铝冶炼技术现状及发展趋势

铝冶炼技术现状及发展

趋势

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我国铝冶炼技术现状及发展趋势

摘要：全面回顾了我国铝冶炼技术的发展现状，在分析了国内铝冶炼技术存在不足的基础上，指出了我国铝冶炼技术的发展趋势。

关键词：铝冶炼；技术现状；发展趋势

我国的铝冶炼工业经过几十年的发展，取得了前所未有的成绩，2000年氧化铝产量达429万t，铝锭283万t，我国已成为世界铝生产和消费的大国。这一成绩的取得，与科技的贡献是不可分的。现就我国氧化铝和电解铝方面所取得的成绩作一回顾，并就我国氧化铝生产技术的发展趋势作一分析。

1 氧化铝生产技术

我国铝土矿资源绝大多数为一水硬铝石，高铝、高硅、低硫、低铁、中低铝硅比，Al2O3，含量一般在40％-75％，SiO2含量一般在4％-18％，铝硅比小于4的占7. 42％，4—7的占％，7—10的占％，大于10的仅占％。由于我国铝土矿资源的这一显着特点，国内氧化铝生产大多采用混联法，此外，还有拜耳法和烧结法。

氧化铝生产所取得的主要技术成就

(1)矿石均化和多碎少磨技术，包括矿山块矿石及进厂碎矿石均化，多碎少磨提高了磨矿效率，降低了磨矿成本；

(2)烧结法熟料烧成强化技术，包括高品位铝土矿强化烧结技术、铝土矿浮选精矿强化烧结技术、生料浆配料、非饱和配方、石灰配料和高浓度碳酸化分解，生料加煤排硫、窑体改造及操作改进、单枪喂料；

(3)烧结法熟料溶出技术，包括低苛性分子比溶出、高碳酸钠浓度二段磨溶出、低碳酸钠浓度一段磨溶出；

(4)粗液脱硅技术，包括高压釜间接加热连续脱硅、管道化间接加热连续脱硅、深度脱硅；

(5)拜耳法强化溶出技术，包括管道化溶出、单管预热一高压釜溶出、管道一停留罐溶出、混联法中的拜耳法不平衡溶出、新型高压隔膜泵；

(6)一水硬铝石选矿一拜耳法生产氧化铝技术，该技术将选矿技术和拜耳法有机结合，有效地利用了我国大量的中低品位铝土矿，降低了氧化铝的生产成本；

(7)赤泥分离技术，包括絮凝沉降分离、Φ42m × 6m 大型钢索扭矩沉降槽、

100m2辊子卸料真空转鼓过滤机、385m2单筒凯利叶滤机；

(8)分解技术，包括连续碳酸化分解、4400m3大型平底分解槽、245m2 立盘过滤机、51 m2水平盘式过滤机、270m2大型板式换热器、27m2水平带式真空过滤

机；

(9)氧化铝闪速焙烧技术，包括美国闪速焙烧炉、丹麦气体悬浮燃烧炉；

(10)蒸发技术，包括降膜蒸发器，高效闪蒸器等。

此外，在多品种氧化铝生产，赤泥综合利用、镓回收、仪表及生产过程自动控制等方面也取得了很大的成绩。

存在的主要问题

(1)原料质量差、铝土矿A／S低

我国铝土矿资源与国外三水铝石和一水软铝石相比，原料质量差，铝土矿A／S 低，需要高温高压溶出，这给氧化铝生产带来了困难。

(2)能耗高

由于混联法既有完整的拜耳法系统，又有完整的烧结法系统，流程异常复杂。接踵而来的是能耗很高，就是处理铝硅比约为10的优质矿石，能耗仍高达 38GJ／t 氧化铝，是国外一般拜耳法的3倍多。很显然，随着矿石品位下降，经济的拜耳法比例减少，昂贵的烧结法比例增加，能耗还要增加。

(3)产品质量不高，多为中间状氧化铝

目前国内冶金级氧化铝产品多为中间状氧化铝，产品粒度较细，产品的磨损指数较大，要很好满足现代电解铝工业大型预焙槽的要求，还要加快砂状氧化铝的开发。

(4)产品结构不合理

目前我国氧化铝厂多以生产冶金级氧化铝产品为主，产量达406万t，而非冶金级氧化铝产品的年产量23万t左右，与市场需求相比差距很远。

(5)技术的产业化程度需要进一步提高

这几年，铝行业开发了不少先进技术，但是推广应用的程度还不够，今后要进一步在项目立项、研发和产业化的各个环节加强与生产的结合，提高技术成果的产业化率。

氧化铝冶炼技术的发展方向

(1)加速铝土矿选矿工艺的产业化步伐

铝土矿选矿工艺研究通过“九五”科技攻关，已经完成了工业试验，形成了一套完整的工艺路线，“十五”期间要加快该技术的产业化，并开展铝土矿的反浮选技术研究。

(2)强化和革新现有生产方法

溶出是拜耳法的关键工序。我国现在已经有了3种强化溶出技术：

a、长城铝业公司引进的德国管道化溶出；

b、山西铝厂引进的法国单管预热一高压釜溶出；

c、我国自行开发的管道一停留罐溶出。

应该在总结生产实际效果的基础上，尽快推广应用。

强化熟料烧结过程，如降低烧成温度，改变供料方式，改进窑体结构等，其次是提高溶液浓度，强化湿法各工序。采用各种添加剂，例如沉降絮凝剂、过滤助滤

剂、分解添加剂、溶出添加剂等，可以显着强化生产过程，而且很容易被工业上采用。种子搅拌分解是氧化铝生产中贮存液量最多，时间最长的工序，它的强化必将显着提高工厂的生产能力。(3)加快砂状氧化铝生产技术的攻关，提高我国氧化铝产品质量

我国氧化铝工业由于以一水硬铝石型铝土矿为主要生产原料，致使种分和碳分分解原液的氧化铝浓度高、苛性比值也较高，生产砂状氧化铝的技术难度较大。“ 十五”期间要重点解决铝酸钠溶液分解过程粒子成核控制技术、铝酸钠溶液分解过程产品粒度控制技术、铝酸钠溶液分解过程产品强度控制技术和添加剂强化分解技术等。通过科技攻关，形成一套适合我国砂状氧化铝生产技术。

(4)加快氧化铝技术成果的产业化

加快石灰拜耳法、双流法新技术、间接加热连续脱硅、高效沉降槽、降膜蒸发技术等技术在氧化铝生产过程中的产业化应用，进一步降低生产能耗和生产成本。

2 电解铝生产技术

目前铝全部采用熔盐电解方法生产，其生产设备从较早的单一侧插自焙槽，发展到拥有侧插自焙、上插自焙、预焙槽等各种槽型。

我国已完成了180kA、280kA和320kA的现代化预焙槽的工业试验和产业化。以节能增产和环保达标为中心的技术改进与改造，促进自焙槽生产技术向预焙槽转化，获得了巨大成功。我国已经成为大型预焙槽开发的先进国家。

电解铝所取得的主要技术成绩

(1)大型预焙槽的开发

1992年完成180kA预焙槽工业试验，电流效率达到 93 ％，铝直流电耗达13 800kW·h／t左右，生产工艺技术条件与160kA槽基本相同。

1996年完成了280kA预焙槽工业试验，这一技术已成功地应用于焦作万方铝业集团公司。目前电流效率达到93％以上，铝直流电耗达13 400kW·h/t左右，生产运行平稳。