در حال حاضر، سه فرآیند اصلی برای تولید آلومینا در سرتاسر جهان وجود دارد: فرآیند بایر، فرآیند تف جوشی، و فرآیند ترکیبی پخت-بایر. فرآیند بایر جایگاه غالبی دارد و بیش از 95 درصد از تولید جهانی آلومینا را به خود اختصاص داده است. در کشور من، نسبت آلومینا تولید شده با استفاده از فرآیند بایر نیز بیش از 90 درصد است و این نسبت به تدریج در حال افزایش است.
1.1 جریان فرآیند بایر
فرآیند اصلی تولید آلومینا با استفاده از فرآیند بایر شامل آمادهسازی دوغاب سنگ خام،-آبشویی با فشار بالا، رقیقسازی دوغاب سنگ معدنی شستهشده و جداسازی و شستشوی گل قرمز، تجزیه کریستال بذر، جداسازی و شستشوی هیدروکسید آلومینیوم، کلسینه کردن آلومینیم هیدروکسید و هیدروکسید کربناته آلومینیوم، مونوهیدرات
پس از خرد کردن، بوکسیت با آهک و مشروب مادری تبخیر بذر (مشروبات مادر در گردش) آسیاب می شود تا دوغاب سنگ معدنی خام تشکیل شود. سپس، Al2O3 از سنگ معدن در دمای بالا شسته می شود و دوغاب سنگ معدنی شسته شده متشکل از محلول آلومینات سدیم و باقیمانده نامحلول (گل قرمز) به دست می آید. دوغاب با مایع شستشوی گل قرمز رقیق می شود و سپس محلول آلومینات سدیم و گل قرمز در یک مخزن ته نشینی جدا می شوند. گل قرمز شسته شده و به انبار گل قرمز تخلیه می شود. محلول آلومینات سدیم خالص شده با افزودن کریستال های دانه هیدروکسید آلومینیوم تجزیه می شود و هیدروکسید آلومینیوم را رسوب می دهد. پس از جدا شدن از مشروب مادر، هیدروکسید آلومینیوم شسته و کلسینه می شود تا آلومینا نهایی به دست آید. مشروب مادر و مایع شستشو تبخیر و تغلیظ شده و برگردانده می شود تا دسته بعدی بوکسیت حل شود. در طول تبخیر مشروب مادر، مقدار معینی Na2CO3·H2O متبلور شده و از مشروب مادر رسوب می کند. این محلول با Ca(OH)2 جدا شده و سوزانده می شود تا محلول NaOH تشکیل شود، که سپس همراه با مشروب مادر تبخیر شده به آسیاب مرطوب فرستاده می شود.
1.2 سودا{1}}جریان فرآیند تف جوشی آهک
قبل از فرآیند بایر، آلومینا عمدتاً از طریق تف جوشی به دست می آمد. با این حال، به دلیل کیفیت پایین آلومینا تمام شده تولید شده توسط زینترینگ، فرآیند پیچیده و مصرف گرمای زیاد، روش پخت به تدریج پس از ظهور فرآیند بایر کنار گذاشته شد.
بوکسیت کشور من از نوع گیبسیت مونوهیدرات با عیار نسبتا پایین است. بنابراین، در مراحل اولیه، تولید آلومینا عمدتاً با استفاده از روش پخت آهک سودا یا فرآیند ترکیبی زینترینگ بایر-به دست آمد. با پیشرفت های تکنولوژیکی، فرآیند بایر به تدریج غالب شده است.
فرآیند پخت آهک سودا برای تولید آلومینا عمدتاً شامل تهیه مواد خام، تف جوشی، شستشوی کلینکر، سیلیس زدایی، تجزیه کربناته، کلسینه کردن، و تبخیر مایع مادر تجزیه می شود.
مرحله آماده سازی مواد خام: کنجاله خام بوکسیت شامل بوکسیت، سنگ آهک (یا آهک)، خاکستر سودا جدید (که برای جبران تلفات قلیایی در فرآیند استفاده می شود)، مشروب مادر بازیافت شده و سایر مواد بازیافتی می باشد.
مرحله تف جوشی: پخت{0}در دمای بالا کنجاله خام برای تولید کلینکر که عمدتاً حاوی آلومینات سدیم، فریت سدیم و ارتوسیلیکات کلسیم است.
شستشوی کلینکر: انتقال آلومینات سدیم از کلینکر به محلول، جداسازی و شستشوی باقی مانده های نامحلول (گل قرمز).
سیلیکاسیون: جداسازی ترکیبات نامحلول از سیلیس وارد شده به محلول برای تولید کنسانتره آلومینات سدیم با شاخص-سیلیس-.
تجزیه کربناته: محلول آلومینات سدیم با CO2 تجزیه می شود. هیدروکسید آلومینیوم رسوب شده از مایع کربنات سدیم مادر جدا می شود و هیدروکسید آلومینیوم شسته می شود. بخشی از محلول برای به دست آوردن محلول قلیایی سوزاننده مورد نیاز برای شرایط فرآیند خاص، تحت تجزیه کریستال دانه قرار می گیرد.
کلسینه کردن: هیدروکسید آلومینیوم به آلومینا کلسینه می شود.
تبخیر مشروب مادر تجزیه شده: آب اضافی در طول تبخیر خارج می شود. مشروب مادر بازیافتی که پس از تبخیر به دست می آید برای تهیه دوغاب مواد خام استفاده می شود.
1.3 Bayer-جریان فرآیند ترکیبی تف جوشی
علاوه بر فرآیند بایر و فرآیند پخت، فرآیند ترکیبی پخت{0}}بایر نیز نقش مهمی در تولید آلومینا در کشور من ایفا کرده است. بسته به ترکیب شیمیایی، ترکیب معدنی و سایر شرایط بوکسیت، فرآیند ترکیبی به سه فرآیند اصلی تقسیم میشود: موازی، سری و هیبرید. در میان آنها، شرکت های آلومینای چینی عمدتاً از فرآیند هیبریدی استفاده می کنند.
فرآیند ترکیبی روشی است که فرآیندهای سری و موازی را ترکیب می کند. برای فرآیند ترکیبی نیاز است که نسبت آلومینیوم{1}}کلینکر گل قرمز کمتر از 2.3 نباشد. یک کارخانه فرآیند هیبریدی را می توان ترکیبی از یک کارخانه فرآیند سری و یک کارخانه فرآیند پخت در نظر گرفت. با تولید بخشی از هیدروکسید آلومینیوم از طریق شکنش کربن، ظرفیت تولید فرآیند بایر و فرآیند تف جوشی را می توان به طور انعطاف پذیر تنظیم کرد.