2.鋁的生產(chǎn)工藝流程

鋁在地殼中含量約為8.8%，煉鋁最主要的礦石為鋁土礦，世界上95%以上的氧化鋁都是用鋁土礦生產(chǎn)的。

金屬鋁的生產(chǎn)包括從鋁土礦中生產(chǎn)氧化鋁和氧化鋁電解出鋁錠兩個主要過程，此法一直是生產(chǎn)金屬鋁的唯一方法。生產(chǎn)鋁的工藝流程如圖4-12所示。

(1)氧化鋁的生產(chǎn)。電解鋁對氧化鋁質(zhì)量的要求主要是純度，含氧化鋁應(yīng)大于98.2%，因為氧化鋁純度是影響原鋁質(zhì)量和電解過程的主要因素。若氧化鋁含有比鋁更正電性元素的氧化物，則在電解過程中，這些氧化物將分解并在陰極上析出相應(yīng)元素，使鋁的質(zhì)量降低。

根據(jù)處理原料的不同，需要使用不同的方法提取氧化鋁，工業(yè)上使用的方法有酸法和堿法兩大類，但目前工業(yè)上幾乎全都是采用堿法，其中以拜耳法使用最廣，世界上90%的氧化鋁是用拜耳法生產(chǎn)的，其工藝流程如圖4-13所示。

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁是將破碎、細(xì)磨的鋁土礦粉在堿性溶液中充分溶解成鋁酸鈉溶液，鋁土礦的溶出是在不斷噴人蒸汽加熱和攪拌的壓煮器中進(jìn)行。之后在沉降槽中進(jìn)行洗滌將鋁酸鈉與赤泥分開，將晶種加入分離赤泥后的鋁酸鈉溶液中，并在圓筒形空氣攪拌分解槽中進(jìn)行分解，氫氧化鋁將再進(jìn)入濃縮槽濃縮、分級、過濾。過濾后的氫氧化鋁送到高溫回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行煅燒，煅燒的任務(wù)是將氫氧化鋁完全脫水并制出實際上不吸水的適合電解要求的氧化鋁;

分離后得到分解母液(苛性堿溶液)則送蒸發(fā)站處理。煅燒窯溫為1200℃，消耗大量熱能。拜耳法流程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好，處理優(yōu)質(zhì)鋁土礦時能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要耗能設(shè)備有破碎、磨粉設(shè)備、煮壓器、回轉(zhuǎn)窯及泵，主要能耗為蒸汽、重油、水和電等。

(2)金屬鋁的生產(chǎn)。現(xiàn)代的鋁工業(yè)生產(chǎn)，普遍采用冰晶石一氧化鋁熔融鹽電解法。電解過程在電解槽內(nèi)進(jìn)行，直流電經(jīng)過電解質(zhì)使氧化鋁分解，依靠電流的焦耳熱維持電解溫度為1223～1243K。電解產(chǎn)物在陽極上是氧，陰極上是液體鋁，氧使碳陽極氧化而析出CO2和CO氣體。鋁液用真空機(jī)抽出，經(jīng)過凈化澄清后澆鑄成純度為99.5%～99.7%的鋁錠，之后進(jìn)行各種方式的深加工制成各種鋁制品。

鋁的生產(chǎn)過程中，對電解質(zhì)的特性、槽電壓等參數(shù)的控制是很重要的，它直接影響到電解鋁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電解鋁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表4-1。