用于处理高硅的铝土矿,将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料,在回转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(Na2O·Fe2O3、原硅酸钙(2CaO·SiO2)和钛酸钠(CaO·TiO2)成的熟料。然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。如果溶出条件控制适当,原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应,而与钛酸钙、Fe2O3·H2O 等组成赤泥排出。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程,SiO2O形成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(62x)H2O沉淀(其中x≈0.1),使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液,和加入晶种搅拌,得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。

碱石灰烧结法的主要化学反应如下:

烧结:

Al2O3Na2CO3─→Na2O·Al2O3CO2

Fe2O3Na2CO3─→Na2O·Fe2O3CO2

SiO22CaCO3─→2CaO·SiO22CO2

TiO2CaCO3─→CaO·TiO2CO2

熟料溶出:

Na2O·Al2O34H2O─→2NaAl(OH)4(溶解)

Na2O·Fe2O32H2O─→Fe2O3·H2O↓2NaOH(水解)

脱硅:

1.7 Na2SiO32NaAl(OH)4─→Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O↓3.4NaOH

3 Ca(OH)22NaAl(OH)4x Na2SiO3─→ 3CaO·Al2O3·x SiO2·(6x)H2O↓2(1x)NaOH

分解:

2NaOHCO2─→Na2CO3H2O

NaAl(OH)4─→Al(OH)3↓NaOH

中国碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就是:在熟料烧成中采用低碱比配方,在熟料溶出工艺中采用二段磨料和低分子比溶液,以抑制溶出时的副反应损失,使熟料中Na2OAl2O3的溶出率分别达到9496%和9294%。Al2O3的总回收率约90%,每吨氧化铝的Na2CO3的消耗量约95公斤。碱石灰烧结法可以处理拜耳法不能经济地利用的低品位矿石,其铝硅比可低至3.5,原料的综合利用较好,有其特色。