初探拜耳法原礦漿磨礦效果的控制

羅德志

摘 要：本文將從影響磨礦的影響因素、拜耳法在其中的相關(guān)作用，以及相關(guān)的問(wèn)題因素的控制措施等方面來(lái)進(jìn)行闡述拜耳法生產(chǎn)中原礦漿磨礦效果的控制。

關(guān)鍵詞：拜耳法；磨礦；控制

拜耳法是一種工業(yè)上用來(lái)從鋁土礦石中生產(chǎn)提取氧化鋁產(chǎn)品的化工過(guò)程，主要是用于處理低硅鋁土礦來(lái)獲得氧化鋁和氫氧化鋁產(chǎn)品，其流程比較簡(jiǎn)單，操作起來(lái)也比較方便，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量高，經(jīng)濟(jì)效果非常不錯(cuò)，目前是世界上生產(chǎn)氧化鋁和氫氧化鋁的主要工藝。

一、拜耳法的基本原理及生產(chǎn)過(guò)程

1.拜耳法主要包括兩個(gè)過(guò)程，一是在常溫下在氧化鈉與氧化鋁摩爾比為1.8的鋁酸鈉溶液添加氫氧化鋁作為晶種然后不斷地進(jìn)行攪拌，溶液中則會(huì)有氫氧化鋁徐不斷地析出。而是直到其中的氧化鈉與氧化鋁的摩爾比達(dá)到6的時(shí)候?yàn)橹梗@個(gè)時(shí)候已經(jīng)析出了大部分的氫氧化鋁溶液。二是如果繼續(xù)加熱的話，則可以溶出鋁土礦中的氧化鋁水和物。通過(guò)對(duì)這兩個(gè)過(guò)程的操作則可以一批批地處理鋁土礦，并從中得出純的氫氧化鋁產(chǎn)品。

2.拜耳法的具體生產(chǎn)步驟

拜耳法的生產(chǎn)工藝主要是由三個(gè)階段組成，分別為溶出、分解和焙燒，這三個(gè)階段中的每一個(gè)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都非常重要，所以在生產(chǎn)過(guò)程中，一定要嚴(yán)格把控每一階段的進(jìn)程，三個(gè)階段又可以大致分為以下幾個(gè)具體的步驟。

①原礦漿的制備。要制備原礦漿，第一步將鋁土礦進(jìn)行破碎到符合要求的粒度，然后再將其和含有游離的Na0H的循環(huán)母液按照符合規(guī)定的比例一起送入濕磨內(nèi)進(jìn)行細(xì)細(xì)的研磨，然后制得需要的原礦漿，隨后在礦漿槽內(nèi)貯存和保溫。

②高壓溶出。將第一步制得的原礦漿進(jìn)行預(yù)熱，然后加入到壓煮器組中，在高壓下進(jìn)行溶出。這時(shí)鋁土礦中含有的氧化鋁將會(huì)溶解成鋁酸然后鈉進(jìn)入溶液，而氧化鐵、氧化鈦等雜質(zhì)將會(huì)進(jìn)入固相殘?jiān)小Ｈ艹龅玫降牡V漿經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器降溫減壓之后就送入緩沖槽。

③壓煮礦漿的稀釋及赤泥分離和洗滌。由于一般情況下壓煮礦漿的含氧化鋁的濃度會(huì)比較高，所以為了方便赤泥的沉降分離以及下一步的晶種分解，一般會(huì)先在壓煮礦漿中首先加入赤泥洗液對(duì)它進(jìn)行稀釋，然后再利用沉降槽對(duì)赤泥和鋁酸鈉溶液進(jìn)行分離。而分離后的赤泥會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)次的洗滌之后再排放到赤泥堆場(chǎng)，其中洗滌的作用是為了其中回收所含的附堿，為了節(jié)約成本。

④晶種分解。將上一步與赤泥分離后的鋁酸鈉溶液（生產(chǎn)上稱粗液）經(jīng)過(guò)過(guò)濾凈化后得到較為精細(xì)的溶液即精液，然后再用熱交換器將其冷卻到一定的溫度，加入晶種之后分解之后結(jié)晶析出得到氫氧化鋁。

⑤氫氧化鋁的分級(jí)與洗滌：將上一步得到的氫氧化鋁漿液進(jìn)行沉降分離，然后按顆粒的大小程度進(jìn)行分離，然后把較細(xì)的晶粒作為晶種，較粗的晶粒進(jìn)行洗滌之后再焙燒制得氧化鋁。最后將分離得到的氫氧化鋁的種分母液和洗液經(jīng)熱交換器預(yù)熱后再進(jìn)行蒸發(fā)。

⑥氫氧化鋁的焙燒。由實(shí)驗(yàn)步驟直接制得的氫氧化鋁內(nèi)含有部分附著水和結(jié)晶水，所以需要對(duì)第一次制得的氫氧化鋁進(jìn)行高溫焙燒脫水，而焙燒可以通過(guò)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)或流化床高溫進(jìn)行，由此得到更干燥純凈的氫氧化鋁。

⑦母液蒸發(fā)和蘇打的苛性化。值得符合濃度要求的循環(huán)母液，則需要對(duì)預(yù)熱后的母液再經(jīng)蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮后才能得到，然后再加入Na0H，再進(jìn)行返回濕磨，繼續(xù)溶出下一批礦石。

3.磨機(jī)襯板的選用和使用時(shí)間：

磨機(jī)襯板材質(zhì)的選擇和使用時(shí)間對(duì)磨礦效果也有很大的影響。目前，在氧化鋁行業(yè)中，磨機(jī)所使用的襯板材質(zhì)主要有錳鋼襯板和高分子材料橡膠襯板。錳鋼襯板材質(zhì)比較堅(jiān)硬，當(dāng)顆粒礦石介于錳鋼襯板與拋落的鋼棒、鋼球之間時(shí)，大顆粒礦石更容易被砸碎，磨礦效果更好；橡膠襯板由于有一定的彈性，顆粒礦石被砸碎效果較差，但其材質(zhì)更輕，能耗更低，而且使用壽命較錳鋼襯板長(zhǎng)。根據(jù)不同的襯板特性，錳鋼襯板多用于棒磨機(jī)對(duì)大顆粒礦石進(jìn)行粗磨，耐磨襯板則使用與球磨機(jī)對(duì)細(xì)小顆粒進(jìn)行研磨，且能達(dá)到一定的研磨效果。

4.磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度：

磨礦介質(zhì)在磨機(jī)內(nèi)主要是做拋物運(yùn)動(dòng)，鋼棒、鋼球被磨機(jī)由底部帶至高點(diǎn)，做拋物線運(yùn)動(dòng)，落下的介質(zhì)將較粗顆粒砸小，打碎。磨礦介質(zhì)在磨機(jī)內(nèi)做拋物線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有一個(gè)較合理的落點(diǎn)，高于此落點(diǎn)或者低于此落點(diǎn)，均不能達(dá)到良好的磨礦效果，即磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)快或者過(guò)慢均不能達(dá)到良好的磨礦效果。但磨礦介質(zhì)合理的落點(diǎn)除了與襯板狀況有一定關(guān)系，也跟磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和本身筒體尺寸有關(guān)，而設(shè)備的尺寸在設(shè)備選擇的時(shí)候就已經(jīng)確定，也會(huì)根據(jù)設(shè)備尺寸選擇合理的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并以此來(lái)選擇搭配相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)設(shè)備。

三、影響磨礦因素的相關(guān)判斷方法和控制

1.最簡(jiǎn)單的方法，通過(guò)在正常的生產(chǎn)過(guò)程中，注意聽(tīng)磨內(nèi)的研磨體和物料以及磨機(jī)之間的相互碰撞等產(chǎn)生的聲音來(lái)對(duì)研磨情況進(jìn)行一個(gè)大致的判斷，通過(guò)研磨的聲音可以大概判斷磨內(nèi)的液固比以及磨礦的濃度的情況。具體的方法可以根據(jù)聲音的清晰程度來(lái)判斷，若聲音顯得比較沉悶的話，則說(shuō)明磨礦濃度比較高、磨內(nèi)的液固比比較低，磨礦的效果不怎么好；如果磨機(jī)發(fā)出有規(guī)律的類似于輕微的鼓聲的話則說(shuō)明情況相反，研磨效果還算不錯(cuò)。

2.觀察磨機(jī)出口料漿情況。通過(guò)對(duì)磨機(jī)出口料漿的觀察可以對(duì)磨礦濃度做出一個(gè)基本判斷，一般以出口壁上掛起黃豆大小為標(biāo)準(zhǔn)，如果掛聊天后的話，則說(shuō)明磨礦的濃度比較高，磨內(nèi)的液固比交底，若掛料太少的話則說(shuō)明情況相反。

3.通過(guò)對(duì)水旋器溢流進(jìn)行取樣，并使用一定尺寸的篩網(wǎng)，通過(guò)觀察余留在篩網(wǎng)上的礦砂的多少、粗細(xì)等情況來(lái)判斷水利旋流器的分級(jí)效果和磨礦效果，并根據(jù)具體的情況對(duì)磨機(jī)進(jìn)行相關(guān)的調(diào)整。

4.還可以通過(guò)記錄好各種相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)臺(tái)賬，包括磨機(jī)的運(yùn)行時(shí)間、襯板的使用時(shí)間、磨礦介質(zhì)的補(bǔ)充時(shí)間和補(bǔ)充量、水旋器相關(guān)備件的使用時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)。我們通過(guò)查閱相關(guān)的生產(chǎn)記錄、磨機(jī)的使用情況以及磨內(nèi)研磨的情況等來(lái)判斷填充率等是否合理。沒(méi)有什么能比直接查閱相關(guān)的生產(chǎn)記錄更方便的了，可以由此了解不同時(shí)段的研磨體消耗、物料配比等各種指標(biāo)的相關(guān)情況，結(jié)合這些查閱到的信息再結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行一個(gè)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。除此之外，我們還需要通過(guò)對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行巡視檢查來(lái)確保工作的穩(wěn)定，比如通過(guò)檢查定量給料機(jī)的運(yùn)行狀況來(lái)確保其給礦量的準(zhǔn)確性、通過(guò)檢查水旋器的底流溢流狀況來(lái)確保水旋器的分級(jí)效果，等。

結(jié)語(yǔ)：

總之，拜耳法是現(xiàn)如今世界上氧化鋁的主要生產(chǎn)方法，在生產(chǎn)過(guò)程對(duì)原礦漿磨礦效果的控制是非常關(guān)鍵的，其對(duì)后續(xù)的溶出效果和氧化鋁的質(zhì)量起著非常重要的作用，所以在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各個(gè)指標(biāo)的控制一定要嚴(yán)格。明確了影響磨礦效果的各種因素和相關(guān)的判斷方法之后，對(duì)使用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程的磨礦效果的控制來(lái)說(shuō)非常重要，所以相關(guān)的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備是很必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 石貴明，周意超.南京某鐵礦實(shí)驗(yàn)室磨礦條件優(yōu)化研究及工業(yè)應(yīng)用[J]. 湖南有色金屬. 2017（06）

[2] 石貴明，江領(lǐng)培，趙捷明，李獻(xiàn)帥，汪東芳.JKsimMet軟件對(duì)某鎢選礦廠磨礦-分級(jí)回路建模與粒度控制[J].有色金屬工程. 2017（04）

[3] 楊金林，周文濤，馬少健，楊曉靜，莫凡.基于磨礦技術(shù)效率錫石多金屬硫化礦磨礦優(yōu)化研究[J].有色金屬（選礦部分）. 2017（05）