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石灰拜尔法是生产氧化铝的一种新工艺，目前在国内一些采用管道化溶出技术的大型氧化铝厂得到应用。该工艺的主要技术特点是：通过在溶出过程中添加过量的石灰和石灰乳，从而大幅度降低溶出赤泥的N/S,使中低品位铝土矿中SiO2的含量与生产碱耗无直接关系而更适合于拜尔法生产。

        我国的铝土矿绝大部分为一水硬铝石型，具有矿石结构致密、硬度大、晶格稳定且含硅量高等特点，是拜尔法中溶出性能最差的铝土矿类型。据初步统计，在我国已探明的铝土矿储量中，A/S>10矿石仅占10%，A/S在7—10的矿石占20%，A/S在4—7的矿石占60%以上，A/S在2.6—4.0的矿石占10%。由于国内铝土矿高铝、高硅、低铝硅比的特点，决定了我国的氧化铝生产只能采用工艺流程复杂、能耗成本较高的混联法生产工艺。而国外大多数铝土矿为三水铝石、一水软铝石型，特点是铝低、硅低、A/S高，因此氧化铝工艺普遍以较经济的低温拜尔法为主。下面我们以国内一水硬铝石管道化溶出技术应用最为广泛的中铝河南分公司为例，来简要阐述石灰拜尔法工业生产中存在的一些突出问题及相应对策。



1. 石灰拜尔法生产氧化铝的理论探讨



       石灰拜尔法通过在铝土矿的溶出过程中配入的石灰两除满足与SiO2反应外，还使溶出过程中的脱硅产物部分或全部有方钠石型的含水铝硅酸钠转变为水化石榴石型的含水铝硅酸钠更轻易在加热管壁生成则是在Ca(OH) 2表面先生成铝酸钙，然后液相中的SiO2再和铝酸钙发生反应，生产结构紧密地水化石榴石。由于水化石榴石比表小、粘附性差，所以大量进入赤泥并不会形成结疤。同时，随着石灰量的增加，降低了硅矿物的结疤速率。这主要是因为在矿浆及溶出条件下，水化石榴石的SiO2平衡浓度远比水合铝硅酸钠小，并且水化石榴石的生成反应快，轻易达到平衡，所以在矿浆加热过程中优先生成，且随着石灰量的增加而增大。因此，水合铝硅酸钠的结疤程度和速度会明显减慢。



     在一水硬铝石矿的溶出条件下，氧化铝生产的碱耗与铝土矿中的SiO2含量无直接关系。这样一来，拜尔法生产氧化铝所需求的铝土矿A/S的限制就可以放宽，适应了我国中低品位一水硬铝石矿进行拜尔法生产的需要。



   在石灰拜尔法生产条件下，赤泥中N/S的重量比，随着石灰或石灰乳添加量的增加而减少，在溶出SiO2含量较高的铝土矿时，适当地多加石灰，氧化铝溶出率并不明显下降，但必须保证石灰和石灰乳中CaO的有效质量和含量。因此，根据矿石条件的不同，选择最佳的石灰添加量及添加方式是非常必要的。



2. 石灰拜尔法工业生产中存在问题



       石灰石欠烧时分解率达不到生产要求，会矿浆磨制系统，温度大约在90℃就会发生反苛化反应。有研究指出，对Nk=233g/l工业铝酸钠溶液，温度升高到215℃，保温半小时，反苛化反应既进行完毕。同时，由于未完全分解的石灰石进入格子磨与高铝矿石一起磨制，占用了一定的磨矿能力，给原矿浆制备增加了相关的设备能耗。



石灰石煅烧不够充分时，碱耗增大；过烧，则其化学反应能力降低，即活性降低，影响溶出率，造成矿石消耗增加。因此，提高石灰质量，增加其活性具有重要的意义。



在石灰配量增加后怎样保证原矿浆的固含及细度，也是石灰拜尔法能否正常生产的要害。



     另外，管道化溶出装置结疤较快时，会严重影响溶出反应温度的提高，造成溶出指标下降、设备运行周期缩短、工作劳动量加大等一系列问题的产生。



3. 石灰拜尔法工业生产应采取的措施



      石灰拜尔法工业生产中，可以采取以下几种生产措施：（1）提高石灰烧成质量；（2）提高管道化各段温度；（3）控制好预脱硅效率；（4）分段停留脱硅等。



      石灰质量除与石灰石本身的质量有关外，还与生产石灰的工艺条件有关，目前在国内氧化铝企业，石灰石的生产主要是采用竖式石灰炉，其特点是：设备大型化，石灰产量大幅提高，资源利用率高，可以降低石灰石供矿成本，反苛化率低，降低碱耗，残留CO2量少。竖式石灰炉采用富氧燃烧技术、定期活动煅烧带等措施，均会对提高石灰烧成质量产生积极的影响。



     改变石灰的添加方式，主要是将目前普遍采用的格子磨添加固体石灰改为添加石灰乳，将石灰消化成190g/l左右浓度的石灰乳，采用苛化液、母液及中间液化灰，当三种液体按一定比例混合后，碱液Nk浓度在适当范围时，即不会冲淡循环碱液，又提高了原矿浆的ak，可以最大限度的提高磨机的产能。原矿浆细度再用二段球磨机漩流器组成二段磨闭路流程，可以保证产出矿浆的生产技术指标。