raffinering av malmen

det finns ett antal alkaliska, sura och termiska metoder för raffinering av bauxit, lera eller andra malmer för att erhålla aluminiumoxid. Syra-och elektrotermiska processer är i allmänhet antingen för dyra eller producerar inte aluminiumoxid med tillräcklig renhet för kommersiellt bruk. En process som innebär behandling av malm med kalk och läsk används i Kina och Ryssland.

Bayer-processen innefattar fyra steg: matsmältning, förtydligande, nederbörd och kalcinering.

i det första steget mals bauxit, slurried med en lösning av kaustisk soda (natriumhydroxid) och pumpas in i stora trycktankar som kallas digesters, där malmen utsätts för ångvärme och tryck. Natriumhydroxiden reagerar med de aluminösa mineralerna av bauxit för att bilda en mättad lösning av natriumaluminat; olösliga föroreningar, kallad röd lera, förblir i suspension och separeras i klarningssteget.

efter matsmältningen passeras blandningen genom en serie tryckreducerande tankar (kallade avblåsningstankar), där lösningen blinkas till atmosfärstryck. (Ångan som genereras vid blinkning används för att värma den kaustiska lösningen som återgår till matsmältningen.) Nästa steg i processen är att separera den olösliga röda leran från natriumaluminatlösningen. Grovt material (t.ex. strandsand) avlägsnas i råa cykloner som kallas sandfällor. Finare rester avgörs i kratta förtjockningsmedel med tillsats av syntetiska flockningsmedel, och fasta ämnen i förtjockningsöverflödet avlägsnas av tygfilter. Dessa rester tvättas sedan, kombineras och kasseras. Den klargjorda lösningen kyls ytterligare i värmeväxlare, vilket ökar graden av övermättnad av den upplösta aluminiumoxiden och pumpas till höga silolike-utfällare.

betydande mängder aluminiumhydroxidkristaller tillsätts till lösningen i fällarna som sådd för att påskynda kristallseparationen. Frökristallerna lockar andra kristaller och bildar agglomerat; dessa klassificeras i större Produktstorlek och finare material som återvinns som utsäde. Agglomerat av aluminiumhydroxidkristaller i Produktstorlek filtreras, tvättas för att avlägsna innesluten kaustik eller lösning och kalcineras i rotationsugnar eller stationära fluidiserade bäddflaskkalciner vid temperaturer över 960 CCR (1 750 FCR). Fritt vatten och vatten som är kemiskt kombinerat drivs av och lämnar kommersiellt ren aluminiumoxid—eller aluminiumoxid-ett torrt, fint vitt pulver som liknar socker i utseende och konsistens. Det är hälften aluminium och hälften syre i vikt, bundet så fast att varken kemikalier eller värme ensam kan skilja dem.

under andra världskriget utvecklades Alcoa-kombinationsprocessen för bearbetning av malmer av lägre kvalitet som innehåller relativt höga procentandelar kiseldioxid. Mycket kortfattat återvinner denna process aluminiumoxiden som har kombinerats med kiseldioxid under matsmältningsprocessen och har filtrerats ut med den röda leran. Den röda leran kasseras inte utan upphettas med kalksten (kalciumkarbonat) och soda (natriumkarbonat) för att producera en sintrad produkt som innehåller lakbart natriumaluminat. Denna produkt smälts eller lakas ut på ett sätt som liknar det för bauxit att extrahera natriumaluminatet från det olösliga järn -, kalcium-och kiselmaterialet. Uppslamningen fortsätter sedan genom de återstående stegen i Bayer-processen. Avfallsresterna kallas brun lera.

aluminiumoxid som produceras av Bayer-processen är ganska ren och innehåller endast några hundradelar av 1 procent järn och kisel. Den största föroreningen, återstående soda, är närvarande vid nivåer av 0,2 till 0,6 procent. Förutom att vara det primära råmaterialet för att producera metalliskt aluminium är aluminiumoxid i sig en viktig kemikalie. Det används i stor utsträckning inom kemiska, eldfasta material, keramik och petroleumsindustrin (se nedan kemiska föreningar).

raffinering av fyra ton bauxit ger cirka två ton aluminiumoxid. En typisk aluminiumoxidanläggning, som använder Bayer-processen, kan producera 4000 ton aluminiumoxid per dag. Kostnaden för aluminiumoxid kan variera mycket, beroende på anläggningens storlek och effektivitet, på arbetskraftskostnader och omkostnader och på kostnaden för bauxit.