Momenteel zijn er wereldwijd drie hoofdprocessen voor de productie van aluminiumoxide: het Bayer-proces, het sinterproces en het Bayer- gecombineerde sinterproces. Het Bayer-proces heeft een dominante positie en is goed voor meer dan 95% van de mondiale productie van aluminiumoxide. In mijn land bedraagt het aandeel aluminiumoxide dat volgens het Bayer-proces wordt geproduceerd ook meer dan 90%, en dit aandeel neemt geleidelijk toe.
1.1 Bayer-processtroom
Het basisproces van de productie van aluminiumoxide met behulp van het Bayer-proces omvat de bereiding van ruwe ertsslurry, uitloging onder hoge- druk, verdunning van de uitgeloogde ertsslurry en scheiding en wassen van rode modder, ontleding van zaadkristallen, scheiding en wassen van aluminiumhydroxide, calcinering van aluminiumhydroxide, verdamping van de moederloog en causticisatie met natriumcarbonaatmonohydraat.
Na het breken wordt het bauxiet gemalen met kalk en moederloog die door verdamping van het zaad (circulerende moederloog) ontstaat, zodat een ruwe ertsslurry ontstaat. Vervolgens wordt Al2O3 bij hoge temperatuur uit het erts uitgeloogd, waardoor een uitgeloogde ertsslurry ontstaat die bestaat uit een natriumaluminaatoplossing en een onoplosbaar residu (rode modder). De slurry wordt verdund met rode modderwasvloeistof en vervolgens worden de natriumaluminaatoplossing en rode modder gescheiden in een bezinktank. De rode modder wordt gewassen en afgevoerd naar een rode moddervoorraad. De gezuiverde natriumaluminaatoplossing wordt ontleed door toevoeging van aluminiumhydroxide-entkristallen, waarbij aluminiumhydroxide neerslaat. Na scheiding van de moederloog wordt het aluminiumhydroxide gewassen en gecalcineerd om het gerede aluminiumoxide te verkrijgen. De moederloog en de wasvloeistof worden verdampt en geconcentreerd en teruggevoerd om de volgende batch bauxiet op te lossen. Tijdens het verdampen van de moederloog kristalliseert een bepaalde hoeveelheid Na2CO₃·H2O uit de moederloog en slaat deze neer. Dit wordt gescheiden en geloogd met Ca(OH)2 om een NaOH-oplossing te vormen, die vervolgens samen met de verdampte moederloog naar de natte molen wordt gestuurd om te worden gemengd.
1.2 Soda-kalk-sinterprocesstroom
Vóór het Bayer-proces werd aluminiumoxide voornamelijk verkregen door sinteren. Vanwege de slechte kwaliteit van het afgewerkte aluminiumoxide dat door sinteren wordt geproduceerd, het complexe proces en het hoge warmteverbruik, werd de sintermethode echter geleidelijk afgebouwd na de komst van het Bayer-proces.
Het bauxiet van mijn land is van het monohydraatgibbsiettype, met een relatief lage kwaliteit. Daarom werd de productie van aluminiumoxide in de beginfase voornamelijk bereikt met behulp van de natronkalksintermethode of het gecombineerde sinterproces van Bayer-. Met technologische verbeteringen is het Bayer-proces geleidelijk dominant geworden.
Het natronkalk-sinterproces voor de productie van aluminiumoxide omvat voornamelijk de voorbereiding van grondstoffen, sinteren, uitlogen van klinkers, desilicatie, ontleding van carbonatatie, calcinatie en verdamping van de ontledingsmoederloog.
Bereidingsfase van grondstoffen: Het ruwe bauxietmeel bestaat uit bauxiet, kalksteen (of kalk), nieuwe natriumcarbonaat (gebruikt om alkaliverliezen tijdens het proces te compenseren), gerecyclede moederloog en andere gerecyclede materialen.
Sinterfase: Sinteren op hoge- temperatuur van het rauwe meel om klinker te produceren die voornamelijk natriumaluminaat, natriumferriet en calciumorthosilicaat bevat.
Klinkeruitloging: Natriumaluminaat uit de klinker overbrengen in een oplossing, onoplosbare resten scheiden en wassen (rode modder).
Desilicatie: het scheiden van onoplosbare verbindingen van het silica dat de oplossing binnengaat om een natriumaluminaatconcentraat met een hoge-silica-index te produceren.
Ontleding van carbonatatie: Natriumaluminaatoplossing wordt ontleed met CO2. Het neergeslagen aluminiumhydroxide wordt gescheiden van de natriumcarbonaatmoederloog en het aluminiumhydroxide wordt gewassen. Een deel van de oplossing ondergaat entkristalontleding om een bijtende alkalioplossing te verkrijgen die vereist is voor bepaalde procesomstandigheden.
Calcineren: Aluminiumhydroxide wordt gecalcineerd tot aluminiumoxide.
Verdamping van de ontledingsmoederloog: Overtollig water wordt tijdens de verdamping verwijderd. De gerecycleerde moederloog die na verdamping wordt verkregen, wordt gebruikt om grondstoffenslurry te bereiden.
1.3 Bayer-Gecombineerde processtroom sinteren
Naast het Bayer-proces en het sinterproces heeft het Bayer-gecombineerde sinterproces ook een belangrijke rol gespeeld bij de productie van aluminiumoxide in mijn land. Afhankelijk van de chemische samenstelling, minerale samenstelling en andere omstandigheden van bauxiet, wordt het gecombineerde proces verder onderverdeeld in drie basisprocessen: parallel, serieel en hybride. Onder hen gebruiken Chinese aluminiumoxidebedrijven voornamelijk het hybride proces.
Het hybride proces is een methode die serie- en parallelle processen combineert. Voor het hybride proces moet de aluminium-siliciumverhouding van de rode modderklinker niet minder zijn dan 2,3. Een hybride procesinstallatie kan worden beschouwd als een combinatie van een serieprocesinstallatie en een sinterprocesinstallatie. Door een portie aluminiumhydroxide te produceren via koolstoffractionering kan de productiecapaciteit van het Bayer-proces en het sinterproces flexibel worden aangepast.