郭懷勝

（中國(guó)鋁業(yè)山東分公司氧化鋁廠，山東 淄博 255065）

促進(jìn)砂狀氧化鋁生產(chǎn)的工藝措施

郭懷勝

（中國(guó)鋁業(yè)山東分公司氧化鋁廠，山東 淄博 255065）

在砂狀氧化鋁生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的一段法分解工藝是以滿(mǎn)足產(chǎn)品的化學(xué)質(zhì)量為原則，改進(jìn)后的一段法在滿(mǎn)足產(chǎn)品化學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，提高了產(chǎn)品的粒度。美鋁二段法分解工藝改進(jìn)了旋流分級(jí)和加入種子的方式，在此基礎(chǔ)上瑞鋁二段法同時(shí)強(qiáng)化了附聚工藝，二段法提高了分解工序能力。通過(guò)產(chǎn)品分級(jí)、添加結(jié)晶助劑、制備新細(xì)種子、結(jié)晶析鹽及控制有機(jī)物等措施，進(jìn)一步促進(jìn)或完善了砂狀氧化鋁生產(chǎn)。

砂狀氧化鋁；分解工藝；一段法；二段法

1 前言

隨著我國(guó)電解工業(yè)的發(fā)展，大型預(yù)焙電解槽生產(chǎn)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，要求原料氧化鋁具有良好的流動(dòng)性、耐磨性和在電解質(zhì)中的溶解性，具有較大的比表面積，粗的粒度且粒度分布集中等。電解工藝的這些變化與發(fā)展，對(duì)氧化鋁的分解工序提出了更高的要求，不僅要保持較高的分解率和槽產(chǎn)能，還要生產(chǎn)出滿(mǎn)足要求的砂狀氧化鋁產(chǎn)品。

2 分解工藝流程的幾種形式

拜耳法氧化鋁生產(chǎn)，其分解工藝因礦石和對(duì)產(chǎn)品的要求不同而不同。山東省內(nèi)的多家氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)分解工藝主要是以三水型鋁土礦為原料的生產(chǎn)工藝，其在工藝流程的形式上總體分為一段法和二段法。

2.1 一段法生產(chǎn)工藝流程

一段法分解又分為兩種形式，即傳統(tǒng)的一段法分解工藝和改進(jìn)后的一段法分解工藝。

1）傳統(tǒng)的一段法分解工藝流程是分解工藝流程的基本形式。此法在設(shè)計(jì)之初并沒(méi)有過(guò)多地考慮產(chǎn)品的物理性能，其工藝流程主要是以滿(mǎn)足產(chǎn)品的化學(xué)質(zhì)量為原則，在此條件下追求更高的分解率和槽產(chǎn)能。傳統(tǒng)的一段法分解工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 傳統(tǒng)的一段法分解工藝流程

2）改進(jìn)后的一段法分解工藝流程只是改進(jìn)或增設(shè)了產(chǎn)品的粗細(xì)分級(jí)流程，使細(xì)物料返回流程做種子，而分級(jí)出來(lái)的粗物料成為產(chǎn)品。對(duì)工藝流程的這一改進(jìn)，一方面使得產(chǎn)品的粒級(jí)得到提高，滿(mǎn)足了部分客戶(hù)的要求，另一方面也提高了分解所需種子的活性，改善了分解指標(biāo)?，F(xiàn)在某些企業(yè)仍然選用一段法工藝流程，通過(guò)適當(dāng)提高分解首溫，再配以中間降溫工藝，生產(chǎn)出滿(mǎn)足要求的砂狀氧化鋁產(chǎn)品，只是分解精液濃度和分解率相對(duì)較低。某公司在分解精液氧化鋁濃度95～110 g/L、分解率47％～50％的情況下，近幾年的砂狀率年均都保持在85.5％以上。改進(jìn)后的一段法分解工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 改進(jìn)后的一段法分解工藝流程

2.2 二段法生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)分解工藝原理，結(jié)合國(guó)外砂狀氧化鋁生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，在一段分解的基礎(chǔ)上提出并實(shí)施了二段分解法。二段法是當(dāng)前以三水鋁石為原料生產(chǎn)氧化鋁的主要方法。又因?yàn)榇址N子的加入方式不同，二段法又分為美鋁二段法和瑞鋁二段法。

1）美鋁二段法特點(diǎn)是濃度低、粒度粗、產(chǎn)出率低、磨損指數(shù)好，工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 美鋁二段法工藝流程

2）瑞鋁二段法實(shí)為改進(jìn)的“美鋁二段法”，兩者的主要區(qū)別在于種子不再加入首槽，從而改善附聚效果。此工藝產(chǎn)品粒度較粗，產(chǎn)出率也有一定的提高。目前許多生產(chǎn)企業(yè)均采用此工藝流程。瑞鋁二段法工藝流程見(jiàn)圖4。

二段法的特點(diǎn)是分解流程復(fù)雜，分解原液濃度相對(duì)較高，產(chǎn)出率高，同時(shí)又能生產(chǎn)出砂狀氧化鋁產(chǎn)品。21世紀(jì)初建成投產(chǎn)的幾家利用國(guó)外進(jìn)口三水礦生產(chǎn)氧化鋁的廠家多是采用二段法。某公司采用二段法工藝流程，在精液氧化鋁濃度為145～165 g/L，分解率53％～56％的情況下，近幾年的砂狀率年均都保持在86％以上。山東鋁業(yè)公司近幾年也將一段法逐步改進(jìn)為二段法，并取得了很好效果。

圖4 瑞鋁二段法工藝流程

3 促進(jìn)砂狀氧化鋁生產(chǎn)的其他措施

3.1 產(chǎn)品分級(jí)

在分解的最后階段，分解槽中的氫氧化鋁粒度是大小不同的。因此通過(guò)分級(jí)，可以使粒度粗的氫氧化鋁作為產(chǎn)品，將粒度細(xì)的氫氧化鋁再返回分解流程作為種子。現(xiàn)在多數(shù)氧化鋁生產(chǎn)廠家已普遍采用這種分級(jí)手段，一般選用旋流器為分級(jí)設(shè)備，再結(jié)合過(guò)濾機(jī)進(jìn)行液固分離。

3.2 添加結(jié)晶助劑

添加結(jié)晶助劑有利于產(chǎn)品的結(jié)晶長(zhǎng)大?，F(xiàn)在，幾個(gè)廠家已經(jīng)開(kāi)展了不同程度的添加結(jié)晶助劑的試驗(yàn)，并取得了一定的效果。通過(guò)進(jìn)一步摸索和完善，可以促進(jìn)分解工藝的改進(jìn)，對(duì)提高產(chǎn)能、滿(mǎn)足砂狀氧化鋁產(chǎn)品的需求。

3.3 制備細(xì)種子

新沉淀出來(lái)的氫氧化鋁的活性比經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期循環(huán)的氫氧化鋁的活性大很多；粒度細(xì)、比表面積大的氫氧化鋁的活性遠(yuǎn)大于顆粒粗大、結(jié)晶完整的氫氧化鋁。在添加晶種數(shù)量一定的情況下，應(yīng)盡量選用粒度細(xì)的新沉淀出來(lái)的晶種。為此，制備并添加新細(xì)種子是改善分解工藝的有效措施?，F(xiàn)在，在此方面所做的工作還不夠，最大的障礙在于制備環(huán)節(jié)的成本較高，有待尋找突破。

3.4 流程中碳酸堿的苛化

苛化的基本原理是[1]：

由于隨原材料的帶入和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)二氧化碳的吸收，使流程中的碳酸鈉不斷增加，對(duì)分解工藝產(chǎn)生重要影響，因此加強(qiáng)流程中碳酸堿的苛化有重要意義。某企業(yè)對(duì)流程碳酸堿的苛化主要采取兩種方式，其一是提高蒸發(fā)濃度，使碳酸堿結(jié)晶排除，然后再苛化或送燒結(jié)法系統(tǒng)；其二是對(duì)赤泥洗液添加石灰乳實(shí)施苛化（關(guān)鍵是選擇濃度適宜的赤泥洗液，及對(duì)苛化溫度、苛化時(shí)間、石灰乳添加量等的控制）。這兩種方法都取得了很好的效果。蒸發(fā)結(jié)晶析鹽工藝流程見(jiàn)圖5。

圖5 蒸發(fā)結(jié)晶析鹽工藝流程

3.5 控制有機(jī)物的影響

有機(jī)物（草酸鹽）等雜質(zhì)含量對(duì)砂狀氧化鋁的形成及分解率等都有影響。它們主要隨原材物料進(jìn)入流程，現(xiàn)在的排除渠道主要是隨赤泥排掉。當(dāng)進(jìn)出不平衡時(shí)，就會(huì)造成草酸鹽的累積，這對(duì)晶粒長(zhǎng)大、晶間堿的控制非常不利。某企業(yè)通過(guò)利用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，在使大量的碳酸堿結(jié)晶析出的同時(shí)，帶動(dòng)了有機(jī)物的排除，取得了較明顯的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電解工業(yè)的發(fā)展，分解工藝經(jīng)歷了從一段法到二段法的轉(zhuǎn)變。一段法流程簡(jiǎn)單，適宜于粉狀氧化鋁生產(chǎn)，但在適當(dāng)犧牲分解率和產(chǎn)出率的情況下也能生產(chǎn)砂狀氧化鋁；二段法流程復(fù)雜，但產(chǎn)品粒度較粗且分解率和產(chǎn)出率較高。今后，應(yīng)進(jìn)一步加大分解工藝輔助措施的研究，進(jìn)一步改進(jìn)和完善分解工藝，促進(jìn)工藝指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化。

[1]楊重愚.氧化鋁生產(chǎn)工藝學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1982.

Process Measures of Promoting Sandy Alumina Production

GUO Huai-sheng
（The Alumina Factory of CHALCO Shandong Branch,Zibo 255065,China）

In the production of sandy alumina,the principle of traditional one-step decomposition process is based on the quality of the product,the improved one-step decomposition process is not only able to meet quality of product but also benefit for improving the particle size of product.Two-step decomposition of American improving the classification process and changing the way of adding seed,hereby，Two-step decomposition of Switzerland strengthening the agglomeration process,it’s help for improving the ability of the decomposition process.Through product classification,adding crystalline additives,preparation of new small seeds,crystalline salt,and control of organic matter and other measures,the sandy alumina production was promoted and improved further.

sandy alumina;decomposition process;one-step decomposition;two-step decomposition

TF821

B

1004-4620（2011）04-0019-02

2011-03-14

郭懷勝，男，1963年生，中國(guó)鋁業(yè)山東分公司氧化鋁廠工程師，從事氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)工作。