鋁土礦開采有哪些方式
『壹』 鋁土礦的類型有哪些
貴州鋁土礦床修文小山壩鋁土礦礦區1957年開始勘探,累計探明鋁土礦2026.4萬噸,礦石平均品位為67.91%。1979年五龍寺礦區開始投產,礦層呈似層狀,產狀平緩,傾角5°~10°,向北東傾斜。
山西鋁土礦床最早1960年對克俄鋁土礦床克俄礦段進行勘探,隨後又對卜家峪等礦段進行了勘探,共累計探明鋁土礦6265.6萬噸,礦石平均品位為64.36%。1986年山西鋁廠開始對孝義鋁土礦進行開采。礦石類型有緻密狀、粗糙狀和豆鮞狀三種。
河南鋁土礦床該礦床1961~1964年以耐火粘土礦進行勘探,1966年開始投產。累計探明鋁土礦949.7萬噸。含礦層的地質時代與山西孝義克俄礦床的時代相同,均屬晚石炭世本溪期。
平果鋁土礦床該礦區面積有1750km2,在層狀礦體分布132km長的范圍內均有堆積礦石。最早1959~1961年對原生礦進行勘探。因原生礦含硫高不能利用,1974年轉對堆積礦進行勘探,前後一共累計探明鋁土礦儲量達12609.8萬t,平均品位64.69%。由於層狀礦石含硫太高(1.5%~7%),工業尚難利用。
遵義鋁土礦床該礦1989年進行勘探,探明儲量達1112萬噸,礦石平均品位為53.62%。礦層產出形狀復雜,無礦天窗多,含礦系數較小,約0.5左右。這些岩層原地紅土化剝蝕成鋁土物質、粘土礦物等風化殼物質於原地堆積,少部分是附近的風化殼鋁土礦物、粘土礦物由於坡積的作用略有遷移堆積而成。
『貳』 鐵礦開采和鋁礦開采方法有什麼不同
開采方法是需要根據各方面因素確定的,同是鐵礦,這個鐵礦山可能採用vcr法,另一個礦山他又可能採用充填法,這都需要針對具體的礦山地質條件等因素確定
『叄』 開采鋁礦需要辦什麼手續
開采鋁礦需要辦與之相關的審批、許可證
礦產資源勘查的登記和開採的審批
第十二條 國家對礦產資源勘查實行統一的區塊登記管理制度。礦產資源勘查登記工作,由國務院地質礦產主管部門負責;特定礦種的礦產資源勘查登記工作,可以由國務院授權有關主管部門負責。礦產資源勘查區塊登記管理辦法由國務院制定。
第十三條 國務院礦產儲量審批機構或者省、自治區、直轄市礦產儲量審批機構負責審查批准供礦山建設設計使用的勘探報告,並在規定的期限內批復報送單位。勘探報告未經批准,不得作為礦山建設設計的依據。
第十四條 礦產資源勘查成果檔案資料和各類礦產儲量的統計資料,實行統一的管理制度,按照國務院規定匯交或者填報。
第十五條 設立礦山企業,必須符合國家規定的資質條件,並依照法律和國家有關規定,由審批機關對其礦區范圍、礦山設計或者開采方案、生產技術條件、安全措施和環境保護措施等進行審查;審查合格的,方予批准。
第十六條 開採下列礦產資源的,由國務院地質礦產主管部門審批,並頒發采礦許可證:
(一)國家規劃礦區和對國民經濟具有重要價值的礦區內的礦產資源;
(二)前項規定區域以外可供開採的礦產儲量規模在大型以上的礦產資源;
(三)國家規定實行保護性開採的特定礦種;
(四)領海及中國管轄的其他海域的礦產資源;
(五)國務院規定的其他礦產資源。
開採石油、天然氣、放射性礦產等特定礦種的,可以由國務院授權的有關主管部門審批,並頒發采礦許可證。
開采第一款、第二款規定以外的礦產資源,其可供開採的礦產的儲量規模為中型的,由省、自治區、直轄市人民政府地質礦產主管部門審批和頒發采礦許可證。
開采第一款、第二款和第三款規定以外的礦產資源的管理辦法,由省、自治區、直轄市人民代表大會常務委員會依法制定。
依照第三款、第四款的規定審批和頒發采礦許可證的,由省、自治區、直轄市人民政府地質礦產主管部門匯總向國務院地質礦產主管部門備案。
礦產儲量規模的大型、中型的劃分標准,由國務院礦產儲量審批機構規定。
第十七條 國家對國家規劃礦區、對國民經濟具有重要價值的礦區和國家規定實行保護性開採的特定礦種,實行有計劃的開采;未經國務院有關主管部門批准,任何單位和個人不得開采。
第十八條 國家規劃礦區的范圍、對國民經濟具有重要價值的礦區的范圍、礦山企業礦區的范圍依法劃定後,由劃定礦區范圍的主管機關通知有關縣級人民政府予以公告。
礦山企業變更礦區范圍,必須報請原審批機關批准,並報請原頒發采礦許可證的機關重新核發采礦許可證。
第十九條 地方各級人民政府應當採取措施,維護本行政區域內的國有礦山企業和其他礦山企業礦區范圍內的正常秩序。
禁止任何單位和個人進入他人依法設立的國有礦山企業和其他礦山企業礦區范圍內采礦。
第二十條 非經國務院授權的有關主管部門同意,不得在下列地區開采礦產資源:
(一)港口、機場、國防工程設施圈定地區以內;
(二)重要工業區、大型水利工程設施、城鎮市政工程設施附近一定距離以內;
(三)鐵路、重要公路兩側一定距離以內;
(四)重要河流、堤壩兩側一定距離以內;
(五)國家劃定的自然保護區、重要風景區,國家重點保護的不能移動的歷史文物和名勝古跡所在地;
(六)國家規定不得開采礦產資源的其他地區。
第二十一條 關閉礦山,必須提出礦山閉坑報告及有關採掘工程、不安全隱患、土地復墾利用、環境保護的資料,並按照國家規定報請審查批准。
第二十二條 勘查、開采礦產資源時,發現具有重大科學文化價值的罕見地質現象以及文化古跡,應當加以保護並及時報告有關部門。
『肆』 鋁礬土礦如何開采
近期,越南《經濟時報》、《計劃投資報》報道了關於關澳大利亞-Billiton集團、中國Chalco集團和其他國家擬在越南合作開采多農鋁礦的有關情況,以及對越南目前鋁礦資源的分布和開采方式談了一些看法,主要情況如下:
據《投資報》報道,世界最大的鋁業集團澳大利亞BHP-Billiton集團准備投資4000萬美元在多農省鋁礬土礦進行勘探考察,如果達到預期結果,BHP-Billiton集團將投資1.6美元開采多農鋁礬土礦,生產加工氧化鋁。2004年3月,經獲準的BHP-Billiton集團配合越南工業部在多農礦區進行考察,並編制了開采鋁礬土和生產出口氧化鋁的預可研報告。
近期,《經濟時報》對與外國投資商合作開采越南鋁礦和多農鋁礦進行了分析,文章援引了以下數據來加以說明其看法。即,根據目前確定的數據,越南現有鋁礬土礦儲量約達27.73億噸,其中,laterite鋁礬土約22.60億噸。總儲量約達80億噸。對此,文章提出,越南是否能成為鋁礦王國?經考察確定,越南鋁礬土礦屬於沉靜礬土(主要分布在北方的宜安、北江、山羅、諒山、高平和河江省)和bazan石豐化成鋁(主要分布在南方的廣義、富安、平陽、同奈、林同、多農、昆嵩等省)兩種鋁土礦。近來,已有不少世界大鋁業集團關注越南鋁礦,如:原東歐國家、Daewoo、Alcoa、 Pechiney、 中國(Chalco,NFC集團、雲南冶煉金屬公司)、俄羅斯(Rusal, BHP Billiton)、泰國、匈牙利、日本(Mitsui, Marubeni)等均表示願意合作,同越南分享這個稀貴礦產資源。特別是日本、泰國和韓國這些對鋁礦資源比較緊缺的國家來說,更希望能同越南合作開采鋁礦。當然,這些大集團每當提到合作建議時,都附加著一些難以接受的條件。如:Rusal集團提出的合作條件是,要求轉讓土地開采,但由於雙方對投資資金的比例有異議,至今未能達到越南所期盼的結果;Alcoa集團也表示願意在越南鋁工業領域進行投資。前不久,經越南政府同意,BHP Billiton集團已經在多農省對即將開採的各個礦山進行勘探活動。Chalco集團和中國的10多家公司也聚集在多農鋁礦。
關於合作方式,文章談了以下看法。文章稱,對現有的鋁礦資源來說,毫無疑問,越南已具備條件成為該地區的鋁業發展中心。但是必須承認,目前越南「自已本身確不能堪受這個巨大的課題」。要開采鋁礦資源,首先必須確定目前現有的和其他隱藏的鋁礦儲量,而且要准確勘探測量鋁礦的儲量,就必須具有高技術測量工具才能完成。現在有不少外國專家對越南現有鋁礦儲量的准確數據表示懷疑。其次是加工問題,要將鋁土礦加工成鋁條或成品,將是一個整個加工程序的過程,最主要的是要解決一系列技術因素和整個加工過程中需要解決的所有問題。因此,對開采多農鋁礦這個項目,這篇文章又提出疑問說,由於涉及投資資金和運輸問題,特別在加工技術上的每一個階段,越南應處在什麼樣的位置?這是一個不簡單的問題,要慎重。如果投資得好,能解決從粗礦到生產加工氧化鋁的問題,成品售價就比粗礦價格高。據預算,在加工電解鋁的過程中,電價經常佔了產品成本的26%。據一位著名冶煉專家計算,在莫三比克的BHP集團電解鋁廠,電量最低消耗量是13500千瓦/時/噸鋁,在俄羅斯的Bratsk廠,最高消耗量是16292千瓦/時/噸鋁。當前,越南正屬於世界電價高的國家(5.6美元/千瓦/時)。當今世界大鋁業集團都有自已的發電廠,主要是水電廠。可以說,在哪裡生產加工鋁,哪裡就必須有發電廠。
基礎設施和運輸方面,文章說,雖然越南鋁礬土礦山大部分是露天礦,開采方便,但是基礎設落後,交通運輸困難。目前只有多農鋁礦區有20號公路通往西原各省,其他位於北方的河江、諒山、宜安省的礦山都是在高山或邊遠山區,基礎設施落後,在這里開采,也只能開采和選礦。所以,要開采生產加工氧化鋁和成品鋁,必須集中在有港口、運輸方便的地方,才能進口原附料來加工生產和出口鋁成品。
文章稱,開采生產鋁礦必須有總體規劃。現在,越南政府已同意讓一些外國投資商到部分礦山進行勘探和開采,但是這些投資商仍處於「擰、捏」零散狀態,還沒有具體的規劃。所以,對上述願意與越南合作的外國投資商來說,越南將選擇誰當合作夥伴,將是一個涉及整套具體相關的問題。現在Rusal集團工藝技術水平高,市場大,但在投資比率方面,他們要求佔大頭。Alcoa集團名氣大,但還沒有表明態度,現仍在了解和旁聽。中國的Chalco集團已經正式在多農鋁礦開采,但開采功率低,與資源潛力不相稱。BHP-Billiton集團的優勢是生產成本低,生產一噸氧化鋁只需花費94美元,而當今世界上的平均價需花費146美元。
據悉,越南現有的鋁礦山幾乎是露天礦,開采成本不高,如諒山的馬廟(Ma Meo)和三龍( Tam Lung)鋁礦礦體規模大,厚度從7.5-40厘米,淤積礦多,礦體厚度為0.5-0.6米,甚至達到14米,寬50-80米,長達300米至2公里;林同省的新蔡(Tan Rai)和寶祿(Bao Loc)一帶的淤積鋁礦分布集中,便於開采,交通方便;河江和高平省的鋁礦山礦體厚度約3米,延伸300米至1公里長。因此,開采方式可選擇露天開采為佳,可是運輸方面將如何解決,這是一個具體的問題。據預算,鐵路運輸是比較適合,不但是為鋁礦開采服務,同時還給地方帶來長期的利益。但是投資建設鐵路的方案難以實現,因為投資大,將增加鋁成本,產品將難以競爭。另外一個方案是,世界上已有不少外國投資商採用建設管道方法進行運輸,此辦法比建設鐵路費用低,運價也低,資源不流失、不污染。再說,多農鋁礦中的石英含量低,較適合使用管道運輸方式。目前,Chalco和BHP Billiton集團正在打算建設從多農鋁礦至市崴港(Thi Vai)運輸方案。
『伍』 鋁土礦露天開采,需要注重哪些方面
鋁土礦的露天開采並不困難,主要考慮的是撥采比以及礦量、深度、道路,這幾個方面。 另外要防止垮塌,就是考慮邊坡及支撐角度。
『陸』 鋁土礦是如何煉成鋁錠的
由於三種鋁土礦的特點不同,各氧化鋁生產企業在生產上採取了不同版的生產工藝,目前權
主要有拜耳法、鹼石灰燒結法和拜爾-燒結聯合法三種。通常高品位鋁土礦採用拜耳法生產,
拜爾法由於其流程簡單,能耗低,已成為了當前氧化鋁生產中應用最為主要的一種方法,產
量約佔全球氧化鋁生產總量的95%左右。生產氧化鋁的鋁土礦主要有三種類型:三水鋁石、
一水硬鋁石、一水軟鋁石。鋁錠的生產是由鋁土礦開采、氧化鋁生產、鋁的電解等生產環節
所構成。在已探明的鋁土礦全球儲量中,92%是風化紅土型鋁土礦,屬三水鋁石型,這些
鋁土礦的特點是低硅、高鐵、高鋁硅比,集中分布在非洲西部、大洋洲和中南美洲。
『柒』 請問鋁土礦開采可以帶動那些相關產業
『捌』 鋁土礦開采
鋁土礦礦石用途多樣,礦石用途不同,其質量要求各異.
鋁土礦礦石根據其所含的主要含鋁礦物分為:三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型。國外鋁土礦礦石主要是三水鋁石型,次為一水軟鋁石型,而一水硬鋁石型 鋁土礦極少。但我國則主要是一水硬鋁石型鋁土礦,三水鋁石型鋁土礦極少。 國外的三水鋁石型鋁土礦具高鋁、低硅、高鐵的特點,礦石質量好,適合耗能低的拜耳法處理。我國的一水硬鋁石型鋁土礦,總體特徵是高鋁、高硅、低硫低鐵、中 低鋁硅比,礦石質量差,加工難度大,氧化鋁生產多用耗能高的聯合法。
二、用途與技術經濟指標 鋁土礦礦石用途多樣,其中最重要的用途是:鋁工業中提煉金屬鋁、作耐火材料和研磨材料,以及用作高鋁水泥原料
中國有色金屬工業總公司1994年發布的鋁土礦石的行業標准(YS/T78-94)。按照該標准將鋁土礦分成沉積型一水硬鋁石、堆積型一水硬 鋁石及紅土型三水鋁石三大類型,並按化學成分分為LK12-70、LK8-65、LK5-60、LK3-53、LK15-60、LK11-55、LK8- 50、LK7-50、LK3-40等九個牌號。該標准除了對鋁土礦的化學成分作出了規定外,還要求沉積型一水硬鋁石的水分不得大於7%,堆積型一水硬鋁石 和紅土型三水鋁石的水分不得大於8%。此外要求鋁土礦石的粒度不得大於150mm。鋁土礦石不得混入泥土、石灰岩等雜物。 工業上提取金屬鋁是先從鋁土礦中提取氧化鋁,然後氧化鋁經電解成為金屬鋁....
『玖』 鋁的冶煉有哪些方法
冶煉鋁可以用熱還原法,但是成本太高。工業上冶煉鋁應用電解法,主要原理是霍爾-埃魯鋁電解法:以純凈的氧化鋁為原料採用電解制鋁 ,因純凈的氧化鋁熔點高(約2045℃),很難熔化,所以工業上都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔劑,使氧化鋁在1000℃左右溶解在液態的冰晶石中,成為冰晶石和氧化鋁的熔融體,然後在電解槽中,用碳塊作陰陽兩極,進行電解。
全面介紹如下:
《鋁的生產加工》
鋁在生產過程中有四個環節構成一個完整的產業鏈:鋁礦石開采-氧化鋁製取-電解鋁冶煉-鋁加工生產。
一般而言,兩噸鋁礦石生產一噸氧化鋁;兩噸氧化鋁生產一噸電解鋁。(一)氧化鋁的生產方法
迄今為止,已經提出了很多從鋁礦石或其它含鋁原料中提取氧化鋁的方法。由於技術和經濟方面的原因,有些方法已被淘汰,有些還處於試驗研究階段。已提出的氧化鋁生產方法可歸納為四類,即鹼法、酸法、酸鹼聯合法與熱法。目前用於大規模工業生產的只有鹼法。
鋁土礦是世界上最重要的鋁礦資源,其次是明礬石、霞石、粘土等。目前世界氧化鋁工業,除俄羅斯利用霞石生產部分氧化鋁外,幾乎世界上所有的氧化鋁都是用鋁土礦為原料生產的。
鋁土礦是一種主要由三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石組成的礦石。到目前為止,我國可用於氧化鋁生產的鋁土礦資源全部為一水硬鋁石型鋁土礦。
鋁土礦中氧化鋁的含量變化很大,低的僅約30%,高的可達70%以上。鋁土礦中所含的化學成分除氧化鋁外,主要雜質是氧化硅、氧化鐵和氧化鈦。此外,還 含有少量或微量的鈣和鎂的碳酸鹽、鉀、鈉、釩、鉻、鋅、磷、鎵、鈧、硫等元素的化合物及有機物等。其中鎵在鋁土礦中含量雖少,但在氧化鋁生產過程中會逐漸 在循環母液中積累,從而可以有效地回收,成為生產鎵的主要來源。
衡量鋁土礦優劣的主要指標之一是鋁土礦中氧化鋁含量和氧化硅含量的比值,俗稱鋁硅比。
用鹼法生產氧化鋁時,是用鹼(NaOH或Na2CO3)處理鋁礦石,使礦石中的氧化鋁轉變成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質和絕大部分的硅則成為不溶 解的化合物。將不溶解的殘渣(赤泥)與溶液分離,經洗滌後棄去或進行綜合處理,以回收其中的有用組分。純凈的鋁酸鈉溶液即可分解析出氫氧化鋁,經分離、洗 滌後進行煅燒,便獲得氧化鋁產品。分解母液則循環使用來處理另一批礦石。鹼法生產氧化鋁有拜耳法、燒結法以及拜耳--燒結聯合法等多種流程。 拜耳法是由奧地利化學家拜耳(K·J·Bayer)於1889~1892年發明的一種從鋁土礦中提取氧化鋁的方法。一百多年來在工藝技術方面已經有了 許多改進,但基本原理並未發生變化。為紀念拜耳這一偉大貢獻,該方法一直沿用拜耳法這一名稱。
拜耳法包括兩個主要過程。首 先是在一定條件下氧化鋁自鋁土礦中的溶出(氧化鋁工業習慣使用的術語,即浸出。以下同)過程,然後是氫氧化鋁自過飽和的鋁酸鈉溶中水解析出的過程,這就是 拜耳提出的兩項專利。拜耳法的實質就是以濕法冶金的方法,從鋁土礦中提取氧化鋁。在拜耳法氧化鋁生產過程中,含硅礦物會引起Al2O3和Na2O的損失。
在拜耳法流程中,鋁土礦經破碎後,和石灰、循環母液一起進入濕磨,製成合格礦漿。礦漿經預脫硅之後預熱至溶出溫度進行溶出。 溶出後的礦漿再經過自蒸發降溫後進入稀釋及赤泥(溶出後的固相殘渣)的沉降分離工序。自蒸發過程產生的二次汽用於礦漿的前期預熱。沉降分離後,赤泥經洗滌 進入赤泥堆場,而分離出的粗液(含有固體浮游物的鋁酸鈉溶液,以下同)送往葉濾。粗液通過葉濾除去絕大部分浮游物後稱為精液。精液進入分解工序經晶種分解 得到氫氧化鋁。分解出的氫氧化鋁經分級和分離洗滌後,一部分作為晶種返回晶種分解工序,另一部分經焙燒得到氧化鋁產品。晶種分解後分離出的分解母液經蒸發 返回溶出工序,形成閉路循環。氫氧化鋁經焙燒後得到氧化鋁。
不同類型的鋁土礦所需要的溶出條件差別很大。三水鋁石型鋁土礦 在105℃的條件下就可以較好地溶出,一水軟鋁石型鋁土礦在200℃的溶出溫度下就可以有較快的溶出速度,而一水硬鋁石型鋁土礦必須在高於240℃的溫度 下進行溶出,其典型的工業溶出溫度為260℃。溶出時間不低於60分鍾。
拜耳法用於處理高鋁硅比的鋁土礦,流程簡單,產品 質量高,其經濟效果遠比其它方法為好。用於處理易溶出的三水鋁石型鋁土礦時,優點更是突出。目前,全世界生產的氧化鋁和氫氧化鋁,90%以上是用拜耳法生 產的。由於中國鋁土礦資源的特殊性,目前中國大約50%的氧化鋁是由拜耳法生產的。
將拜耳法和燒結法二者聯合起來的流程稱 之為聯合法生產工藝流程。聯合法又可分為並聯聯合法、串聯聯合法與混聯聯合法。採用什麼方法生產氧化鋁,主要是由鋁土礦的品位(即礦石的鋁硅比)來決定 的。從一般技術和經濟的觀點看,礦石鋁硅比為3左右通常選用燒結法;鋁硅比高於10的礦石可以採用拜耳法;當鋁土礦的品位處於二者之間時,可採用聯合法處 理,以充分發揮拜耳法和燒結法各自的優點,達到較好的技術經濟指標。
目前全球氧化鋁年產量在5500萬噸左右,我國的氧化鋁產量約為680萬噸。(二)原鋁、鋁合金及鋁材的生產方法
目前工業生產原鋁的唯一方法是霍爾-埃魯鋁電解法。由美國的霍爾和法國的埃魯於1886年發明。霍爾-埃魯鋁電解法是以氧化鋁為原料、冰晶石 (Na3AlF6)為熔劑組成的電解質,在950-970℃的條件下通過電解的方法使電解質熔體中的氧化鋁分解為鋁和氧,鋁在碳陰極以液相形式析出,氧在 碳陽極上以二氧化碳氣體的形式逸出。每生產一噸原鋁,可產生1.5噸的二氧化碳,綜合耗電在15000kwh左右。
工業鋁電解槽大體上可以分為側插陽極自焙槽、上插陽極自焙槽和預焙陽極槽三類。由於自焙槽技術在電解過程中電耗高、並且不利於對環境的保護,所以自焙槽技術正在被逐漸淘汰。目前全球原鋁年產量約為2800萬噸,我國的原鋁年產量約為700萬噸。
必要時可以對電解得到的原鋁進行精煉得到高純鋁。目前的鋁合金生產方法主要以熔配法為主。由於鋁及其合金具有優良的可加工性能,所以通過鍛、鑄、軋、沖、壓等方法生產板、帶、箔、管、線等型材。
『拾』 針對我國鋁土礦特點,適合用哪些方法生產氧化鋁,論述其理由
用化學置換的辦法很艱難,因為鋁的活性太強.所以才會出現鋁碗比銀碗更高貴的歷史.現在工業使用的就一種,電解鋁的辦法.以氧化鋁熔融狀態下進行電解,但氧化鋁的熔點非常高,要兩三千度.就會在裡面加一種叫螢石的物質來降低成為液態的溫度,只要一千度了,原理相當於液態的螢石溶解了還是固態的氧化鋁.螢石的化學成為是氟化鈣。
工業煉鋁:主要原理是霍爾-埃魯鋁電解法:以純凈的氧化鋁為原料採用電解制鋁 ,因純凈的氧化鋁熔點高(約2045℃),很難熔化,所以工業上都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔劑,使氧化鋁在1000℃左右溶解在液態的冰晶石中,成為冰晶石和氧化鋁的熔融體,然後在電解槽中,用碳塊作陰陽兩極,進行電解。
全面介紹如下:
《鋁的生產加工》
鋁在生產過程中有四個環節構成一個完整的產業鏈:鋁礦石開采-氧化鋁製取-電解鋁冶煉-鋁加工生產。
一般而言,兩噸鋁礦石生產一噸氧化鋁;兩噸氧化鋁生產一噸電解鋁。
(一)氧化鋁的生產方法
迄今為止,已經提出了很多從鋁礦石或其它含鋁原料中提取氧化鋁的方法。由於技術和經濟方面的原因,有些方法已被淘汰,有些還處於試驗研究階段。已提出的氧化鋁生產方法可歸納為四類,即鹼法、酸法、酸鹼聯合法與熱法。目前用於大規模工業生產的只有鹼法。
鋁土礦是世界上最重要的鋁礦資源,其次是明礬石、霞石、粘土等。目前世界氧化鋁工業,除俄羅斯利用霞石生產部分氧化鋁外,幾乎世界上所有的氧化鋁都是用鋁土礦為原料生產的。
鋁土礦是一種主要由三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石組成的礦石。到目前為止,我國可用於氧化鋁生產的鋁土礦資源全部為一水硬鋁石型鋁土礦。
鋁土礦中氧化鋁的含量變化很大,低的僅約30%,高的可達70%以上。鋁土礦中所含的化學成分除氧化鋁外,主要雜質是氧化硅、氧化鐵和氧化鈦。此外,還 含有少量或微量的鈣和鎂的碳酸鹽、鉀、鈉、釩、鉻、鋅、磷、鎵、鈧、硫等元素的化合物及有機物等。其中鎵在鋁土礦中含量雖少,但在氧化鋁生產過程中會逐漸 在循環母液中積累,從而可以有效地回收,成為生產鎵的主要來源。
衡量鋁土礦優劣的主要指標之一是鋁土礦中氧化鋁含量和氧化硅含量的比值,俗稱鋁硅比。
用鹼法生產氧化鋁時,是用鹼(NaOH或Na2CO3)處理鋁礦石,使礦石中的氧化鋁轉變成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質和絕大部分的硅則成為不溶 解的化合物。將不溶解的殘渣(赤泥)與溶液分離,經洗滌後棄去或進行綜合處理,以回收其中的有用組分。純凈的鋁酸鈉溶液即可分解析出氫氧化鋁,經分離、洗 滌後進行煅燒,便獲得氧化鋁產品。分解母液則循環使用來處理另一批礦石。鹼法生產氧化鋁有拜耳法、燒結法以及拜耳--燒結聯合法等多種流程。 拜耳法是由奧地利化學家拜耳(K·J·Bayer)於1889~1892年發明的一種從鋁土礦中提取氧化鋁的方法。一百多年來在工藝技術方面已經有了 許多改進,但基本原理並未發生變化。為紀念拜耳這一偉大貢獻,該方法一直沿用拜耳法這一名稱。
拜耳法包括兩個主要過程。首 先是在一定條件下氧化鋁自鋁土礦中的溶出(氧化鋁工業習慣使用的術語,即浸出。以下同)過程,然後是氫氧化鋁自過飽和的鋁酸鈉溶中水解析出的過程,這就是 拜耳提出的兩項專利。拜耳法的實質就是以濕法冶金的方法,從鋁土礦中提取氧化鋁。在拜耳法氧化鋁生產過程中,含硅礦物會引起Al2O3和Na2O的損失。
在拜耳法流程中,鋁土礦經破碎後,和石灰、循環母液一起進入濕磨,製成合格礦漿。礦漿經預脫硅之後預熱至溶出溫度進行溶出。 溶出後的礦漿再經過自蒸發降溫後進入稀釋及赤泥(溶出後的固相殘渣)的沉降分離工序。自蒸發過程產生的二次汽用於礦漿的前期預熱。沉降分離後,赤泥經洗滌 進入赤泥堆場,而分離出的粗液(含有固體浮游物的鋁酸鈉溶液,以下同)送往葉濾。粗液通過葉濾除去絕大部分浮游物後稱為精液。精液進入分解工序經晶種分解 得到氫氧化鋁。分解出的氫氧化鋁經分級和分離洗滌後,一部分作為晶種返回晶種分解工序,另一部分經焙燒得到氧化鋁產品。晶種分解後分離出的分解母液經蒸發 返回溶出工序,形成閉路循環。氫氧化鋁經焙燒後得到氧化鋁。
不同類型的鋁土礦所需要的溶出條件差別很大。三水鋁石型鋁土礦 在105℃的條件下就可以較好地溶出,一水軟鋁石型鋁土礦在200℃的溶出溫度下就可以有較快的溶出速度,而一水硬鋁石型鋁土礦必須在高於240℃的溫度 下進行溶出,其典型的工業溶出溫度為260℃。溶出時間不低於60分鍾。
拜耳法用於處理高鋁硅比的鋁土礦,流程簡單,產品 質量高,其經濟效果遠比其它方法為好。用於處理易溶出的三水鋁石型鋁土礦時,優點更是突出。目前,全世界生產的氧化鋁和氫氧化鋁,90%以上是用拜耳法生 產的。由於中國鋁土礦資源的特殊性,目前中國大約50%的氧化鋁是由拜耳法生產的。
將拜耳法和燒結法二者聯合起來的流程稱 之為聯合法生產工藝流程。聯合法又可分為並聯聯合法、串聯聯合法與混聯聯合法。採用什麼方法生產氧化鋁,主要是由鋁土礦的品位(即礦石的鋁硅比)來決定 的。從一般技術和經濟的觀點看,礦石鋁硅比為3左右通常選用燒結法;鋁硅比高於10的礦石可以採用拜耳法;當鋁土礦的品位處於二者之間時,可採用聯合法處 理,以充分發揮拜耳法和燒結法各自的優點,達到較好的技術經濟指標。
目前全球氧化鋁年產量在5500萬噸左右,我國的氧化鋁產量約為680萬噸。
(二)原鋁、鋁合金及鋁材的生產方法
目前工業生產原鋁的唯一方法是霍爾-埃魯鋁電解法。由美國的霍爾和法國的埃魯於1886年發明。霍爾-埃魯鋁電解法是以氧化鋁為原料、冰晶石 (Na3AlF6)為熔劑組成的電解質,在950-970℃的條件下通過電解的方法使電解質熔體中的氧化鋁分解為鋁和氧,鋁在碳陰極以液相形式析出,氧在 碳陽極上以二氧化碳氣體的形式逸出。每生產一噸原鋁,可產生1.5噸的二氧化碳,綜合耗電在15000kwh左右。
工業鋁電解槽大體上可以分為側插陽極自焙槽、上插陽極自焙槽和預焙陽極槽三類。由於自焙槽技術在電解過程中電耗高、並且不利於對環境的保護,所以自焙槽技術正在被逐漸淘汰。目前全球原鋁年產量約為2800萬噸,我國的原鋁年產量約為700萬噸。
必要時可以對電解得到的原鋁進行精煉得到高純鋁。目前的鋁合金生產方法主要以熔配法為主。由於鋁及其合金具有優良的可加工性能,所以通過鍛、鑄、軋、沖、壓等方法生產板、帶、箔、管、線等型材。