Pašlaik visā pasaulē ir trīs galvenie alumīnija oksīda ražošanas procesi: Bayer process, saķepināšanas process un Bayer{0}}saķepināšanas kombinētais process. Bayer process ieņem dominējošu stāvokli, veidojot vairāk nekā 95% no pasaules alumīnija oksīda ražošanas apjoma. Manā valstī arī ar Bayer procesu ražotā alumīnija oksīda īpatsvars pārsniedz 90 %, un šī proporcija pakāpeniski palielinās.
1.1. Bayer procesa plūsma
Alumīnija oksīda ražošanas pamatprocess, izmantojot Bayer procesu, ietver neapstrādātas rūdas suspensijas sagatavošanu, augstspiediena izskalošanu, izskalotās rūdas suspensijas atšķaidīšanu un sarkano dūņu atdalīšanu un mazgāšanu, sēklu kristālu sadalīšanu, alumīnija hidroksīda atdalīšanu un mazgāšanu, alumīnija hidroksīda kalcinēšanu, mātes šķidruma iztvaicēšanu ar kausētisko karbonātu.
Pēc sasmalcināšanas boksītu samaļ ar kaļķi un sēklu iztvaicēšanas mātes šķidrumu (cirkulējošo mātes šķidrumu), veidojot neapstrādātu rūdas vircu. Pēc tam Al2O3 tiek izskalots no rūdas augstā temperatūrā, iegūstot izskalotu rūdas vircu, kas sastāv no nātrija alumināta šķīduma un nešķīstoša atlikuma (sarkanajiem dubļiem). Suspensiju atšķaida ar sarkano dūņu mazgāšanas šķidrumu un pēc tam nostādināšanas tvertnē atdala nātrija alumināta šķīdumu un sarkanās dūņas. Sarkanie dubļi tiek nomazgāti un novadīti uz sarkano dubļu krājumu. Attīrīto nātrija alumināta šķīdumu sadala, pievienojot alumīnija hidroksīda sēklu kristālus, izgulsnējot alumīnija hidroksīdu. Pēc atdalīšanas no mātes šķīduma alumīnija hidroksīdu mazgā un kalcinē, lai iegūtu gatavo alumīnija oksīdu. Mātes šķidrums un mazgāšanas šķidrums tiek iztvaicēti, koncentrēti un atgriezti, lai izšķīdinātu nākamo boksīta partiju. Mātes šķīduma iztvaikošanas laikā noteikts daudzums Na2CO₃·H2O izkristalizējas un izgulsnējas no mātes šķīduma. Tas tiek atdalīts un kaustizēts ar Ca(OH)₂, veidojot NaOH šķīdumu, kas pēc tam tiek nosūtīts uz slapjo dzirnavām, lai kopā ar iztvaicēto mātes šķidrumu.
1.2. Soda{1}}kaļķa saķepināšanas procesa plūsma
Pirms Bayer procesa alumīnija oksīdu galvenokārt ieguva saķepināšanas ceļā. Tomēr saķepināšanas rezultātā iegūtā gatavā alumīnija oksīda sliktās kvalitātes, sarežģītā procesa un lielā siltuma patēriņa dēļ saķepināšanas metode tika pakāpeniski pārtraukta pēc Bayer procesa parādīšanās.
manas valsts boksīts ir gibsīta monohidrāta tipa ar salīdzinoši zemu kvalitāti. Tāpēc sākumposmā alumīnija oksīda ražošana galvenokārt tika panākta, izmantojot sodas kaļķu saķepināšanas metodi vai Bayer -saķepināšanas kombinēto procesu. Pateicoties tehnoloģiskajiem uzlabojumiem, Bayer process pakāpeniski ir kļuvis dominējošs.
Alumīnija oksīda ražošanai paredzētais nātrija-kaļķu saķepināšanas process galvenokārt ietver izejvielu sagatavošanu, saķepināšanu, klinkera izskalošanu, žāvēšanu, sadalīšanos ar karbonizāciju, kalcinēšanu un sadalīšanās mātes šķīduma iztvaicēšanu.
Izejvielu sagatavošanas posms: Boksīta neapstrādātā milti sastāv no boksīta, kaļķakmens (vai kaļķa), jaunām sodas pelniem (ko izmanto, lai kompensētu sārmu zudumus procesā), pārstrādāta mātes šķīduma un citiem pārstrādātiem materiāliem.
Saķepināšanas stadija: neapstrādātu miltu saķepināšana augstā{0}}temperatūra, lai iegūtu klinkeru, kas galvenokārt satur nātrija aluminātu, nātrija ferītu un kalcija ortosilikātu.
Klinkera izskalošana: nātrija alumināta pārnešana no klinkera šķīdumā, nešķīstošo atlikumu (sarkano dubļu) atdalīšana un mazgāšana.
Desilikācija: nešķīstošu savienojumu atdalīšana no šķīdumā nonākošā silīcija dioksīda, lai iegūtu nātrija alumināta koncentrātu ar augstu -silīcija dioksīda-indeksu.
Sadalīšanās ar karbonizāciju: Nātrija alumināta šķīdums sadalās ar CO2. Izgulsnēto alumīnija hidroksīdu atdala no nātrija karbonāta mātes šķīduma, un alumīnija hidroksīdu mazgā. Daļa šķīduma tiek pakļauta sēklu kristālu sadalīšanai, lai iegūtu kaustiskā sārma šķīdumu, kas nepieciešams noteiktos procesa apstākļos.
Kalcinēšana: alumīnija hidroksīdu kalcinē alumīnija oksīdā.
Sadalīšanās mātes šķidruma iztvaikošana: Iztvaicēšanas laikā tiek noņemts ūdens pārpalikums. Pārstrādāto mātes šķidrumu, kas iegūts pēc iztvaicēšanas, izmanto izejvielu vircas pagatavošanai.
1.3. Bayer-Saķepināšanas kombinētā procesa plūsma
Papildus Bayer procesam un saķepināšanas procesam, Bayer{0}}saķepināšanas kombinētajam procesam arī ir bijusi nozīmīga loma alumīnija oksīda ražošanā manā valstī. Atkarībā no boksīta ķīmiskā sastāva, minerālu sastāva un citiem apstākļiem kombinēto procesu tālāk iedala trīs pamatprocesos: paralēlajā, sērijveida un hibrīdajā. Starp tiem Ķīnas alumīnija oksīda uzņēmumi galvenokārt izmanto hibrīda procesu.
Hibrīdprocess ir metode, kas apvieno sērijveida un paralēlos procesus. Hibrīda procesam sarkano dubļu klinkera alumīnija -silīcija attiecībai jābūt ne mazākai par 2,3. Hibrīdprocesa iekārtu var uzskatīt par sērijveida apstrādes iekārtu un saķepināšanas procesa iekārtu kombināciju. Ražojot daļu alumīnija hidroksīda, izmantojot oglekļa frakcionēšanu, Bayer procesa un saķepināšanas procesa ražošanas jaudu var elastīgi pielāgot.