提高氫氧化鋁白度、降低氫氧化鋁中氧化鈉含量的研究

馮延磊，曹國楚， 馬 昕

(河南能源義煤公司義翔鋁業，河南 三門峽 472435)

提高氫氧化鋁白度、降低氫氧化鋁中氧化鈉含量的研究

馮延磊，曹國楚， 馬 昕

(河南能源義煤公司義翔鋁業，河南 三門峽 472435)

分析了某氧化鋁廠生產的氫氧化鋁白度和氫氧化鋁中氧化鈉含量的現狀，找到了影響氫氧化鋁白度和氫氧化鋁中氧化鈉含量的因素，通過采取相應措施對現有工藝和控制條件進行優化，最終取得較好效果。

氫氧化鋁；白度；氧化鈉；晶格堿

某氧化鋁廠氧化鋁產能50萬t/a，其中有一條10萬噸生產線和一條40萬噸生產線，兩條生產線均采用強化拜耳法生產工藝，所用礦石為當地一水硬鋁石。此前以生產冶金級氧化鋁為主，但由于規模小、成本高，和同行業比冶金級氧化鋁無競爭優勢，為提高經濟效益，公司提出了10萬噸生產線以生產高白、低鈉化學級氫氧化鋁為主的產品結構轉型方案，通過采取相應措施對現有工藝進行優化，最終取得較好效果。下文對其提高氫氧化鋁白度、降低氫氧化鋁中氧化鈉含量的措施進行分析。

1 提高氫氧化鋁白度

1．1 現狀分析

某氧化鋁廠10萬噸生產線生產的氫氧化鋁白度僅64%，遠未達到化學級白度85%以上的要求，為了搞清氫氧化鋁白度低的原因，通過收集生產運行數據、察看生產現場、原料中間物料及氫氧化鋁產品取樣分析，基本確定，生產流程中的TOC(有機物)和草酸根的濃度較高，對生產的危害主要有：①降低分解速率和氧化鋁產出率；②不利于分解產物氫氧化鋁的沉降、過濾和分級；③種分槽內產生大量泡沫；④加速分解槽內氫氧化鋁結疤；⑤溶液帶顏色直至黑褐色，分解產物氫氧化鋁的白度降低，影響了產品的銷售。對氧化鋁生產流程中固相及液相的有機物進行分析，結果如表1和表2所示。

表1 生產中流程中固相有機物分析 %

表2 生產流程中液相分析 g/L

由表1可知，該廠所用的礦石有機物含量較高，屬于高有機物礦石，礦石中TOC最高含量為0.595%，硫的含量也較高。液相中的TOC和草酸根較高。該廠鋁土礦主要產于三門峽地區，此地區煤層豐富、礦石中有機物含量高，同時該廠沒有自采礦，全部為外購礦，礦石來源不穩定，工廠投產至今已有12年，流程中有機物逐步累積，近幾年也沒有進行排鹽，有機物隨母液循環累積加快。

1．2 采取措施

1.2.1 兩條生產線隔離，不斷稀釋10萬噸生產線有機物

受供礦條件限制，從供礦源頭控制有機物進入系統難于實現，因此確定采用把10萬噸生產線與40萬噸/年生產線隔離的辦法來處理有機物。

40萬噸生產線生產非冶金級氧化鋁，10萬噸生產線生產高白、低鈉化學級氫氧化鋁，生產系統全部補堿補入小生產線，再通過10萬噸生產線的分解母液向40萬噸生產線補堿，實現兩系統平衡。10萬噸生產線通過補入新堿使系統的機物降低，含有機物的分解母液分流一部分給40萬噸生產線補堿，40萬噸生產線產品經焙燒可以燒掉有機物。調整補堿方式后系統液量和相關的工藝參數調整如下：

表3 改動前后10萬噸系統相關參數工藝參數

注：改動后原礦漿固含增加量約為8g/L；10萬噸生產線向40萬噸生產線補送分解母液量為27m3/h。

1.2.2 添加氧化劑，氧化掉系統中有機物

氧化劑在10萬噸生產線的溶出系統加入，將長鏈有機物氧化為短鏈有機物，隨赤泥排出；同時也可以將硫氧化，減少產品中的硫及鐵的含量。

安全注意事項：在加氧化劑之前，檢查并保證溶出系統不凝性氣體排放管道暢通；在溶出作業區不得吸煙，不得在密閉的空間動焊。

1．3 取得效果

由于兩條生產線隔離時間須2個月，10萬噸生產線通過先加1個月氧化劑后，氫氧化鋁白度由64%提高至76%，然后兩條生產線隔離后25天內氫氧化鋁白度提高到了85%，達到了預期目的。

2 降低氫氧化鋁中氧化鈉含量

2．1 現狀分析

高溫α-氧化鋁是化學級氫氧化鋁的重要用途之一，占總用量的25%～30%[1]，其主要用途：①電子工業集成電路基片、封裝材料、電路板、電子插件；②電氣工業高壓絕緣器；③汽車和飛機內燃用的火花塞；④耐磨陶瓷器件(爐心管、泵等)；⑤高級耐火材料。氧化鈉含量是衡量高溫α-氧化鋁品級的重要技術指標之一，高溫α-氧化鋁中氧化鈉來自其原料氫氧化鋁，因此降低氫氧化鋁中氧化鈉含量對該氧化鋁廠產品結構調整有著極其重要的意義。

氫氧化鋁中氧化鈉含量有三種：①晶格堿，水無法洗去；②硅酸鈉結合堿，此部分堿含量極少，主要由精液脫硅指數決定；③AH附堿，主要由平盤的洗滌效果決定。此前該氧化鋁廠10萬噸生產線生產的氫氧化鋁中氧化鈉含量為0.18%，在同行業中處于較好水平，但和≤0.1%的低鈉氫氧化鋁標準還有一定差距。其中硅酸鈉結合堿0.0033%、附堿0.023%、晶格堿0.1537%，因此：①晶格堿0.135%是影響氫氧化鋁中氧化鈉含量的主要因素；②附堿0.02%是影響氫氧化鋁中氧化鈉含量的重要因素。

2．2 采取措施

2.2.1 降低氫氧化中晶格堿

晶格堿的形成機理：鋁酸鈉溶液分解過快時，會導致析出的細小晶粒來不及長大，便同其它小晶粒附聚在一起產生結晶不完善的結合體，其中就形成了許多空隙，這些空隙會包裹大量溶液中游離的堿，即結晶堿，從而使氫氧化鋁中鈉的含量大大增加。因此要降低產品中的鈉含量，首先要控制好鋁酸鈉溶液的分解速度，使氫氧化鋁在晶核的基礎上慢慢長大，形成結晶完善的產品。

影響氫氧化鋁中晶格堿含量主要因素：分解溫度、分解時間、精液NK、種子量等。

(1)溫度影響：在種子量相同的情況下，分解初溫越高，鋁酸鈉溶液穩定性越強，進行分解誘導期越長，氫氧化鋁結晶越完善，氫氧化鋁中氧化鈉含量越低。

(2)分解時間：分解時間越長，氫氧化鋁結晶越完善，氫氧化鋁中氧化鈉含量有降低趨勢。

(3)精液NK、ak影響：精液NK、ak越高，進行分解誘導期越長，分解速度越慢，氫氧化鋁結晶越完善，氫氧化鋁中氧化鈉含量越低。

為降低結晶堿，10萬噸生產線分解溫度首槽溫度由62℃提高至65℃；分解體積由15000m3提高至16000m3以上，分解時間延長4小時；溶出ak由1.44提高至1.48，精液ak相應由1.51提高1.56；分解前期分解速度較快為延緩分解速度，中間降溫由原從3#分解槽開始中間降溫現改4#槽開始中間降溫。

為減少因提高分解溫度、精液ak對分解率的影響，采取對工藝流程進行技改，將強濾液由原來進蒸發原液現改為進分解首槽，相當稀釋分解濃度，既提高了分解率又延緩分解初期分解速度，降低了結晶堿。

2.2.2 降低氫氧化鋁附堿

10萬噸生產線所用平盤為40m2，下料量40～50m3/h，洗滌水量13m3/h，氫鋁附堿平均0.023%，洗滌水量增加到18m3/h，氫鋁附堿降至0.015%。

2．3 取得效果

通過應用以上兩個措施，3個月的調整，10萬噸生產線氫氧化鋁中氧化鈉含量0.09%，其中硅酸鈉結合堿0.0033%、附堿0.015%、晶格堿0.0717%，達到了低鈉氫氧化鋁的標準。

3 結語

通過對某氧化鋁廠生產的氫氧化鋁白度和氫氧化鋁中氧化鈉含量的現狀進行分析，采取相應措施對現有工藝和控制條件進行優化，10萬噸生產線氫氧化鋁白度由64%提高至85%、氫氧化鋁中氧化鈉含量由0.18%降至0.09%，達到了化學品氫氧化鋁的指標要求，從而為同行業從業者提供一些借鑒。

[1] 王 玉，郭東峰.低鈉氧化鋁的研制及條件控制[J].輕金屬.2000(6)：26-27.

2017-09-25

馮延磊(1981—)，工程師，本科，主要從事氧化鋁生產工藝研究工作，供職于河南能源義煤公司義翔鋁業。

TQ133.1

A

1008-021X(2017)22-0029-02

(本文文獻格式：馮延磊，曹國楚，馬昕.提高氫氧化鋁白度、降低氫氧化鋁中氧化鈉含量的研究[J].山東化工，2017，46(22)：29-30.)