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[摘 要]文章分析了拜耳法生产氧化铝过程中影响碱耗的相关因素，通过在实际的生产控制过程中减少碱耗，达到公司降本增效的目的。
[关键词] 拜耳法 氧化铝 碱耗
中图分类号：TQ424.27 文献标识码：TQ 文章编号：
前言：拜耳法生产氧化铝的碱耗是指在生产中，实际产出每吨氧化铝所耗用的碱量，一般有两种表达方式，分别是氧化钠（Na2O）和将氧化钠换算成纯碱。它是氧化铝生产中的一项重要技术经济指标。在生产实践中，拜耳法生产氧化铝的直接成本（原燃料费及加工费）中，碱耗是最大物项之一。因此，采取措施降低碱耗对降低生产成本，提高经济效益是十分有利的。
1、氧化铝生产和降低碱耗的一般途径
就基本反应原理看来，要生产的氢氧化铝本身并不消耗苛性碱Na2O，而在高温高压溶出氧化铝的同时，因为苛性碱的碱性非常大，会与几乎所有的非金属或金属性较弱的金属反应生成成分非常复杂的盐类，如水合铝硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠和钛酸钠等等。因此，只要矿石品味不高，或者相关的杂质过高，就会固定的消耗掉相应的苛性碱，一般称之为化学损失，它占到碱耗的85%以上。其他的消耗碱的方式就是机械损失和附着损失，前者在各个工序中都有不同程度存在，后者主要是在赤泥和产品氢氧化铝中存在。
能有效，高效的减少碱耗的最直接的办法就是提高铝土矿的品味或者选用低硅铝土矿，我们在此不予探讨，机械损失也不予讨论。因此，在矿物条件一定的前提下要想降低碱耗，主要是通过减少化学损失，其次是机械损失和附着损失来实现。
2、添加石灰降低碱耗
在国内湿法生产氧化铝主要采用的是一水硬铝石铝土矿，其特点主要是品位低，高硅高铁。减少化学损失的首选办法是添加石灰。所添加石灰的添加量以及添加的方法是直接影响溶出效果和减低碱耗的直接因素。
添加石灰的一般方法是在铝土矿研磨过程中 ，添加一定比例的石灰 ，使配入的石灰量满足与SiO2 反应 ，使溶出过程中的脱硅产物由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钙（3CaO·A12O3·XSiO2·nH20）。使溶出脫硅产物中含碱量下降 ，以达到降低碱耗的目的。石灰添加量是根据硅的含量而定，换算成添加的百分比一般为10%至12%左右。但本文认为应添加一定程度过量的石灰将会更有利于生产，原因有两点：第一，矿石中存在的其他杂质消耗一定量的苛性碱，更多石灰的加入能与杂质反应；第二，生成的钙质赤泥成分有很好的沉降性能，有利于沉降洗涤，进一步降低碱耗。
在溶出一水硬铝石铝土矿时，除了参与脱硅需要的石灰外，如果没有参与钛合物的生成反应的石灰或加入其他添加剂，含钛的矿物可以使氧化铝几乎不能溶出。在矿浆中没有碱金属的化合物如CaO或MgO时，这些钛矿物与铝酸钠溶液的反应很慢，相反有这些化合物存在时反应速度会明显加快，反应生成物是钛酸钙等钛的化合物。反应式为：
TiO2 + Ca（OH）2 → CaTiO3 + H2O
当加入的石灰过量时会造成物料过多，加大了赤泥的量，也不利于生产。综合各种原因，本文认为添加量控制20%至25%。国内有研究认为，添加过量的石灰理论上赤泥中Na20的化学损失趋于零，氧化铝生产的碱耗与铝土矿中的SiO2含量将无直接关系。这样就大大放宽了拜耳法生产对铝土矿铝硅比的限制，使中低品位的铝石矿适应于拜耳法生产工艺。也有研究表明并不能完全使硅进入水化石榴石，而是与水合铝硅酸钠达到一定平衡浓度后共同存在于溶液中。因此，此观点并没有进行可行性试验，其经济性有待考查。
3、对赤泥的沉降洗涤来降低碱耗
沉降工序一般流程是从高压溶出作业区的溶出后槽来的料浆经分离沉降槽进行液固分离后，其溢流用分离溢流泵打至叶滤系统粗液槽内；其底流通过底流泵进入一洗水力混合槽和二洗溢流、控制过滤滤饼混合，进入一洗槽。一洗溢流（生产上称为洗液）及平盘过滤AH洗液通过一洗溢流泵，送往高压溶出稀释槽稀释溶出矿浆；一洗底流通过底流泵进入二洗水力混合槽与三洗溢流混合后进入二洗槽，二洗溢流通过二洗溢流泵，送往一洗槽；二洗底流通过底流泵进入三洗水力混合槽与热水站的热水及赤泥滤液混合后进入三洗槽。三洗溢流通过三洗溢流泵送往二洗槽；三洗底流通过底流泵送往赤泥过滤饲料槽。
分离沉降槽要加入天然和合成絮凝剂，一洗槽、二洗槽需加入合成絮凝剂，赤泥洗涤热水由热水站提供。
经过以上洗涤后的赤泥的含碱率很低，平均为0.23%，要想进一步降低附碱，成本相对要大于收益，所以没有回收的经济效益，一般不再做任何降低碱含量处理即外排。但是本文认为赤泥的外排对环境的影响是需要进行干预的。
4、对产品氢氧化铝的洗涤来降低碱耗
氢氧化铝被分解析出后，跟着料浆被送到平盘过滤机进行分离洗涤过滤。料浆分离洗涤过滤时产出三种滤液。由氢氧化铝料浆布料箱布料以后，首先产出碱浓度较高的母液先后进入母液澄清槽、母液溢流槽、母液储槽后，经母液泵送往分解工序的锥型母液槽；滤饼由含一定碱浓度的弱滤液进行第一次洗涤后，弱滤液碱浓度升高为强滤液，强滤液进入强滤液澄清槽、强滤液溢流槽、强滤液储槽后，经强滤液泵送往沉降工序的一次洗涤槽；经过第一次洗涤后的滤饼再用热水进行第二次洗涤，热水变为一定碱浓度的弱滤液，弱滤液再用于滤饼的第一次洗涤。经过两次洗涤并过滤以后的滤饼含碱率降到 0.01%以下。 附碱相当低并能满足后续生产合格氧化铝的要求。
5、蒸发浓缩对碱耗的影响
前文已提到，要想降低碱耗，就要加大对分解母液的浓缩即蒸发工序的工作。我们知道对赤泥和成品氢氧化铝的洗涤将使用大量的洗水，并造成洗后的料浆的液量大量的增加。同时也降低了料浆即循环母液的苛性碱浓度，要想高效的溶出下一批铝土矿就要对循环母液进行蒸发浓缩，
在一般情况下还要适当添加新的苛性碱以满足循环母液的碱度。目前的许多工厂均采用如下方法流程：合乎要求的循环母液被送到原料工序与新的铝土矿混合，而铝土矿中已经添加了一定量的石灰。
末言：目前国内氧化铝的碱单耗折成98%的纯碱一般在130千克左右，其成本也在300元以上。液碱的生产方法决定了其成本居高不下，对氧化铝的生产成本也将起着很重要的影响，研究和采取更多的措施来降低碱的消耗无疑越来越重要。
参考文献：
李旺兴 氧化铝生产理论与工艺 中南大学出版社
付高峰 程涛 陈宝民 氧化铝生产知识问答 冶金工业出版社
[关键词] 拜耳法 氧化铝 碱耗
中图分类号：TQ424.27 文献标识码：TQ 文章编号：
前言：拜耳法生产氧化铝的碱耗是指在生产中，实际产出每吨氧化铝所耗用的碱量，一般有两种表达方式，分别是氧化钠（Na2O）和将氧化钠换算成纯碱。它是氧化铝生产中的一项重要技术经济指标。在生产实践中，拜耳法生产氧化铝的直接成本（原燃料费及加工费）中，碱耗是最大物项之一。因此，采取措施降低碱耗对降低生产成本，提高经济效益是十分有利的。
1、氧化铝生产和降低碱耗的一般途径
就基本反应原理看来，要生产的氢氧化铝本身并不消耗苛性碱Na2O，而在高温高压溶出氧化铝的同时，因为苛性碱的碱性非常大，会与几乎所有的非金属或金属性较弱的金属反应生成成分非常复杂的盐类，如水合铝硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠和钛酸钠等等。因此，只要矿石品味不高，或者相关的杂质过高，就会固定的消耗掉相应的苛性碱，一般称之为化学损失，它占到碱耗的85%以上。其他的消耗碱的方式就是机械损失和附着损失，前者在各个工序中都有不同程度存在，后者主要是在赤泥和产品氢氧化铝中存在。
能有效，高效的减少碱耗的最直接的办法就是提高铝土矿的品味或者选用低硅铝土矿，我们在此不予探讨，机械损失也不予讨论。因此，在矿物条件一定的前提下要想降低碱耗，主要是通过减少化学损失，其次是机械损失和附着损失来实现。
2、添加石灰降低碱耗
在国内湿法生产氧化铝主要采用的是一水硬铝石铝土矿，其特点主要是品位低，高硅高铁。减少化学损失的首选办法是添加石灰。所添加石灰的添加量以及添加的方法是直接影响溶出效果和减低碱耗的直接因素。
添加石灰的一般方法是在铝土矿研磨过程中 ，添加一定比例的石灰 ，使配入的石灰量满足与SiO2 反应 ，使溶出过程中的脱硅产物由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钙（3CaO·A12O3·XSiO2·nH20）。使溶出脫硅产物中含碱量下降 ，以达到降低碱耗的目的。石灰添加量是根据硅的含量而定，换算成添加的百分比一般为10%至12%左右。但本文认为应添加一定程度过量的石灰将会更有利于生产，原因有两点：第一，矿石中存在的其他杂质消耗一定量的苛性碱，更多石灰的加入能与杂质反应；第二，生成的钙质赤泥成分有很好的沉降性能，有利于沉降洗涤，进一步降低碱耗。
在溶出一水硬铝石铝土矿时，除了参与脱硅需要的石灰外，如果没有参与钛合物的生成反应的石灰或加入其他添加剂，含钛的矿物可以使氧化铝几乎不能溶出。在矿浆中没有碱金属的化合物如CaO或MgO时，这些钛矿物与铝酸钠溶液的反应很慢，相反有这些化合物存在时反应速度会明显加快，反应生成物是钛酸钙等钛的化合物。反应式为：
TiO2 + Ca（OH）2 → CaTiO3 + H2O
当加入的石灰过量时会造成物料过多，加大了赤泥的量，也不利于生产。综合各种原因，本文认为添加量控制20%至25%。国内有研究认为，添加过量的石灰理论上赤泥中Na20的化学损失趋于零，氧化铝生产的碱耗与铝土矿中的SiO2含量将无直接关系。这样就大大放宽了拜耳法生产对铝土矿铝硅比的限制，使中低品位的铝石矿适应于拜耳法生产工艺。也有研究表明并不能完全使硅进入水化石榴石，而是与水合铝硅酸钠达到一定平衡浓度后共同存在于溶液中。因此，此观点并没有进行可行性试验，其经济性有待考查。
3、对赤泥的沉降洗涤来降低碱耗
沉降工序一般流程是从高压溶出作业区的溶出后槽来的料浆经分离沉降槽进行液固分离后，其溢流用分离溢流泵打至叶滤系统粗液槽内；其底流通过底流泵进入一洗水力混合槽和二洗溢流、控制过滤滤饼混合，进入一洗槽。一洗溢流（生产上称为洗液）及平盘过滤AH洗液通过一洗溢流泵，送往高压溶出稀释槽稀释溶出矿浆；一洗底流通过底流泵进入二洗水力混合槽与三洗溢流混合后进入二洗槽，二洗溢流通过二洗溢流泵，送往一洗槽；二洗底流通过底流泵进入三洗水力混合槽与热水站的热水及赤泥滤液混合后进入三洗槽。三洗溢流通过三洗溢流泵送往二洗槽；三洗底流通过底流泵送往赤泥过滤饲料槽。
分离沉降槽要加入天然和合成絮凝剂，一洗槽、二洗槽需加入合成絮凝剂，赤泥洗涤热水由热水站提供。
经过以上洗涤后的赤泥的含碱率很低，平均为0.23%，要想进一步降低附碱，成本相对要大于收益，所以没有回收的经济效益，一般不再做任何降低碱含量处理即外排。但是本文认为赤泥的外排对环境的影响是需要进行干预的。
4、对产品氢氧化铝的洗涤来降低碱耗
氢氧化铝被分解析出后，跟着料浆被送到平盘过滤机进行分离洗涤过滤。料浆分离洗涤过滤时产出三种滤液。由氢氧化铝料浆布料箱布料以后，首先产出碱浓度较高的母液先后进入母液澄清槽、母液溢流槽、母液储槽后，经母液泵送往分解工序的锥型母液槽；滤饼由含一定碱浓度的弱滤液进行第一次洗涤后，弱滤液碱浓度升高为强滤液，强滤液进入强滤液澄清槽、强滤液溢流槽、强滤液储槽后，经强滤液泵送往沉降工序的一次洗涤槽；经过第一次洗涤后的滤饼再用热水进行第二次洗涤，热水变为一定碱浓度的弱滤液，弱滤液再用于滤饼的第一次洗涤。经过两次洗涤并过滤以后的滤饼含碱率降到 0.01%以下。 附碱相当低并能满足后续生产合格氧化铝的要求。
5、蒸发浓缩对碱耗的影响
前文已提到，要想降低碱耗，就要加大对分解母液的浓缩即蒸发工序的工作。我们知道对赤泥和成品氢氧化铝的洗涤将使用大量的洗水，并造成洗后的料浆的液量大量的增加。同时也降低了料浆即循环母液的苛性碱浓度，要想高效的溶出下一批铝土矿就要对循环母液进行蒸发浓缩，
在一般情况下还要适当添加新的苛性碱以满足循环母液的碱度。目前的许多工厂均采用如下方法流程：合乎要求的循环母液被送到原料工序与新的铝土矿混合，而铝土矿中已经添加了一定量的石灰。
末言：目前国内氧化铝的碱单耗折成98%的纯碱一般在130千克左右，其成本也在300元以上。液碱的生产方法决定了其成本居高不下，对氧化铝的生产成本也将起着很重要的影响，研究和采取更多的措施来降低碱的消耗无疑越来越重要。
参考文献：
李旺兴 氧化铝生产理论与工艺 中南大学出版社
付高峰 程涛 陈宝民 氧化铝生产知识问答 冶金工业出版社