氧化鋁生產(chǎn)中有許多新技術(shù),最突出的在鋁土礦的強(qiáng)化溶出方面,另外在反應(yīng)器的結(jié)疤結(jié)瘤的防止與清除方面、母液的蒸發(fā)濃縮方面、加熱技術(shù)方面都有很大發(fā)展。下面簡(jiǎn)要介紹這些技術(shù)。
隨著人們對(duì)高壓技術(shù)的掌握,壓煮器的溫度可以大幅度提高,鋁土礦的溶出可以在較高的溫度下進(jìn)行。1934年奧地利入Hiller發(fā)現(xiàn)溶出三水鋁石型鋁土礦的溫度從160℃提高到190℃,溶出的速度大大加快。溶出一水硬鋁石型鋁土礦的溫度從230℃提高到290℃,溶出的速度大大加快,溶出過程可以在像蛇管一樣的管式反應(yīng)器中進(jìn)行。但高壓泵嚴(yán)重磨損。1954年匈牙利的B·Lanyi教授把槍筒作反應(yīng)器和泵相接,在330℃下溶出,溶出時(shí)間僅為高壓釜的1%,氧化鋁的溶出率很高,赤泥沉降性能很好。經(jīng)過多年的試驗(yàn)研究,1965年匈牙利人在Almasfuzito廠建立第一套管道化溶出裝置。隨后于1973年建立了流量60m3/h,溶出溫度260℃,處理一水軟鋁石型鋁土礦,年產(chǎn)氧化鋁5萬(wàn)t工業(yè)裝置。運(yùn)行的結(jié)果為工業(yè)化提供了充足的數(shù)據(jù),1981年該廠拆除了原210℃下溶出的高壓釜,建立起新的管道化溶出裝置。1982年投產(chǎn),年產(chǎn)10萬(wàn)t氧化鋁。1987年又建立了熔鹽加熱管道化溶出裝置,溶出溫度達(dá)到300℃。
蘇聯(lián)在1945~1947年就進(jìn)行了高溫溶出一水硬鋁石型鋁土礦的試驗(yàn)。在315℃下當(dāng)Na2Ok時(shí)只要幾分鐘就達(dá)到理論溶出率,而且SiO2溶解度很低,赤泥沉降性能好。全蘇鋁鎂設(shè)計(jì)院試驗(yàn)工廠里有高壓釜、各種形式的管式反應(yīng)器(立式、臥式、單管、多管)和原礦漿制備系統(tǒng),可以進(jìn)行溫度320℃、壓力20MPa的不同工藝和設(shè)備的試驗(yàn)。進(jìn)行了希臘、北烏拉爾、南斯拉夫等地的一水硬鋁石型鋁土礦的溶出試驗(yàn)。但其管道化溶出技術(shù)于20世紀(jì)80年代才得到運(yùn)用,在Hukolaev建起了第一套管道化溶出裝置。用十級(jí)套管預(yù)熱,套管內(nèi)徑159mm,外徑325mm,75m一根,6根一級(jí)。管式反應(yīng)器直徑159mm,每根75m,共11根。4臺(tái)有機(jī)物加熱器。高壓泵為活塞泵。一根管道輸送堿液,另一根管道輸送礦漿,然后合流。
德國(guó)聯(lián)合鋁業(yè)公司二戰(zhàn)后想利用管式反應(yīng)器來(lái)處理一水硬鋁石型鋁土礦。1960年開始研究管道化溶出技術(shù)。1966年在Nab廠建流量3m3/h、溶出溫度320℃的試驗(yàn)裝置,系統(tǒng)地研究了工藝及設(shè)備問題,提供了工業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1967年在Nab廠建立世界上第一套管道化溶出裝置,礦漿流量80m3/h。1973年Stade廠采用了4套管道化溶出裝置,總產(chǎn)能為600kt/a,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)90%。實(shí)際生產(chǎn)量690kt/a,每噸氧化鋁的能耗為8.15GJ,電耗265kW·h。該廠還進(jìn)行了將純氧通入管式反應(yīng)器中氧化循環(huán)液中的有機(jī)物,效果良好。1980年在Lippe廠建起最先進(jìn)的RA-6型管道化溶出裝置。德國(guó)利用管道化溶出技術(shù)生產(chǎn)氧化鋁的產(chǎn)能達(dá)1140kt/a。
美國(guó)在20世紀(jì)80年代也進(jìn)行了管道化溶出裝置處理長(zhǎng)石提取氧化鋁的試驗(yàn)。管式反應(yīng)器垂直連接,流量0.8m3/h,反應(yīng)時(shí)間30min。240℃下鈣長(zhǎng)石中的氧化鋁90%就已溶出。設(shè)計(jì)出了年產(chǎn)50萬(wàn)t氧化鋁的試驗(yàn)工廠,與通常鋁土礦為原料的拜耳法相比,直接生產(chǎn)成本相近,但投資大得多。
法國(guó)于1976年在Salinders廠投資了第一套管道化溶出裝置,處理一水軟鋁石型鋁土礦。溶出溫度240℃,礦漿流量180m3/h,Na2Ok的質(zhì)量濃度為160~220g/L,溶出液苛性比1.44左右。在150℃下進(jìn)行15~30min脫除90%的硅,再進(jìn)行預(yù)熱和加熱。加熱管長(zhǎng)2000m,外徑245mm,內(nèi)徑196mm。傳熱系數(shù):清洗結(jié)疤前為1kW/(m3·℃),清洗后為2 kW/(m3·℃)。Pechiney鋁業(yè)公司創(chuàng)造出單管預(yù)熱(150T ℃)-高壓釜溶出技術(shù),運(yùn)用于我國(guó)山西鋁廠和平果鋁業(yè)公司處理一水硬鋁石型土礦,獲得成功。
我國(guó)于1968年在貴州鋁廠建起了第一套管道化溶出裝置,礦漿流量1~1.8m3/h,壓力4MPa,溶出溫度240℃。礦漿進(jìn)入八級(jí)單管預(yù)熱至160℃,然后用熔鹽加熱240℃,進(jìn)入11臺(tái)串聯(lián)的溶出器(Φ325mm×15mm)進(jìn)行充分溶出,經(jīng)過八級(jí)自蒸發(fā)降溫排出。由于種種原因該研究未能繼續(xù)下去。1975~1982年,鄭州輕金屬研究進(jìn)行了拜耳法強(qiáng)化溶出的研究。礦漿流量0.5m3/h,壓力15MPa,溶出溫度320℃。試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于難溶的一水硬鋁石型鋁土礦,保持一定長(zhǎng)的溶出時(shí)間是必須的。因此采用管道一停留罐的方式是最適合的溶出裝置。1983年建礦獎(jiǎng)流量4~6m3/h的管道一停留罐的溶出裝置。1988年對(duì)我國(guó)最難溶出的廣西平果礦進(jìn)行試驗(yàn),取得較好效果。