基于氧化鋁工藝的循環提取研究

李其貴

（中鋁遵義鋁業股份有限公司，貴州 遵義 563100）

氧化鋁在生產過程中是從各種氧化鋁水合物的連續熱分解而脫水的產物。在工藝生產過程中，如果操作的方式不正確，生產后的廢渣中仍有濃度很高的氧化鋁產品，因此有必要對廢渣進行再提煉，以提升產量，降低原材料采購成本。然而，傳統的氧化鋁回收提取方法主要是拜耳法。本方法是在添加氧化鈣的條件下，用氫氧化鈉溶液從廢渣中提煉高濃度氧化鋁。反應條件比較溫和，但提煉的氧化鋁液腐蝕性高，從氧化鋁液中分解出該化合物增添難度。針對這個問題，提出了一種新的氧化鋁工藝循環提取方式[1]。

1 發展現況

由于制作鋁材料，其工藝所須材料價格逐漸增加，并且沒有下掉的形式，使鋁行業發展空間收到限制，造成每個行業發展路徑受到嚴重影響，朝前發展更是難上加難。既然在原材料的價格上不能進行變動，只能從工作程序上將投入成本降低，現階段所要面臨的問題就是怎么在工序成果不改變的狀況下，而將總體成本進行降低，是當今企業發展的面臨的挑戰。

有關企業從很多方面不斷嘗試，希望能找到更優化的方法，不僅可以將能源消耗比例降低，還能使企業成本減少，縮短工作人員操作時間；其次，還要使溶出機組的壓縮填充方法出現變化，將其管道弄成兩段，同時進行操作，從而促進鋁行業更好發現，并提供有利條件。

2 氧化鋁的應用

2.1 應用棒狀氧化鋁

該化合物在工業上運用比較多，再加上這些年原油的質量越來越劣質等原因，造成目前對輕質原油的需求量急劇增加，進而涌現出負載型氧化鋁成為加氫催化劑，例如HDS和HDM等。現階段HDM催化劑多以活性炭以及活性γ-Al2O3作為載體。通過很多實驗研究結果可以看出，氧化鋁有很大比例的表面積、適合的孔結構、優質的選擇以及價格便宜等特征，最重要的一點就是該化合物具備可以再生的能力，所以該化合物最為此載體得到大量運用。

2.2 應用片狀氧化鋁

氧化鋁中很重要的粉體材料就是片狀氧化鋁，其有普通氧化鋁的優質特性，能夠有效將材料的韌性提高，因此廣泛應用于陶瓷復合材料中。此外，此氧化鋁具有良好的附著力，不與基團團聚。其次，由于該化合物獨有的結構和優良的光敏性，被廣泛應用于色彩顏料、化妝品等精細化工產品中。目前主要用于高分子填料和珠寶珠光顏料。

2.3 應用球狀氧化鋁

與原來的空心球氧化鋁比較，陶瓷空心氧化鋁更能展現出優質的高強度、耐高溫特征，其功能超過普通隔熱材料等，并且原材料非常豐盛，價格又很便宜，被稱為最有前景的隔熱材料，受到廣泛關注。所演變而產生微米類型的陶瓷空心球，大量運用于軍事、化工等方面，應用前途無量。有專家使用干壓成型的方式制作該化合物陶瓷，從探究的壓力、預計焙燒的溫度等對其造成影響，從而明確最佳工藝參數，后期使用包裹的辦法，在氧化鋁表層裹上助燒劑，加強空心球之間的強硬度和力學功能。針對該方法，用漿料浸漬法以及化學共沉淀法做比較，可以知道后者方法所包裹量比較少，但是抗彎粒度與韌性較高于前者[2]。

3 工藝安全管理的概述

以前，關于氧化鋁的工藝安全管理更注重員工和機器的安全。其安全管理通常會集中在環境、人員等方面，在解析安全事故時，將事故原因分為相關人員操作不恰當、設備破壞等幾類，一般不考慮氧化鋁生產過程中的危機問題。過程安全管理就是運用一定的方法和程序對企業生產過程的各個環節進行檢測和評估。對于不合標準的現象，應及時采取安全措施，改進生產工藝，以免生產過程中存在不安全因素，從而減少安全事故的發生，管理企業全過程[3]。

3.1 以氧化鋁工藝的重復提取方法為基礎進行設計

為了將氧化鋁工藝中提煉出來的液體苛性比降低下來，以及物料的反復量減少。文章內提供嶄新的提取方式，先要用預脫硅處理鋁液，將此液體作為制作準備硅產品，將廢棄液體的使用概率提升，將其處理完成后的原液進行過濾，就可以得到跟其相應的工藝殘留廢渣和浸出液，然后針對渣相與該液體進行解析，使用氫氧化鈉與氫氧化鈣這兩者的混合物，針對殘留渣和浸出液開展熱反應，并且反復進行處理，可以獲得高濃度的氧化鋁，其次還能將該化合物內部的苛性比降低。

3.2 處理預脫硅

因為氧化鋁工藝生產過程中，剩下的鋁液內部含有過高強度的非晶態化合物，所以在提煉之前，要先對綠葉采取預脫硅，進而可以提煉出濃度更高的硅，浪費現象也會減少。運用稀堿可以輕易將鋁液內部的硅含量脫出來，進而可以有效提升該液體中的鋁硅比例，可以把后面提煉過程中的鈣損耗降低和對物料的反復使用。具體操作預脫硅的步驟為：選擇一定尺度的燒杯，將其進行加熱，溫度達到規定時再加入濃度為100g/L的稀堿，確保固體和液體的比例保持在4mL/g，對其進行攪拌，最佳速度保持在每一分鐘為300圈，設置好反應時間。將其反應完以后，運用洗滌等方法進行操作，可以得到脫硅的鋁液體。

3.3 獲得固體產物的循環

當獲得固體產物的時候，須先配置一定濃度的氫氧化鈉液體，在該溶液中加上規定量的固體氫氧化鈣來改善鋁液體內的苛性比。根據標準比例把該液體和氫氧化鈉溶液同時加入一定高壓反應釜內，讓其發生化學反應。等待完成以后，把該溶液溫度冷卻，將化學反應的產物過濾，會得到濾餅進行下一步洗滌流程，將其放在高溫內進行烘干，就可以得到固體產物。對于反應時候的鋁酸鈉溶液苛性比的情況，堿度若為30%，固體和液體的比例為1：8，反應溫度為180℃以上，攪動的速度要控制在每一分鐘為600，反應時間與上面一樣，這兩者液體中氧化鋁提取率記錄表如表1。

表1 苛性比與脫硅鋁液中氧化鋁提取率關系

從以上表格中的數據可以看出，當苛性比逐漸增加的時候，氧化鋁的提取率也會增加。如圖所示，苛性比為第一個數值時，對該化合物的提取率影響不大。所以，同樣提取率的情況下，剛開始鋁液含量中的苛性比會很低，所獲取的也降低[4]。

3.4 解析氧化鋁浸出液及渣相

把上個步驟中得到的固體產物當做原料，依照一定比例的硅、鈣放入到氫氧化鈣，后期再加入一定濃度的氫氧化鈉液體進行一定時間的反應。等待反應完成以后，及時對其進行冷卻，反應得到的產物過濾，可以得到相對應的浸出液，洗滌濾餅，高溫內開展烘干處理，得到對應的殘渣，解析渣相和該液體。

此步驟完成以后，可以得到浸出液內部氧化鈉的濃度、氧化鋁的濃度以及苛性比數值，表示所得到浸出液能夠直接用到上個環節中個循環當中，繼續開展上個步驟的操作，從而達到氧化鋁反復提取。

4 解析實驗驗證

為了論證文章中設計新循環的提煉方法跟原來的提煉方式做比較，有很高的使用價值，可以把原來的方式跟新提取方式做比較試驗。

4.1 實驗準備

進行實驗之前，要提前準備好所需試劑，比如Ca（OH）2、NaOH等，依次采用兩種方式，從工業生產殘留的廢渣中提煉氧化鋁，分成實驗組和對照組，其中實驗組采用文章內提到的循環方式；對照組是傳統提煉方式。為了更好進行實驗，確保獲得的結果更加精確且客觀，須確保別的影響原因都一樣，依次對不同容量的脫硅鋁液開展氧化鋁提煉實驗，把這組實驗所得到數據信息記錄下來。運用提取氧化鋁的計算公式算出每組方式中該化合物的提取率。

公式為：

在此計算公式內分別代表：

X代表氧化鋁提取率；

M0代表增加到溶液中脫硅鋁液的質量；

W0代表脫硅鋁液的質量分數；

M1代表兩組所提煉后期剩下的殘渣質量；

W1代表對照組或者實驗組提煉后期剩下殘渣內的氧化鋁質量分數。

4.2 實驗結果和解析

從以上公式中可以算出這兩組的數值結果，并登記在表2內。

表2 實驗組和對照組氧化鋁提取率對比

從實驗中和表格1中的數據能夠得出，關于氧化鋁的提取率，實驗組明顯要比對照組要高很多。所以可以表明，本文中設計的反復提煉方式可以有效將剩余殘留的渣相提出許多氧化鋁。

針對該化合物的工藝生產而言，有很高的實際運用意義。其次，可以從文章內設計的提煉方式首先就可以預脫硅處理，能夠很好將鋁液內部的硅提出，將其用在日常生產中，制作硅產品，促進工藝生產的快速發展[5]。

5 結語

本文主要以工藝內剩余殘留渣相中提煉氧化鋁為目的，把原有提煉方法考慮進去，可以發現其中問題，針對這些方面，并以此為基礎，設計出全新的提煉方式，還運用實驗進一步驗證此方式的有效功能，將該化合物的提取率加強，能夠有效把其溶液中的苛性比降低。在將來的探究中，還能將提煉過程中所牽涉的化學反應和設備分離再進行探究和研發，進一步把該方式的提煉率加強。