拜耳法生產(chǎn)工藝控制氫氧化鋁粒度的措施

馬 偉

（山東南山東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265706）

氧化鋁的粒度是產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)，受原料礦石及各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)等多方面因素影響，尤其是晶種分解環(huán)節(jié)是影響最終產(chǎn)品粒度的關(guān)鍵工序，晶種分解工序中產(chǎn)品粒度的質(zhì)量大小直接影響了氧化鋁焙燒后的粒度大小，因此在氧化鋁的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中控制好晶種分解后的氫氧化鋁的粒度對(duì)最終焙燒氧化鋁的粒度有直接的作用，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

1 生產(chǎn)工藝介紹

目前國內(nèi)沿海地區(qū)的氧化鋁生產(chǎn)公司多采用進(jìn)口的鋁土礦石作為生產(chǎn)原料，而河南、山西等內(nèi)地省份的氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)則以當(dāng)?shù)禺a(chǎn)出的礦石作為生產(chǎn)原料，這些當(dāng)?shù)氐牡V石多為一水硬鋁石，礦石的鋁硅比在4.5左右，生產(chǎn)控制條件較為細(xì)化產(chǎn)品均為一級(jí)氧化鋁，生產(chǎn)過程的各項(xiàng)指標(biāo)控制也非常優(yōu)良，但晶種分解工序產(chǎn)出的氫氧化鋁粒度出現(xiàn)周期性細(xì)化，且持續(xù)時(shí)間較長，直接影響到氧化鋁產(chǎn)品粒度。晶種析出的氫氧化鋁的粒度過細(xì)對(duì)不僅影響氧化鋁的粒度，對(duì)生產(chǎn)過程的控制也有很大的危害，氫氧化鋁顆粒過細(xì)容易造成吸附雜質(zhì)和堿液對(duì)后續(xù)的洗滌和過濾造成困難，造成過濾機(jī)的產(chǎn)能降低洗滌水量增加，顆粒過細(xì)產(chǎn)品飛揚(yáng)加大了焙燒爐電收塵的工作負(fù)擔(dān)也最終導(dǎo)致煙氣排放含塵量升高等一系列的問題，所以控制氫氧化鋁的較粗且較為均勻粒度是生產(chǎn)的關(guān)鍵要求。

2 晶種分解工藝介紹

分解工序是通過溶液降溫和添加晶種攪拌使處于溶液中不穩(wěn)定狀態(tài)的氫氧化鋁附著在晶種上析出的過程，根據(jù)工藝流程控制的不同分解工序又可以分為一段法分解和二段法分解。相對(duì)二段分解法，一段分解方法的程應(yīng)用早在早期氧化鋁廠應(yīng)用更為普遍，多個(gè)分解槽連續(xù)分解，逐級(jí)降低溶液溫度，兩臺(tái)分解首槽兩臺(tái)出料槽一臺(tái)緩沖槽，首槽和末槽用一備一，根據(jù)生產(chǎn)控制的分解時(shí)間和分解工序總液量確定其他分解槽的投用數(shù)量，每臺(tái)分解槽內(nèi)均安裝有一臺(tái)漿葉式機(jī)械攪拌，一方面防止分解槽內(nèi)的溶液沉淀一方面加速溶液的分解過程。溶液中添加部分氫氧化鋁作為晶種，使得溶液中的氫氧化鋁持續(xù)附聚在種子表面并不斷長大，在機(jī)械攪拌的過程中溶液不斷流動(dòng)晶種撞擊使得晶體破碎產(chǎn)生更小的晶核形成種分過程中新的晶核。與新晶核形成和種子長大同時(shí)進(jìn)行的還有附聚過程，溶液中細(xì)小的晶體粘連形成直徑較大的晶體。在分解槽內(nèi)完成這些反應(yīng)后再由出料槽的離心式渣漿泵將溶液送入水力旋流器進(jìn)行旋流分級(jí)，旋流器溢流的細(xì)液重新返回分解槽繼續(xù)附聚長大，旋流器底流粗液進(jìn)入焙燒工序的平盤過濾機(jī)。

3 氫氧化鋁粒度變化規(guī)律及原因

生產(chǎn)控制條件穩(wěn)定而氫氧化鋁的粒度直徑變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，變化的周期、粒度變化的幅度和周期內(nèi)粒度合格時(shí)間與不合格時(shí)間又有較大差別；在正常情況下保持分解工序整條流程的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，縮短粒度分布監(jiān)測(cè)周期、提高作業(yè)水平精心操作， 采取常規(guī)的工藝調(diào)整控制各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)的效果并不明顯，只起到了延長顆粒直徑變化的周期以及降低變化的幅度而無法從根源上杜絕粒度控制困難的問題，所以除了常規(guī)控制之外還需采取更多的措施。

4 采取的措施和建議

氫氧化鋁粒度周期性的出現(xiàn)細(xì)化波動(dòng)會(huì)給生產(chǎn)造成很大的負(fù)面影響，尤其是粒度細(xì)化周期持續(xù)時(shí)間較長的情況下造成的生產(chǎn)損壞非常大，因此針對(duì)這種情況還需進(jìn)一步提出以下控制措施：

4.1 觀察氫氧化鋁粒度變化的趨勢(shì)

氫氧化鋁粒度變化數(shù)據(jù)的匯總分析對(duì)生產(chǎn)控制有很大的借鑒和指導(dǎo)作用，當(dāng)前常用的幾種方法有篩分和馬爾文粒度分析儀等，篩分方法可以測(cè)出氧化鋁產(chǎn)品中不同直徑大小的粒子的重量百分比分布，馬爾文粒度分析儀能使我們更方便更快捷的仔細(xì)觀察微觀世界粒子的變化規(guī)律，這非常有利于生產(chǎn)系統(tǒng)的超前控制。因而利用先進(jìn)的觀察儀器和分析方法對(duì)觀察的結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析和歸納能夠進(jìn)一步確定系統(tǒng)中影響晶種分解和成核的規(guī)律，可以幫助生產(chǎn)操作人員盡早發(fā)現(xiàn)有可能出現(xiàn)的粒度變化趨勢(shì)及時(shí)采取控制措施使得生產(chǎn)過程溫度不至出現(xiàn)粒度控制的大幅度細(xì)化。

4.2 分解槽溫度控制

分解槽內(nèi)溶液的溫度是影響氫氧化鋁的粒度變化的主要性因素之一，因而分解溫度的控制是至關(guān)重要的，更是最直接有效的控制措施，生產(chǎn)上一般采用初溫度60℃～65℃，末溫度48℃～53℃，分解時(shí)間45小時(shí)～60小時(shí)，利用寬流道板式換熱器進(jìn)行中間降溫10℃～13℃。根據(jù)不同的控制條件，掌握分解首槽和分解出料槽的溫度及和各中間分解槽的降溫梯度。控制分解槽的溫度方式經(jīng)過實(shí)踐證明對(duì)控制產(chǎn)品的粒度和提高分解率都有很大的好處。分解槽溫度控制有一定的原則和規(guī)律，首先要保持分解槽首槽的溫度控制的較高，逐級(jí)降溫時(shí)分解初期的降溫速度可適當(dāng)快些而后期則要盡量慢，后期溫度放慢不僅有利于提高分解率又能夠減緩氫氧化鋁粒度過細(xì)的變化趨勢(shì)。

4.3 確保良好的分級(jí)效果

分級(jí)效果的好壞將直接影響到氫氧化鋁的分解率和粒度的質(zhì)量，是確保粒度質(zhì)量合格的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，因而加強(qiáng)分級(jí)機(jī)的操作確保最佳的分級(jí)效果能夠很好的滿足分解工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的要求。操作中如果出現(xiàn)氫氧化鋁粒度變細(xì)的情況可以通過提高進(jìn)料壓力、降低進(jìn)料料漿的固含同提高進(jìn)料料漿的溫度的方式提高分級(jí)效果也可以實(shí)現(xiàn)較為良好的粒度分級(jí)效果。

4.4 根據(jù)粒度分布調(diào)整首槽固含

正常生產(chǎn)情況下，分解槽首槽的固含一般控制在700g/L～800 g/L左右，這一指標(biāo)適合于砂狀氧化鋁的生產(chǎn)，在溶液中加入晶種能夠使溶液反應(yīng)越過晶核形成階段從而加速溶液的分解，這樣控制也有利于制取顆粒直徑較粗的氧化鋁產(chǎn)品。出現(xiàn)粒度粗化時(shí)要及時(shí)向焙燒工序的平盤出料降低溶液的固含以避免溶液中成核數(shù)量突然升高；出現(xiàn)粒度細(xì)化時(shí)如果溶液固含較低則需要根據(jù)生產(chǎn)情況適當(dāng)提高溶液的固含。

4.5 保證分解系統(tǒng)的液量平衡

系統(tǒng)液量的穩(wěn)定對(duì)晶種分解工序的每個(gè)生產(chǎn)指標(biāo)都十分重要。每次停車檢修，分解工序作為控制全廠液量平衡最重要工序，系統(tǒng)液量一般會(huì)有較大波動(dòng)。如何最大程度減少影響，及時(shí)采取相應(yīng)預(yù)防控制措施就很有必要。比如，在停車之前，將分解首槽溫度適當(dāng)提高2℃～5℃，保證末槽溫度及中間各種分槽溫度不至于大幅度降低。

5 結(jié)語

分解工序的控制條件和生產(chǎn)過程較為關(guān)鍵，而一段法工藝生產(chǎn)氧化鋁，氫氧化鋁顆粒會(huì)出現(xiàn)周期性波動(dòng)。雖然這問題有較為成熟的理論基礎(chǔ)但仍需生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)各自的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)予以更深入的研究，通過生產(chǎn)上采取的調(diào)控措施達(dá)到延長粒度細(xì)化波動(dòng)周期和降低氫氧化鋁粒度波動(dòng)變化的幅度是完全可以做到的，控制氫氧化鋁粒度指標(biāo)，首先要盡量保證整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。在兼顧分解率和分解槽單位產(chǎn)能同時(shí)，優(yōu)先采取通過調(diào)控分解溫度及強(qiáng)化分級(jí)機(jī)操作來調(diào)控粒度；其次當(dāng)氫氧化鋁粗顆粒明顯增多時(shí)和固含低于600g/L 時(shí)要適時(shí)調(diào)整首槽、中槽、末槽固含；當(dāng)分解時(shí)間成為影響粒度主要因素時(shí)，可以撤空和并入分解槽來調(diào)整分解時(shí)間。