氧化鋁廠的生產(chǎn)工藝流程與設(shè)備改造

劉志龍

（東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺 264000）

自從鋁制品工業(yè)的問世以來，鋁制品在金屬市場的產(chǎn)出量一直位居首位。冰晶石-氧化鋁融化后電解是分解鋁元素最為直接的辦法，隨著有色金屬市場對鋁金屬的需求量越來越高，氧化鋁的生產(chǎn)同期也開始快速發(fā)展，氧化鋁的化學(xué)表達式為Al2O3，由于工業(yè)制品對鋁金屬的純度要求較高，氧化鋁的含雜質(zhì)程度與生產(chǎn)的工藝流程及技術(shù)方法有著直接的關(guān)系，氧化鋁廠通常使用拜耳法進行對應(yīng)氧化鋁的生產(chǎn)，產(chǎn)出氧化鋁內(nèi)所含雜質(zhì)量低于煅燒電解法。以下針對氧化鋁廠對氧化鋁的生產(chǎn)工藝流程進行研究，同時對其生產(chǎn)設(shè)備進行改造，以提高生產(chǎn)出氧化鋁金屬的純度。

1 氧化鋁廠的生產(chǎn)工藝流程

氧化鋁的生產(chǎn)方法主要是在對應(yīng)的鋁土礦物中提取一定量的氧化鋁，通過生產(chǎn)設(shè)備采取一定的方法除去氧化鋁內(nèi)部所含的雜質(zhì)，以下將詳細研究氧化鋁廠在進行氧化鋁的生產(chǎn)過程中所使用的生產(chǎn)技術(shù)。

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的工藝技術(shù)流程相對較簡單，主要具有能耗較低、使用成本較低、提取純度較高的特點，使用此種方法進行氧化鋁的生產(chǎn)主要分為兩個步驟：析出和分解。

1.1 使用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的析出流程

提取礦物中含金屬鋁元素較多的樣本，進行加水溶解，使用攪拌棒進行充分溶解，將溶解后的液體靜止10分鐘～20分鐘后，使用過濾網(wǎng)濾掉沉淀物，提取過濾后的飽和液體混合物[1]。通常情況下飽和液所含雜質(zhì)如下表1所示。

表1 氧化鋁雜質(zhì)含量表

?

如上述表1所示，通常氧化鋁混合容易也中所含硅化物相對較高，將飽和溶液進行蒸發(fā)提純處理，多次提取鋁土礦中含鋁樣本，重復(fù)上述過濾步驟，再將提純后液體進行加水溶解，經(jīng)沉淀后過濾沉淀物[2]。析出純度較高的氧化鋁飽和液，析出步驟是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的關(guān)鍵步驟，生產(chǎn)能力的高低及析出氧化鋁溶液所處的指標等級直接影響到氧化鋁廠的生產(chǎn)產(chǎn)量、產(chǎn)出質(zhì)量。具體流程圖如下圖1所示。

圖1 氧化鋁析出流程

如上述圖1所示，為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的詳細步驟，對飽和氧化鋁溶液進行高濃度提純的主要工藝流程，通過蒸發(fā)等一列技術(shù)手段提純的氧化鋁晶體，便可進行生產(chǎn)氧化鋁步驟中的晶體分解步驟。

1.2 使用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的分解流程

在將氧化鋁高濃度飽和液提純析出的基礎(chǔ)上，對析出的晶體進行分解操作表可進行氧化鋁金屬的生產(chǎn)。在低苛性的鋁酸溶液中以氫氧化鋁作為結(jié)晶的晶種，經(jīng)過不斷的攪拌降溫，鋁酸鈉溶液中的氧化鋁以氫氧化鋁的形式進行分解，持續(xù)析出，經(jīng)過析出鋁酸鈉溶液的苛性比值不斷升高。此時分解后析出的晶體為高純度氫氧化鋁，反復(fù)進行上述兩個操作便可將大批量的鋁土礦轉(zhuǎn)換成氫氧化鋁，氫氧化鋁與氧化鋁在指定的條件下存在一定形式的轉(zhuǎn)換，如下化學(xué)表達式所示。

如上述化學(xué)表達式所示鎂拜耳法析出氧化鋁的主要原理，在一定條件下，在晶體中加入攪拌，經(jīng)過一定的處理，便可實現(xiàn)氧化鋁與氫氧化鈉鋁之間的轉(zhuǎn)換。

2 氧化鋁廠的生產(chǎn)設(shè)備改造

在進行氧化鋁的生產(chǎn)過程中主要的生產(chǎn)設(shè)備為礦漿磨設(shè)備，礦漿磨設(shè)備主要規(guī)格如下表2所示。

表2 礦漿磨設(shè)備

如上述表2所示，為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁中析出工藝的主要生產(chǎn)設(shè)備，隨著經(jīng)濟市場下對鋁及鋁合金制品的需求量不斷提高，又有設(shè)備已經(jīng)無法滿足提高產(chǎn)出量的要求，因此開展了氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備的管道改造，對其設(shè)備的改造不僅是要優(yōu)化傳統(tǒng)的設(shè)備，而是針對當(dāng)下對金屬制品的需求對氧化鋁金屬的產(chǎn)出量的提高，以下將詳細闡述如何建設(shè)新型氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的管道。

首先需要對礦漿磨設(shè)備的整體管道內(nèi)部進行調(diào)平操作，使用與金屬鋁不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的試劑在槽內(nèi)進行反復(fù)多次流經(jīng)操作，進行內(nèi)部的填平，靜置設(shè)備2h～3h，讓試劑在設(shè)備內(nèi)充分冷凝。避免飽和溶液在流經(jīng)管道過程中，由于內(nèi)部環(huán)境原因?qū)е氯芤旱睦速M。其次進行礦漿流經(jīng)槽的改造，新建兩個10＊25米的平整空槽，增加礦漿的緩存空間，使用MIG槳葉式攪拌法，為礦漿脫槽使用，溶液在空槽內(nèi)四周向上翻，中間部分避免攪拌的不均勻，控制攪拌法使其向下翻，可實現(xiàn)對溶液攪拌均勻的作用。設(shè)備改造后內(nèi)部示意圖如下圖2所示。

圖2 改造后管道內(nèi)部溶液攪拌情況

如上述圖2所示，可在經(jīng)過改造后的礦漿槽內(nèi)部設(shè)置雷達液體溫度測量計，對內(nèi)部溶液的情況做到實時監(jiān)控，提高氧化鋁金屬的產(chǎn)出量。

3 結(jié)語

文章開展了氧化鋁廠的生產(chǎn)工藝流程的研究，由于經(jīng)濟市場下對氧化鋁需求量的提高，進行了氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的改造，通過對管道內(nèi)部環(huán)境的改造實現(xiàn)了產(chǎn)出量的提高，為金屬制造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供技術(shù)支持。