氧化鋁產品堿含量的控制

李付明，吳呈祥

（龍口東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265713）

現階段有關氧化鋁產品堿含量的控制的研究多而不精，基于該問題現狀，需結合生產實際與分解工藝要求，提出科學合理的堿含量控制實施方法，具體方法包括氧化鋁產品堿含量控制要點、生產分解中的氧化鈉含量控制方法、過濾洗滌工序過程中堿含量控制方法等，且理論意義價值較大。

1 氧化鋁特點概述

氧化鋁為一種較為耐高溫的高硬度化合物，在強度高溫影響下可通過電離形成離子晶體。氧化鋁產品正是基于該屬性特點，具有一定的耐火功能。經過分析后發(fā)現，工業(yè)氧化鋁在產品加工與制造中最為常見。工業(yè)氧化鋁組成結構較為科學，主要由鋁礬土+硬水鋁石頭配比制造而成。根據其純度的實際要求，如要求較高則需選擇化學工藝進行制備。氧化鋁在鋁化學與元素屬性中具有穩(wěn)定性，即穩(wěn)定性氧化物，化學式：AI2O3。氧化鋁自身特點主動其產品形式的功能完善，主要體現在礦業(yè)或制陶等領域，在學科上稱其為“礬土”。性狀為很難與水進行溶入，為白色固體狀。氣味不明顯，即無臭無味，物質結構與密度較硬。為容易吸潮，且不易潮解等。同時具有兩性氧化物特征，在溶入中與無機酸、堿性溶液融合性較好。基本不會溶入水或相關非極性劑當中。

2 氧化鋁產品堿含量控制要點

在對氧化鋁產品堿含量就進行控制前需對其控制目標、對象進行了解掌握，將分析后發(fā)現在諸多雜質中氧化鈉最為關鍵。一旦氧化鈉含量過多則會的對氧化鋁產品生產造成波及影響，對電解鋁過程實施與質量提升極為不利。在該過過程中Na2O會同在生產電解質 AIF3產生反應，該反應發(fā)生后會直接導致電解質當中的 AIF3自身濃度組織結構發(fā)生變化，其濃度會自然降低。此時該鋁的電解質分子比則會反向升高。在研究中主要考慮到對鋁電解質分子的穩(wěn)定性進行維穩(wěn)，需根據實際需求對電解槽中進行相應的AIF3補充，同時要對上述化學反應公式中所產生的NaF而造成的分子增高的AIF3量進行補充。根據氧化鋁產品生產實際要求，明確其主要雜質與對象后，要對控制方向進行明確。將氧化鈉作為主要控制目標與方向，在氧化鋁產品生產加工中氧化鈉作為堿含量控制對象，其主要存在方式多為附著堿、晶間堿為主。首先針對附著堿產生進行分析，該物質形成主要受過濾或洗滌等影響，多為體現在氫氧化鋁自身平盤過濾中或洗滌時缺乏對清理、干凈的重視程度，導致完殘留液當中包包含大量的氧化鈉。針對該情況可需對洗滌流程及標準進行加強，進而提升該鈉堿的超標含量。同時對晶間堿形成因素進行分析，形成主要為氫氧化鋁在分解時與氫氧化鋁晶格當中的氧化鈉進行融合，該含量為鈉堿含量的主要成分。現階段仍不具備較強工藝對晶間堿進行脫出實現，在相關生產及加工作業(yè)中主要以對分解流程或工藝參數進行調控， 通過分解工藝控制參數的完善與優(yōu)化，進而起到減少晶間堿的形成或增加。最后經分析后發(fā)現，一旦氧化鋁中Na2O含量如為在0.2%-0.4%之間，此時鈉自身的平衡度將會被合理控制。另外生產完成的氧化鋁當中的Na2O含量多受氫氧化鋁粒度變化與洗滌工藝影響。可以總結得出，氧化鋁實際生產當中其自身的氧化鈉含量多為受生產工序影響，主要為晶種分解、過濾洗滌等工序流程。

3 氧化鋁產品堿含量控制主要措施及途徑

（1）生產分解中的氧化鈉含量控制方法。生產實施中分解過程尤為關鍵，也是堿含量增加與形成的關鍵時期。因此在具體工作實施開展中要側重對分解過程進行優(yōu)化控制。經相關試驗研究表明，晶間堿形成時期多為分解過程當中。主要形成誘因受分解率、氫氧化鋁晶體影響。與其附聚、形成過程 等緊密相關。分析后后發(fā)現，結晶相對相對較為完整，且強度較大的氫氧化鋁晶體中所包含的晶間堿則越少。并對其分解原液當中的部分雜質截具有影響作用。對分解中的氧化鈉含量控制主要優(yōu)化工藝參數為主。具體如下：

第一、分解溫度分析，在分解溫度分析中以某工廠氧化鋁生產為例，如下：

圖1中顯示溫度對晶間堿影響較大，如溫度持續(xù)升高，晶間堿則會出現降低情況。造成該情況出現的主要原因是為作業(yè)中，分解前槽運行及工作動力頗大，造成該階段的分解速度提升，首槽溫度的過高對分解速度影響較大，并可對其進行控制，進而阻礙大數量的晶核生成，另外可通過對鋁酸鈉溶液進行合理設置，一定要對其飽和度進行提升， 可有利于晶體附聚，便于完整晶體形成等。只有晶體成型的完整性符合標準才能抑制晶間堿增加。因此在實際作業(yè)工作中建議調整設置分解首槽溫度，最好為較高溫度。

圖1 氫氧化鋁中氧化鈉含量與首槽溫度關系

第二、分解時間分析：生產作業(yè)中要側重對分解時間進行合理設置，其主要重點在于對是氫氧化鋁結晶的速度進行有效降低。對相關推動分解率的因素進行有效控制，包括分解溫度等。目的在于讓晶體在特點條件下逐漸長大、逐漸附聚等。對晶型穩(wěn)定進行保證，最大程度上削弱晶間堿形成。長期且漫長的分解作業(yè)流程中需滿足該分解結果要求。同時其弊端也較為明顯，如時間一旦過長則會造成分解槽單位產能出現嚴重降低，且能耗也會隨著升高。因此作業(yè)卡開展中，要科學設置分解時間。

第三、苛性堿濃度分析：經過實踐測試證明，在分解過程當中一旦發(fā)生速度過快會導致晶間堿增多。 在相同條件環(huán)境中，相對濃度持中的鋁酸鈉溶液可靠性偏低。所以分解過程中速度快，濃度持中的分解效應會提升。可濃度如發(fā)生持續(xù)走低，該飽和度會增多。可增強精液苛性堿濃度。讓精液處在相對的較可靠性，基于此需對分解速度進行持續(xù)降低，作業(yè)工作實施中，精液濃度也會波及精液的形成率，在實操中不必對整精液濃度進行設置[1]。

第四、分解固含分析：以圖2為例，為分解固含與氫氧化鋁中的氧化鈉含量關系。

圖2 分解固含與氫氧化鋁中氧化鈉含量關系

經過分析后數據統(tǒng)計后發(fā)現，分解槽中的固含不能過于偏低，偏低則會導致晶間堿出現增高。形成問題的因素在于分解固含過于低下，直接導致分解晶種的補充量降低，此時結晶的表整體面積會嚴重失衡，誘發(fā)二次成核情況出現，并逐漸凝聚大量的細粒出現，此時細粒大于表面積，證明大量氧化鈉在其之上。在附聚結晶形成當中會造成氫氧化鋁晶間格進入，促生晶間堿增加。因此在設計工作生產作業(yè)中最大限度增強分解固含，實現晶間堿下降[1]。

第五、有機物分析：有機物自身特點與屬性也會對氧化鋁產品中堿含量控制造成一定影響。有機物出現主要受氧化鋁生產設備或系統(tǒng)問題波及，如設備系統(tǒng)當中有機物數量堆積過多會促生大量有機鈉鹽。如該鈉鹽在分解實施當中堆積到達析出濃度后，會與氫氧化鋁所出現的結晶同時析出，對晶體整個表面進行覆蓋。待完成經焙燒時，碳離子會發(fā)生氧化，并以氣體形式進行外排，但鈉離子會依然依然留在成品當中，間接造成氧化鈉含量增多。

（2）過濾洗滌工序過程中堿含量控制方法。第一、洗水量分析，以圖3為例：

圖3 洗水量對平盤氫氧化鋁濾餅中氧化鈉含量影響

從圖3中發(fā)現，該在其相關進料量與轉速作業(yè)不改變前提下， 完成平盤洗水科學設置，可見此時的氫氧化鋁濾餅中的氧化鈉含量波動現象，當此時洗水發(fā)生增大后，其氧化鈉含量會明顯減少。在作業(yè)操作中，洗水強度增加導致蒸發(fā)負荷提升，對系統(tǒng)水平衡的穩(wěn)定性造成波及。因此在對洗水進行有效控制，不可持續(xù)性增大，明確標準與范圍。第二、平盤系統(tǒng)真空度，以圖4為例。

圖4 真空度與氫氯化鋁濾餅中氧化鈉含量關系

為在相對條件環(huán)境無改變情況下，平盤真空度與氫氧化鋁濾餅中氧化鈉含量的關系，圖4中發(fā)現，該平盤系統(tǒng)的穩(wěn)定性極為關鍵，如真空度發(fā)生起伏變化均會對濾餅氧化鈉含量造成波及，導致提升。如此時真空度過于偏低，則會影響吸干效應，母液堆積較多，如過高會導致濾餅過于壓實，其孔隙率則會逐漸降低，嚴重影響母液的快速析出。第三、氫氧化鋁粒度，以圖5為例。

圖5 氫氧化鋁粒度與氧化鈉含量關系

從圖5中發(fā)現，當氫氧化鋁粒度處于細小狀態(tài)中，晶粒整體距離的孔隙率則較小，此時洗滌具有一定的難度性。濾餅上包含的氧化鈉含量怎相對高，并且具有一定的起伏性。但氫氧化鋁粒度相對變粗化后，濾餅上包含的氧化鈉含量則會明顯降低，且處于穩(wěn)定層面。

4 綜合分析及對策實施

基于氧化鋁產品堿含量控制的重要性，需從全面提升與優(yōu)化方法入手，結合實驗與數據分析，現對其主要措施進行提出，首先要對分解首溫進行提高，需按照相關標準與操作規(guī)范，對分解過程中的溫度問題進行側重分析，實施提升溫度的具體方法，通過首溫提升可有效降低生產中的堿含量。同時對分解時間進行延長，在分解時間設置上要結合具體操作需求，規(guī)避以往的短時間、快開展，實施分解時間合理性延長。最后對洗滌效果、洗水溫度進行合理設置。完成好真空度和反吹風壓力的控制優(yōu)化作業(yè)。對氫氧化鋁粒度進行科學設置等。

5 研究方向與未來展望

（1）研究方向。隨著我國科學技術不斷提升，智能化技術推動與擬人模式實現，必然對氧化鋁產品系統(tǒng)的創(chuàng)新升級造成影響。日后研究中將更加側重于智能保障、技術融合。智能保障是指氧化鋁產品檢驗儀器或生產裝置研發(fā)中要最大程度體現智能分析、智能判斷、智能處理。同時研究中會更加側重于監(jiān)測終端的研發(fā)設計，當下以智能手機為智能終端的氧化鋁產品質量檢測系統(tǒng)將成為主流，通過手機軟件與程序實現移動終端在氧化鋁產品系統(tǒng)測控中的操控。

（2）未來展望。首先在未來對氧化鋁產品檢驗技術人才需求將更多，檢驗技術人才對推動我國化工生產架構與系統(tǒng)設計尤為關鍵，是實現智慧型化工企業(yè)的重要保障，國家及化工企業(yè)要以檢驗技術人才為培養(yǎng)應用重點，開展技能培訓與專業(yè)化鍛造，以高校及研究所為人才培養(yǎng)搖籃，以化工系統(tǒng)及企業(yè)為人才鍛造依托，全面推動化工產業(yè)高素質檢驗人才隊伍建設。包括有毒物質檢測、堿含量檢測、微生物檢測、病毒害檢測等。其次以化工產業(yè)為發(fā)展核心對各生產技術、工藝等進行全面升級，推動氧化鋁產品堿含量降低方法的應用推廣、普及力度，實現全網智能化、全產業(yè)科技化等。最后加強對相關設備及理論學術的研究力度，為我國化工產業(yè)發(fā)展助力東風。

6 結論

綜上所述，通過對氧化鋁產品堿含量的控制進行分析，將氧化鋁產品與堿含量控制要點進行闡明，主要包括氧化鋁產品堿含量控制要點、生產分解中的氧化鈉含量控制方法、過濾洗滌工序過程中堿含量控制方法等。同時結合研究方向對控制實施的效果應用進行闡明，對日后相關研究及工作開展起到積極促進作用。