國外的氧化鋁生產(chǎn)絕大部分采用拜耳法，單位能耗為1.37×107kJ。我國聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁的單位能耗為3.5×107kJ以上，燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的單位能耗為4.0×107kJ。從我國鋁土礦資源特點(diǎn)出發(fā)，開發(fā)流程短、能耗低、經(jīng)濟(jì)合理的新工藝是我國的氧化鋁生產(chǎn)發(fā)展的方向。我國的氧化鋁生產(chǎn)工藝復(fù)雜、能耗高主要在于燒結(jié)部分，在聯(lián)合法中應(yīng)盡量減少燒結(jié)法部分的比例，這是降低能耗的基本思路。我國的科技工作者沿著這一方向進(jìn)行了許多研究，提出了以下一些新工藝。
一、拜耳－燒結(jié)串聯(lián)法
隨著氧化鋁生產(chǎn)的進(jìn)行，我國鋁土礦的A/S逐漸升高，混聯(lián)法的各項(xiàng)指標(biāo)都下降，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年以后，拜耳－燒結(jié)串聯(lián)法顯示了無可比擬的競爭力。因?yàn)樗械V石先進(jìn)入拜耳系統(tǒng)回收了盡可能的氧化鋁，然后用燒結(jié)法回收剩余的氧化鋁和堿。顯然串聯(lián)法中的拜耳法比例高，堿耗低、棄赤泥量少、投資少、操作容易，成本相對較低。鄭州輕金屬研究院進(jìn)行了工業(yè)規(guī)模的試驗(yàn)，證明燒結(jié)低鋁硅比拜耳赤泥生料漿獲得成功。得到的熟料具有良好的溶出性能，溶出后赤泥沉降性能好?；炻?lián)法和串聯(lián)的各項(xiàng)指標(biāo)見表1。
表1 混聯(lián)法和串聯(lián)法的各項(xiàng)指標(biāo)
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指標(biāo)
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建設(shè)規(guī)模/kt·t－1
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A/S
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Al2O3/%
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拜耳/燒結(jié)
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Al2O3總回收率/%
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堿耗（鋁氧）/kt·t－1
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能耗（鋁氧）/GJ·t－1
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可比成本（鋁氧）/元·t－1
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混聯(lián)法
串聯(lián)法
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60
80
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5.7
5.2
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63～65
64.12
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59/41
77/23
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92.1
92.7
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85
73
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32.6
27.6
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906
849
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二、拜耳－水熱聯(lián)合法
拜耳法之所以不能應(yīng)用于高鋁硅原料在于溶出時(shí)硅變成水合鋁硅酸鈣鈾和水化石榴石。系統(tǒng)的研究表明，在高溫下有大量過剩鋁酸鈉的溶液中，原料中的SiO2可以轉(zhuǎn)化為Na2O·2CaO·2SiO2·H2O或者4CaO·2SiO2·H2O穩(wěn)定存在。4CaO·2SiO2·H2O只能在αk＞4、Na2Ok為10%～12%的溶液中穩(wěn)定存在。最初的高壓水化學(xué)采用270～290℃，Na2Ok325～400g/L，溶出則為12，石灰按CaO/SiO2=1.0配入，溶出15min，溶出渣迅速分離，從溶出液中回收氧化鋁。水合鋁硅酸鈣鈉可用水解法或添加石灰苛比法回收，返回溶出使用。我國于1989年研究水熱法處理拜耳法赤泥，取得良好結(jié)果。拜耳法處理鋁土礦提取氧化鋁，用水熱法提取拜耳赤泥中的氧化鋁和堿?？墒拱荻ǔ嗄嘀?0%的氧化鋁和90%堿得到回收。拜耳－水熱聯(lián)合法具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）可較充分地回收拜耳法赤泥中的氧化鋁和堿，最終殘?jiān)麬/S為0.4～0.6，N/S為0.05～0.07。氧化鋁和堿的溶出率分別為91%和98%。
（2）與混聯(lián)法、串聯(lián)法相比，可省略能耗高的燒結(jié)法。拜耳－水熱聯(lián)合法的能耗僅為20.58GJ/t（Al2O3），接近我國最好指標(biāo)的平果鋁[15.84GJ/t（Al2O3）]。（3）拜耳－水熱聯(lián)合法的溶出速度快，對拜耳法強(qiáng)化溶出有利。（4）拜耳－水熱聯(lián)合法終殘?jiān)坏瑝A低，含氧化鋁也低，有利于赤泥綜合利用生產(chǎn)水泥。
三、選礦脫硅拜耳法溶出工藝
我國科技工作者很早就開始了鋁土礦選礦脫硅、除雜方面的研究，尤其在優(yōu)質(zhì)耐火級鋁土礦生產(chǎn)方面卓有成效。通過對我國山西、河南、貴州、廣西等鋁土礦進(jìn)行選礦試驗(yàn)，可使我國鋁土礦的鋁硅比由5提高到8以上；也可使鋁硅比為2～3的鋁土礦選至鋁硅比為7的鋁土礦，達(dá)到聯(lián)合法生產(chǎn)的要求。將中等品位、鋁硅比為5的鋁土礦選礦至高品位、A/S＞8之后，用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁就是所謂的選礦脫硅拜耳法溶出工藝。東北大學(xué)從20世紀(jì)70年代開始積極進(jìn)行了鋁土礦選礦試驗(yàn)研究，結(jié)果如下：（1）山西孝義礦區(qū)鋁土礦為：Al2O3 66.29%、SiO2 14.32%、Fe2O3 1.41%、TiO2 2.7%。采用浮選一水硬鋁石，抑制高嶺石的正浮選流程。浮選試驗(yàn)條件是鋁土礦磨細(xì)至88%過270目、碳酸鈉和六偏磷酸鈉作調(diào)整劑、氧化石蠟皂作捕收劑。選礦結(jié)果為：精礦產(chǎn)率73.22%，品位Al2O3 72.36%、SiO2 8.48%，Al2O3的選礦回收率為79.98%。鋁硅比原來的4.61提高到8.53。（2）對河南小關(guān)鋁土礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)，用上述相同的試驗(yàn)條件，精礦產(chǎn)率67.11%，品位Al2O3 71.29%、SiO2 6.80%，Al2O3的選礦回收率為74.49%。鋁硅比原來的4.49提高到10.5。（3）廣西鋁土礦含鐵較高，采用磁選方法除鐵，浮選除硅。對Al2O3 60.42%、SiO2 12.32%、Fe2O3 14.1%、TiO2 2.94%的鋁土礦，獲得精礦品位Al2O3 80.20%、SiO2 5.27%，Al2O3的選礦回收率為88.19%。鋁硅比由原來的4.9提高到15.22。
研究表明，我國一水硬鋁石礦可選，分離效果良好，經(jīng)過選礦除去Fe、SiO2、S等有害雜質(zhì)，使精礦的鋁硅比提高到10，再用拜耳法來溶出。選礦脫硅拜耳法溶出工藝的設(shè)備簡單、成熟可靠，無穎會(huì)降低投資、簡化生產(chǎn)、降低能耗、提高效益。
四、焙燒預(yù)脫硅拜耳法溶出工藝
鋁土礦的焙燒脫硅屬化學(xué)選礦，是在較高溫度下焙燒礦，接下來堿浸預(yù)脫硅得到精礦，再用拜耳法溶出精礦，富含硅的堿液與精礦分離后進(jìn)行回收。中南工業(yè)大學(xué)對我國低鐵一水硬鋁石礦進(jìn)行了試驗(yàn)并提出了焙燒脫硅－拜耳法溶出－副產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝。焙燒預(yù)脫硅拜耳法工藝還有待于進(jìn)一步完善。
五、預(yù)焙燒拜耳強(qiáng)化溶出
一水硬鋁石型鋁土礦難溶出，將其在適當(dāng)溫度下加以焙燒可以提高其中氧化鋁的活性。礦石加熱時(shí)，礦物發(fā)生脫水、分解、晶型轉(zhuǎn)化，結(jié)構(gòu)破壞，新的結(jié)晶還來不及形成或有序程度低，礦石內(nèi)孔隙增大，使礦石中的各組分反應(yīng)能力提高。在500℃焙燒的一水硬鋁石礦中的氧化鋁反應(yīng)活性與焙燒前迥然不同，溶出率得到很大提高，中南工業(yè)大學(xué)對我國廣西一水硬鋁石礦進(jìn)行了試驗(yàn)，經(jīng)550℃焙燒后一水硬鋁石礦轉(zhuǎn)化為無定形氧化鋁。化學(xué)活性增加，以200g/L、αk3.2的母液按溶出后αk1.6配料，添加7.7%的石灰在200℃下溶出50min。焙燒礦中的Al2O3的溶出率達(dá)91%以上。得出塊礦破碎－懸浮焙燒－濕磨配料－拜耳溶出的流程。
