降低氧化鋁生產過程中系統碳酸鈉含量的措施

摘 要：由我公司氧化鋁生產流程中碳酸鈉含量升高及結晶變性的現象以及對其機理進行研究的基礎上，提出了降低氧化鋁生產系統中的碳酸鈉含量以及改善氧化鋁生產流程中碳酸鈉結晶變性的措施，以供借鑒和選用。

關鍵詞：碳酸鈉；含量；結晶變性；措施

1 概述

我公司氧化鋁生產流程中碳酸鈉指標控制在26.5g/l，但從2011年以來持續升高，原因可歸納為：（1）礦石品位低，系統配鈣高達12%左右；（2）苛化過程中石灰乳有效鈣含量低，加入量大；（3）蒸發過程Na2OK濃度低（Na2OT濃度也增高），出料溫度降高，Na2OC的溶解度升高，生產過程Na2OC的結晶析出十分困難，且析出量也減少；（4）析出的Na2OC結晶，晶粒發亮板結，顏色為黃褐色，與正常生產中析出的Na2OC結晶狀況和顏色迥然相異，碳酸鈉結晶變性，阻礙晶體長大，影響碳堿打撈。期的氧化鋁生產實踐證明，系統中碳酸鈉的含量是可以改善的，發生Na2CO3結晶變性是可以避免的。

2 降低生產過程中碳酸鈉的措施

2.1 降低系統中配鈣的含量

拜耳法種分母液由于循環積累，通常含有10-20g/l左右的Na2OC。這些碳酸鈉大部分是鋁土礦和石灰中的碳酸鹽（石灰石煅燒不完全而殘留的）在浸出過程中發生反苛化作用生成的，少量是鋁酸鈉吸收空氣中二氧化碳生成的。中美鋁業氧化鋁生產采用的礦石品位低，A/S大多在6左右，溶出工藝采用的是管道化溶出，溶出溫度在265℃左右，為了保證在溶出過程中減少結疤的生成和減少液堿的消耗，配鈣約12%左右，造成碳堿含量持續的升高，有時能達到30g/l，在2011年8月份公司決定減少配鈣含量，由原來得12.5%降到9%左右，在經過一段時間的排鹽苛化，系統中碳堿含量28.33g/l降至25.98g/l，有效的降低了生產中的碳堿含量。

2.2 加強對系統中的碳堿的打撈

隨著溶液中總堿濃度的提高，碳酸鈉溶解度急劇下降。母液蒸發時，當碳酸鈉超過其平衡濃度，Na2CO3.H2O即自溶液中結晶析出。在生產中，鋁酸鈉溶液中的碳酸鈉是逐漸積累的。當分解母液中經過若干循環積累到一定含量時，將此母液蒸發到要求的濃度，例如300g/lNa2OT，則過飽和的碳酸鈉沿溶解度曲線結晶析出，直到達到該濃度下的平衡含量為止。為此，經過討論決定提高強制效的出料苛堿濃度，由原來的297.71g/l提升到318.78g/l，同時，出料量也大大提高，經過一段時間打撈，碳堿有所下降。

碳酸鈉在母液中的溶解度隨溫度的升高而增加，溫度低，析出的碳酸鈉多。中美鋁業用來撈鹽的沉降槽有兩臺沉降槽，一備一用。沉降槽內溶液的溫度可以達到105℃左右，為了使碳堿更好的結晶，降低溶液的溫度，采取兩個沉降槽同時投用的方法，生產過程中實行每個班進行倒槽，一槽冷卻降溫，一槽撈鹽，經一段時間的操作，沉降槽溫度能降到98℃左右，使碳酸鈉有足夠的時間達到平衡濃度，確保碳酸鈉充分析出，同時做好沉降槽槽頂的保溫工作，避免槽內液面溫度過低使碳酸鈉結晶大量析出，影響沉降槽的穩定運行。

氧化鋁生產流程中碳酸鈉結晶變性的現象可歸納為：（1）蒸發過程碳酸堿濃度增高，飽和度增大，但結晶析出困難；（2）析出的Na2OC結晶，晶粒發亮板結，顏色為黃褐色，與正常生產中析出的Na2OC結晶狀況和顏色不同；（3）Na2OC結晶變粗、結塊。而溶液中的有機物、二氧化硅、硫酸鈉、微量雜質五氧化二釩等是影響蒸發過程碳酸鈉結晶變性的主要因素。碳酸鈉結晶變性的機理是上述引起碳酸鈉結晶變性的各種物質在蒸發過程中細化碳酸鈉結晶晶粒，阻礙晶體長大及結晶析出，造成碳酸鈉結晶體在物理性質和化學成分上的異常，表現出蒸發過程的碳酸鈉結晶變性。長期的氧化鋁生產實踐證明，發生Na2CO3結晶變性是可以避免的。經過對Na2OC結晶變性機理的研究，可從以下幾個方面來改善解決該技術問題。

溶液蒸發時，其中的SiO2細化Na2OC結晶晶粒，使晶粒為黃褐色并產生板結變硬現象。實踐證明，當Na2OC結晶板結時，蒸發母液中的SiO2含量比正常時高0.3%，提高蒸發原液的硅量指數，是改善Na2OC結晶變性的技術措施之一。對拜耳、沉降系統進行添加石灰乳脫硅，以提高溶出漿液和粗、精液的硅量指數，其A/S可以大于300以上，從而緩解了溶液中SiO2含量偏高對母液蒸發時碳酸鈉結晶變性造成的不良影響。

提高溶液的硅量指數，還可以采用氧化劑去除SiO2的方法。鋁酸鈉溶液中的SiO2隨氧化劑添加量的增加而減少，加漂白粉時，溶液脫硅最徹底，用漂白粉作氧化劑還能降低堿損，這是因為鮞綠泥石分解時，不生成含水鋁代硅酸鹽，而主要生成水化石榴石的緣故。

2.3 降低苛化過程中石灰乳的用量，使用有效鈣高的石灰乳，提高苛化率

碳酸鈉苛化通常采用石灰苛化法。石灰苛化法的原理是將碳酸鈉溶解，然后加入石灰乳，使之發生如下的苛化反應：

Na2CO3+Ca（OH）2=2NaOH+CaCO3↓

Na2CO3轉變為NaOH的轉化率（即苛化率）要求越高越好。在生產過程中，苛化反應石灰乳跟碳酸鈉的配比為1.1：1，中美鋁業在生產過程中，由于石灰乳有效鈣含量低，苛化反應配鈣比例達到了1.2：1，增加了溶液中的CO32-，從而生成更多的碳酸鈉。

2.4 加強排鹽過濾機的操作，保證過濾機半月槽的液面、真空度、刮刀與轉鼓間的間距都處于最佳狀態，按時巡檢，精確調整，確保沉降槽內析出的碳酸鈉結晶及時完全排出。另外，在沉降槽溢流口加裝了保護裝置，減少碳堿沫子進入溢流回到流程中。

3 結束語

以上措施在生產中的成功實踐，使系統中碳堿含量降低到25.98g/l，這將有利于生產系統的穩定運行，保證了生產，同時，也間接的降低了生產消耗。

參考文獻

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