提高種分分解率的試驗(yàn)研究

任振

（中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司，北京 100082）

1 試驗(yàn)背景

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中，鋁酸鈉溶液的分解是一個(gè)非常重要的工序。分解率是衡量種分作業(yè)好壞的重要指標(biāo)，它直接影響到氧化鋁產(chǎn)量的高低以及循環(huán)效率，進(jìn)而影響到噸氧化鋁的各種變動(dòng)成本，對(duì)各氧化鋁企業(yè)利潤(rùn)的影響相對(duì)較大。

目前工業(yè)上得到大家公認(rèn)的強(qiáng)化種分過(guò)程的主要方法是降低溶出液的苛性比值，減少有機(jī)物雜質(zhì)，合理的溫度控制等。降低鋁酸鈉溶液的分子比和適當(dāng)提高A12O3濃度是強(qiáng)化分解過(guò)程和提高整個(gè)拜耳法技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要途徑之一。合適的分解溫度制度是分解必不可少的關(guān)鍵條件。高溫有利于生產(chǎn)出粒度粗、強(qiáng)度好的產(chǎn)品，但溫度過(guò)高，就會(huì)降低溶液的過(guò)飽和度，降低分解率。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，精液苛性堿濃度及晶種固含對(duì)于分解率、產(chǎn)出率及氧化鋁總產(chǎn)量是如何影響的，低濃度、低固含的分解工藝是否可以帶來(lái)較高的產(chǎn)量，是否可以帶來(lái)最高的經(jīng)濟(jì)效益，是很多人關(guān)心的問(wèn)題。

2 試驗(yàn)過(guò)程

精液取自某企業(yè)氧化鋁生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

晶種取自立盤(pán)。

低Nc/NT鋁酸鈉溶液使用分析純氫氧化鈉與工業(yè)氫氧化鋁制取合成鋁酸鈉溶液，分子比1.45左右，Nc/NT＜5%，Nk＞200g/L。

2.1 精液濃度對(duì)種分分解率及產(chǎn)出率的影響

精液苛性堿濃度對(duì)于分解率的影響較為明顯；在分解時(shí)間能保證50h時(shí)，原液濃度可較高控制為160-165g/L，而分解時(shí)間低于50h時(shí)，原液濃度適當(dāng)較低控制為155-160g/L。

圖1 精液濃度-分解率曲線圖

表1 精液濃度-分解率變化表

2.2 精液濃度對(duì)種分分解率的影響

從上圖可以看出，在較低分解濃度條件下，分解時(shí)間可以相對(duì)縮短；若在較高分解濃度條件下，分解時(shí)間需要適當(dāng)延長(zhǎng)。

圖2 精液濃度與分解時(shí)間變化曲線

2.3 晶種固含對(duì)種分分解率及產(chǎn)出率的影響

在650-800g/Lg固含范圍內(nèi)，分解率隨晶種加入量的升高而升高；晶種加入量為650-750g/L時(shí)，固含每提高50g/L，相同分解時(shí)間條件下，分解率可以提高約0.5-1.0個(gè)百分點(diǎn)，而晶種加入量為750-800g/L時(shí)，分解率隨固含增加升高不明顯。從延長(zhǎng)分解時(shí)間的角度考慮，適宜的晶種加入量為700-750g/L。

圖3 固含-分解率變化曲線圖

表2 固含-分解率變化表

2.4 分解時(shí)間對(duì)種分分解率及產(chǎn)出率的影響

在分解時(shí)間40-55小時(shí)的范圍內(nèi)，分解率隨分解時(shí)間的延長(zhǎng)而升高；較高濃度分解時(shí)，當(dāng)分解時(shí)間從50小時(shí)延長(zhǎng)至55小時(shí)，分解率仍有升高趨勢(shì)；較低濃度分解時(shí)，該時(shí)間范圍內(nèi)分解率升高不明顯；但在精液苛性堿濃度155-165g/L范圍內(nèi)，分解時(shí)間從40小時(shí)延長(zhǎng)至45小時(shí)，分解率有顯著提高。

圖4 分解時(shí)間-分解率變化曲線

表3 分解時(shí)間-分解率變化表

2.5 分解溫度對(duì)種分分解率及產(chǎn)出率的影響

圖5 分解溫度-分解率變化曲線圖

表4 分解溫度-分解率變化表

2.6 精液碳?jí)A濃度對(duì)種分分解率及產(chǎn)出率的影響

精液碳?jí)A濃度對(duì)種分分解率影響較為明顯。 在相同的分解時(shí)間內(nèi)，分解原液碳?jí)A濃度在23-43g/L時(shí)，碳?jí)A濃度每升高3.0g/L，分解率平均降低約0.5個(gè)百分點(diǎn)。

圖6 精液碳?jí)A濃度-分解率變化曲線圖

表5 精液碳?jí)A濃度-分解率變化表

2.7 精液分子比對(duì)種分分解率及產(chǎn)出率的影響

精液分子比不僅影響分解率，還影響著精液氧化鋁濃度，對(duì)精液產(chǎn)出率有雙重影響，試驗(yàn)條件下分子比1.46和分子比1.49的精液，產(chǎn)出率幾乎差4kg/m3。

圖7 精液分子比-分解率變化曲線圖

表6 精液分子比-分解率變化表

3 結(jié)論及建議

按晶種系數(shù)2.5-3.0添加晶種，對(duì)于精液苛性堿濃度在155-160g/L 的生產(chǎn)體系，晶種固含按照700-750g/L控制；對(duì)于精液苛性堿濃度在160-165g/L的生產(chǎn)體系，晶種固含按照750-800g/L 控制；對(duì)于精液苛性堿濃度在165-170g/L的生產(chǎn)體系，晶種固含按照800-850g/L控制。

分解時(shí)間按照大于45小時(shí)控制，最好能夠延長(zhǎng)至50小時(shí)；對(duì)于精液苛性堿濃度高于165g/L的企業(yè)，分解時(shí)間甚至可以更長(zhǎng)。

生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)盡量把好礦石及石灰質(zhì)量關(guān)，盡可能減少碳酸鹽進(jìn)入流程，造成反苛化帶來(lái)碳?jí)A的升高；另一方面要強(qiáng)化蒸發(fā)操作，加大排鹽量，且密切關(guān)注苛化效果，保證盡可能少的未苛化碳酸鈉返入流程。

從提高分解率的角度考慮，既要在溶出過(guò)程中控制較低的溶出液分子比（包括采用后加礦），更要考慮沉降洗滌過(guò)程的水解損失及葉濾過(guò)程的氧化鋁損失，嚴(yán)格控制沉降及葉濾操作過(guò)程，將溶出液與精液分子比差值控制在盡量低的范圍。