＝ｌ百万吨／年），１９８０年最高达９１．３６Ｍｔ／ａ，由于优质铝土矿急剧减少，人们不得不利用劣质铝土矿资源，特别是铝资源缺乏的发达国家，因此，铝土矿选矿问题引起了人们普遍的关注和重视。
美国和前苏联从二十世纪三、四十年代就开始了铝土矿选矿脱硅技术研究，我国在二十世纪七十年代也开始了铝土矿选矿脱硅技术研究，现在，铝士矿选矿脱硅已成为我国氧化铝生产技术研究发展的方向之一。
１铝土矿选矿脱硅的任务１．１铝土矿的类型世界上的铝土矿主要有三种类型，国外的铝土矿大多数为三水铝石型，欧洲以一水软铝石为主，希腊为一水硬铝石一一水软铝石，前苏联则各种类型铝土矿都有。
铝土矿的铝硅分离
铝土矿的铝硅分离3蒋 昊3 李光辉 胡岳华摘 要 从氧化铝生产和预脱硅两个方面概要评述了铝土矿铝硅分离的现状,介绍了实现铝土矿铝硅分离的方法及其基本原理。
并对一水硬铝石型铝土矿铝硅分离的研究方向进行了深入地探讨。
关键词 铝土矿 氧化铝 铝硅分离 目前全世界的氧化铝约有95%是以铝土矿为原料生产的。
铝土矿中除了含氧化铝外,还有许多杂质,其中最主要的杂质是二氧化硅、氧化铁等。
从某种意义上说,氧化铝生产的化工过程实际上是一个脱硅除铁,以获得满足铝冶炼及生产其它特殊用途氧化铝要求的原料过程。
针对不同类型矿石的性质和质量不同,国内外主要采用拜耳法、烧结法和联合法来生产氧化铝。
对于拜耳法生产氧化铝工艺而言,氧化铁多呈惰性,多以不溶性的化合物形式排出系统,其主要是增加赤泥量,一般对生产的影响不大。
而硅却是最有害的杂质,它一方面会造成Na2O 和Al2O3的损失,污染氢氧化铝,降低产品质量;另一方面生成的钠硅渣结疤,使设备传热系数降低,溶出过程能耗增加,设备维护难度加大。
可以这么讲,氧化铝的生产主要是铝硅的分离,即脱硅。
因此,国内外针对铝土矿铝硅分离的理论和工艺开展了大量的研究。
本文评述了铝土矿铝硅分离的研究状况,并对其今后的研究发展趋势进行了探讨。
1 铝土矿铝硅分离的研究现状纵观铝土矿铝硅分离理论与工艺的研究,归纳起来主要集中在两个方面:一是基于氧化铝生产的铝硅分离研究;另一方面是以提高矿石铝硅比(A/ S)为目的,对铝土矿进行预脱硅的研究。
111 基于氧化铝生产的铝硅分离氧化铝的生产方法有许多种,目前应用于工业生产的几乎全属于碱法。
碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法以及拜耳-烧结联合法等多种流程。
由于处理铝土矿原料的质量不同,也就是说各自处理的铝土矿中二氧化硅的含量不同,不同的方法实现铝硅分离的原理和工艺也就各不相同〔1,2〕。
11111 拜耳法生产过程中的铝硅分离拜耳法是根据拜耳的两项发明专利,用于生产氧化铝而命名的方法。
氧化铝生产过程中有机物脱除路径研究及应用
22冶金冶炼M etallurgical smelting氧化铝生产过程中有机物脱除路径研究及应用陈晓静，王丹阳中铝中州铝业有限公司，河南 焦作 ４５４１７４摘 要：随着国内铝土矿资源禀赋越来越差，越来越多的氧化铝企业使用进口铝土矿生产氧化铝，２０２３年中国氧化铝矿石对外依存度达到６０．７％。
相较国内铝土矿以沉积型一水硬铝石为主的特性，进口铝土矿主要为红土型三水铝石，有机碳含量高。
系统有机碳的积累，会对沉降及分解过程带来不利影响，严重时将带来产品质量不达标，甚至会影响流程正常运行，产量大幅降低，运行成本升高。
结合当前矿源特性及某企业运行控制经验，对有机物脱除路径进行分析研究总结，探索氧化铝生产过程中有机物脱除更为经济高效的方法。
关键词：有机碳；草酸根；细种子洗涤；过饱和度；协同脱除中图分类号：ＴＦ８２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２４）０４－００２２－３Research and Application of Organic Removal Route in Alumina ProductionCHEN Xiao-jing, WANG Dan-yangＡｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏｐｒｏｒａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｚｈｏｎｇｚｈｏｕ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４１７４，ＣｈｉｎａAbstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｂａｕｘｉｔｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｇｅｔｔｉｎｇ ｗｏｒｓｅ， ｍａｎｙ ａｌｕｍｉｎａ ｒｅｆｉｎｅｒｉｅｓ ｈａｖｅ ｓｔａｒｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｂａｕｘｉｔｅ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ａｌｕｍｉｎａ． Ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｂａｕｘｉｔｅ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ， ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｅｎｔｅｒ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｈａｖｅ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｔａｋｅｓ ａ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｒｅｆｉｎｅｒｙ ｕｓｉｎｇ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｂａｕｘｉｔｅ ａｓ ｃａｓｅ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｉｎ ａｎｄ ｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍ． Ｉｔ ｌｉｓｔｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃａｓｅｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｔｏ ａｌｕｍｉｎａ ｒｅｆｉｎｅｒｉｅｓ ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Keywords: Ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ； Ｓｏｄｉｕｍ ｏｘａｌａｔｅ； Ｆｉｎｅ ｓｅｅｄ ｗａｓｈｉｎｇ； Ｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｉｏｎ；Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ ｒｅｍｏｖａｌ收稿日期：２０２３－１２作者简介：陈晓静，女，生于１９８３年，河南焦作人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：氧化铝工艺优化。
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第4期2002年8月矿产保护与利用CONSERVATION AN D UTI LIZATION OF MINERAL RESOURCES№.4Aug.2002选冶工艺我国氧化铝工业及铝土矿铝硅分离研究进展Ξ朱忠平,范晓慧,姜涛,李光辉(中南大学矿物工程系,长沙,410083)摘要:通过国内外氧化铝生产成本对比分析,找出了我国氧化铝生产成本高于国外氧化铝的根本原因,指出了未来我国氧化铝工业的发展方向。
详细阐述了铝土矿原料铝硅分离工艺的特点及今后发展趋势。
关键词:铝土矿;氧化铝;铝硅分离;中国中图分类号:F426.32TF041;TF821 文献标识码:A 文章编号:1001-0076(2002)04-0020-07 Present Status of China Alumina Industry and the Recent Advances of B auxite Desilication ZHU Zhong-pi ng,FA N Xiao-hui,J IA N G Tao,et.al (Department of Mineral Engineering,Central South University,Changsha410083,China)Abstract:Comparing the production cost of the domestic alumina industry withthat of the abroad,the primary reasons of higher cost in China alumina industrywere found out,and the developmental direction in the future is put forward.Onthe basis of introduction of the characterization of bauxite desilication,the trend inthe future is also previewed.K ey w ords:bauxite;alumina;desilication;China1 我国铝土矿资源的特点我国铝土矿资源有以下一些主要特点:(1)矿石类型主要为一水硬铝石型,分布比较集中。
我国铝土矿资源中一水硬铝石型铝土矿要占98%以上,主要分布于山西、河南、广西、贵州等省区。
(2)矿物嵌布粒度较细。
我国的一水硬铝石型铝土矿中,大多数一水硬铝石呈均匀分布,只有少数呈微粒集合体产出;有的一水硬铝石则构成鲕粒或同高岭石等铝硅酸盐矿物一起构成多层鲕粒;还有一部分呈胶质或隐晶质出现。
一水硬铝石的嵌布粒度一般在5～10μm[1,2]。
(3)矿物种类多、组成复杂。
铝土矿中除主要含一水硬铝石外,还含有其它一些杂质矿物,如含硅矿物石英、高岭石、叶蜡石、伊利石等,含铁矿物赤铁矿、褐铁矿、水赤铁矿等,含钛矿物锐钛矿、金红石等[3]。
另外,我国铝土矿组成的复杂性还表现在一水硬铝石与Ξ收稿日期:2002-05-28基金项目:国家重大基础研究发展规划(973)项目(G1999064901)作者简介:朱忠平(1973-),男,湖南资兴人,硕士,研究方向为矿产资源综合利用。
主要含硅矿物之间的嵌布关系复杂,一水硬铝石常与高岭石、叶蜡石和伊利石等含硅矿物彼此紧密镶嵌,解离较难。
与国外铝土矿相比,我国铝土矿明显具有高铝、高硅、低铁的特点。
虽然,我国的铝土矿中Al2O3的含量比较高,但是由于矿石中同时含有较高的SiO2,因此矿石的铝硅比总体较低。
有资料统计[3],约占我国铝土矿总储量96%的山西、河南、广西、贵州、山东及四川、云南等7省区的255个矿区中,铝土矿平均品位为:Al2O361.99%,SiO210.4%, Fe2O37.73%,矿石的平均铝硅比仅5.96[1,4]。
而在全国307个铝土矿矿区中,据统计,A/S大于10的矿区只有7个,储量仅占6.97%,有近一半储量铝土矿的A/S处于4～6之间[3]。
与三水铝石、一水软铝石相比,一水硬铝石的溶出需要较高的温度、压力和苛性比条件;再加上因矿石的铝硅比低,以这种矿石作为拜耳法生产氧化铝的原料时,经济效益差。
因此,难溶、高硅、低铝硅比的铝土矿资源特点,在很大程度上限制了我国氧化铝工业、乃至整个铝工业的发展。
2 我国氧化铝的生产现状及发展方向2.1 我国氧化铝生产现状经过近半个世纪的建设和发展,我国氧化铝工业取得了巨大的成绩。
截止2000年底,我国已建成了六大氧化铝生产基地,产能达400万吨[5]。
虽然我国氧化铝工业取得了很大的发展和技术进步,但与国外先进生产水平相比,我国氧化铝工业仍然存在着生产能耗高、技术经济指标不好以及国际竞争能力差等不利因素。
受铝土矿资源条件的限制,目前我国氧化铝工业中除平果铝厂采取纯拜耳法生产氧化铝外,其余氧化铝厂均采用工艺复杂、流程长的混联法或烧结法组织生产。
而国外氧化铝工业几乎全部采用拜耳法工艺进行生产。
由于拜耳法没有高能耗的熟料烧成工序,加上国外的氧化铝厂所处理的原料基本上都是易溶的三水铝石型铝土矿,因此其生产能耗很低。
表1给出了不同氧化铝工艺的生产能耗。
表中数据表明,拜耳法的生产能耗不到混联法和烧结法的1/3或1/4[4,5]。
表1 不同氧化铝生产工艺的能耗比较生产工艺代表厂矿石类型原料A/SAl2O3(G J/t)烧结法中国山东铝厂一水硬铝石<440.19联合法中国郑州铝厂一水硬铝石两种336.32拜耳法中国平果铝厂一水硬铝石1515.1拜耳法德国施塔德三水铝石—9.6拜耳法希腊圣尼古拉一水硬铝石18.914.653一种为高铝A/S11.2;另一种为普铝A/S4.47。
在氧化铝工业中,生产能耗的大小在很大程度上决定着氧化铝的生产成本。
巨大的能耗大大增加了我国氧化铝的生产成本。
表2 我国主要氧化铝厂的技术经济指标(1995年)项目产量(万t/a)Al2O3总回收率(%)Al2O3碱耗(kg/t)Al2O3综合能耗(G J/t)Al2O3制造成本(元/t)郑州铝厂66.0088.41100.0040.481311.47山东铝厂45.0282.49157.9446.541639.38贵州铝厂31.2183.44188.0057.991989.00山西铝厂66.6084.40168.0057.611423.74中州铝厂12.00-215.0086.782115.00 表2列出了1995年我国五大氧化铝厂的主要技术经济指标[6]。
表2数据说明,我国所有氧化铝厂的生产成本均要明显高于国外氧化铝厂的生产成本(国外氧化铝的生产成本大约为1100～1200元/t)。
近年来经过广大氧化铝工作者的努力,通过生产达标和采取技术革新,使我国氧化铝的综合能耗大幅度降低,技术经济指标大为改善[7,8]:1995年到2000年之间,年产量从220.82万t提高到428.96万t,Al2O3总・92・第4期 朱忠平等:我国氧化铝工业及铝土矿铝硅分离研究进展回收率从85.76%提高到88.07%,Al2O3碱耗从145.84kg/t减少到74.82kg/t,Al2O3综合能耗从48.41G J/t降到35.63G J/t,但生产能耗仍然要远远高于国外水平。
2.2 未来我国氧化铝工业发展方向要想在激烈的国际市场竞争中取胜,我国氧化铝工业就必须降低生产成本、提高产品质量,以增强整个行业的竞争力。
下面通过对国内氧化铝生产成本与国外氧化铝生产成本进行对比分析,以找出国内外氧化铝在生产成本构成上的主要差别。
拿我国混联法工艺生产氧化铝的各项生产费用与国外拜耳法工艺生产氧化铝相比可以发现:我国铝土矿矿石中的Al2O3含量(60%～70%)一般要比国外铝土矿中的Al2O3含量(40%～50%)高。
因此,就每吨Al2O3的矿石费用来说,我国氧化铝生产比国外氧化铝厂要低20%～30%,占有明显的优势;而在能源费用方面,此前的分析表明,我国混联法工艺的总能耗高达35～38G J/ t—Al2O3,是国外拜耳法生产能耗的3～4倍,能源费用要占直接生产成本的50%以上。
而纯烧结法的能耗比混联法还要高。
由此可见,混联法和烧结法工艺中高能耗的熟料烧成工序是导致我国氧化铝生产成本高于国外氧化铝成本的直接原因,而铝硅比低的铝土矿资源特点却是导致我国氧化铝生产能耗高的根本原因。
随着我国经济的快速发展,铝的消费量增加,以及多品种氧化铝用途的日益拓展,氧化铝的需求缺口仍将增大。
然而,我国氧化铝工业所面临却是富矿日益减少、铝土矿资源日渐贫化的困境。
铝土矿铝硅比不断降低的现实,将迫使我国氧化铝厂今后不得不继续提高混联法中烧结法所占的比例,因此这种劣势资源对我国氧化铝工业的不利影响将会更加明显,更加深远。
但是,表1能耗数据表明,平果铝厂同样使用一水硬铝石型铝土矿作为原料,只要矿石铝硅比能够满足拜耳法工艺的要求,采用纯拜耳法生产氧化,其综合能耗就可减少约60%左右,达到与国外同样工艺生产能耗相当的水平。
有人[7]通过对拜耳法生产氧化铝经营成本的分析后发现,如表3所示,只要原料的铝硅比满足拜耳法工艺的要求,并且氧化铝厂在正常达产达标情况下,那么采用拜耳法工艺来处理我国的一水硬铝石型铝土矿时,其氧化铝的经营成本将低于国外拜耳法处理三水铝石型铝土矿的经营成本[6～8]。
表3 国内外拜耳法生产氧化铝的经营成本比较氧化铝厂铝土矿类型成本项目(元/t—Al2O3)铝土矿碱和石灰能源劳动力其它计经营成本国内一水硬铝石型245.20172.50323.5016.80245.001003.00国外三水铝石型321.21121.18214.97193.39263.111113.86注:经营成本是指在我国财务制度下的制造成本加期间费用扣除折旧、摊销费和财务费用后的余额。
虽然,在表3中对国内拜耳法工艺生产氧化铝的经营成本分析中,由于对某些项目的成本估算偏低(如劳动力成本等),导致我国氧化铝的经营成本与实际情况有一定的差距,但可以肯定的是,尽管拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿时,其能源费用比处理三水铝石型铝土矿的能源费用明显要高,而我国的氧化铝厂凭借在铝土矿矿石费用上的优势,是能够获得与国外氧化铝成本相当甚至更好的结果。
分析表明:只要铝土矿的A/S能够满足拜耳法工艺的要求,采用拜耳法来生产氧化铝,则我国氧化铝完全具有参与国际竞争的能力。
因此,逐步取消烧结法,采用纯拜耳法・3・矿产保护与利用 2002年工艺生产氧化铝是未来我国氧化铝工业的发展方向。
但是,在我国铝土矿资源中,A/S能够满足拜耳法工艺要求的矿石数量很少,所以我国氧化铝工业要彻底摆脱当前的困境,就必须通过采取经济、合理、有效的方法来实现铝土矿的预脱硅,提高原料的铝硅比,为拜耳法工艺提供合格原料。