拜耳法生產(chǎn)氧化鋁有機物的影響及去除方法研究

胡曉赟 孟玲龍 郭智峰 樊英峰 劉明江

摘? 要：近些年來，伴隨我國經(jīng)濟不斷飛速蓬勃發(fā)展，我國城市化建設(shè)、工業(yè)發(fā)展及日常生活對于有色金屬尤其是鋁產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)出逐年上漲的態(tài)勢。有色金屬鋁產(chǎn)品的中間產(chǎn)品氧化鋁的生產(chǎn)在技術(shù)的不斷革新中，呈現(xiàn)出大型化、技術(shù)集中化的態(tài)勢。目前，氧化鋁的生產(chǎn)已基本淘汰燒結(jié)法，而主要采取拜耳法生產(chǎn)形式，但是拜耳法在氧化鋁的生產(chǎn)過程當(dāng)中，不可避免地會存在有機物的累積，以及危害。有機物當(dāng)中最大的危害是草酸鹽，草酸鹽過多積累對于沉降、分解和蒸發(fā)等工序來說，有著嚴(yán)重的影響，其主要是體現(xiàn)在三個方面，首先是使分解過程中Al（OH）3顆粒過細(xì)，雜質(zhì)含量高，影響產(chǎn)品Al2O3質(zhì)量;其次是形成鈉有機化合物，損失堿;第三是使溶液的粘度、密度、沸點提高，在生產(chǎn)過程中溶液起泡嚴(yán)重。上述影響都會對生產(chǎn)過程中的技術(shù)指標(biāo)及設(shè)備效率等產(chǎn)生嚴(yán)重影響。尤其是在分解階段有機物積累過高會導(dǎo)致分解槽因草酸鹽析出而沉槽，影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)。本文針對拜耳法生產(chǎn)過程當(dāng)中，有機物對氧化鋁生產(chǎn)所造成的影響，以及相關(guān)的解決策略進行了有效的探究，提供了相關(guān)的對策。希望通過本文的論述，能夠為氧化鋁生產(chǎn)中有機物的去除提供一些幫助和借鑒。

關(guān)鍵詞：拜耳法;氧化鋁生產(chǎn)過程;有機物;影響;對策

1、引言

我國氧化鋁在早期生產(chǎn)過程當(dāng)中，除了我國工業(yè)較為發(fā)達的地區(qū)采取先進的生產(chǎn)方式之外，其他相關(guān)地區(qū)氧化鋁的生產(chǎn)通常采用的是傳統(tǒng)的聯(lián)合法。聯(lián)合法生產(chǎn)工藝當(dāng)中，在燒結(jié)熟料的過程當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)有機物的有效排除。因此此種氧化鋁的生產(chǎn)方式，并不會由于有機物的存在，對于整體的生產(chǎn)過程產(chǎn)生巨大的不良影響及質(zhì)量波動。但是近些年來，伴隨著拜耳法生產(chǎn)工藝在我國氧化鋁行業(yè)的應(yīng)用和普及，有機物在生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的影響越來越大，尤其對于分解粒度控制、堿耗方面的影響更為嚴(yán)重。近年來，加上進口礦的持續(xù)增加，有機物對于氧化鋁生產(chǎn)過程的危害更為突出。相對于此種情況，一定要有效的探究氧化鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中，采取拜耳法生產(chǎn)技術(shù)有機物對于整體生產(chǎn)過程的影響，并明確有機物危害有效處理的對策，這樣才能夠全面提升氧化鋁生產(chǎn)的管理及技術(shù)水平，提高氧化鋁產(chǎn)品的質(zhì)量，有效降低氧化鋁生產(chǎn)成本。本文則在此方面進行了深度的有效探究。

2、拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中有機物來源情況分析

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中有機物來源一般包括三個方面，具體詳見下面表1所示。

3、有機物對拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程產(chǎn)生的影響

拜耳法在氧化鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中，會存在一定數(shù)量的有機物，有機物的存在對于氧化鋁的整體生產(chǎn)過程都會產(chǎn)生不同程度的影響。主要體現(xiàn)是氧化鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中，有機物會伴隨鋁土礦溶入堿性的溶液，并在不斷生產(chǎn)循環(huán)過程中，有機物含量會逐步的累積。如果有機物含量累積到一定峰值之后，鋁土礦溶出過程中的溶出率會出現(xiàn)不同程度的降低，分解過程中的分解率會受到不同程度的干擾以及影響同時。同時赤泥沉降的速度、氫氧化鋁相關(guān)白度都會受到不同程度的影響。一般來說，在拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中，有機物對于生產(chǎn)過程的影響主要有以下幾個方面。

第一，有機物的存在會轉(zhuǎn)變?nèi)芤旱奈锢硇再|(zhì)。譬如：溶液的密度比重、比熱等等方面，相關(guān)物理性質(zhì)會由于有機物的存在導(dǎo)致發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變，而且溶液表面張力會由于有機物影響，存在著表面張力的提升。而如果單純的將溶液的粘度進行增加，還會導(dǎo)致相關(guān)物料的輸送過程存在巨大損耗（主要體現(xiàn)在泵的功率會提升）。這樣氧化鋁生產(chǎn)過程中的技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟效益等所受到的影響是不可避免的;

第二，有機物的存在會嚴(yán)重的干擾晶種的分解，通過相關(guān)的大量研究顯示：拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的過程當(dāng)中，有機物對于氧化鋁生產(chǎn)過程存在最大影響的是晶種分解。一般來說，有機物會對晶種的活性點進行吸附，相對于生產(chǎn)過程當(dāng)中擴散出來的一部分偏鋁酸根離子，由于有機物的存在，會導(dǎo)致晶種的吸附受到不同程度的干擾和阻礙。而且氫氧化鋁增長趨勢和速度，也會由于有機物的存在，受到嚴(yán)重抑制。如果有機物在溶液中的濃度不斷增加，晶種的分解率就會隨之降低，而氫氧化鋁的產(chǎn)出率就會降低，這樣如果要保證產(chǎn)量，就需要增加物料的流量，使整個生產(chǎn)的負(fù)荷增加。同樣，在氫氧化鋁焙燒的過程當(dāng)中，會由于其顆粒過于細(xì)小而導(dǎo)致破碎的情況產(chǎn)生，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量，最終影響電解鋁的控制指標(biāo)及生產(chǎn)成本等。

第三，氧化鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中，如果有機物不斷增加，那么對于母液蒸發(fā)排鹽過程，所產(chǎn)生的影響是十分嚴(yán)重的。有機物含量積累到一定程度后會導(dǎo)致碳堿析出的粒度不斷變細(xì)，正常的過濾分離和沉降會受到不同程度影響。溶液當(dāng)中會富含許多高分子、中分子，這些分子主要有腐植酸鹽，如果存在著較大含量的腐植酸鹽有機物，就會導(dǎo)致鋁酸鈉溶液其粘度和表面張力，會呈現(xiàn)出不斷上升的態(tài)勢。而在輸送或者攪拌的過程當(dāng)中，都會導(dǎo)致溶液所產(chǎn)生的泡沫不斷增多，由此會降低生產(chǎn)設(shè)備的有效容積，并且對生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。

第四，有機物與堿作用會產(chǎn)生不良反應(yīng)，并且會有更多種類的有機鈉鹽產(chǎn)生，由此會損失大量的堿。而且如果存在著草酸鈉和氫氧化鋁同時析出的情況，會導(dǎo)致板式換熱器、晶種槽、種分槽、蒸發(fā)器當(dāng)中會呈現(xiàn)出不斷加重的結(jié)疤。結(jié)疤產(chǎn)生的速度會隨有機物含量的積累不斷加速，這樣會對設(shè)備的損耗，呈現(xiàn)出逐漸上升的不良態(tài)勢。最終影響設(shè)備的清洗、維護保養(yǎng)等。

第五，產(chǎn)品質(zhì)量會受到嚴(yán)重影響。隨著有機物的不斷積累，分解時會干擾氫氧化鋁粒子的附聚，同時在晶種分解過程當(dāng)中，一些氫氧化鋁在附聚過程當(dāng)中會有大量的有機物附著其中，由此導(dǎo)致氫氧化鋁的顏色產(chǎn)生轉(zhuǎn)變，略帶灰褐色，這種情況最危險的體現(xiàn)是存在著超標(biāo)的堿含量。

4、有機物對拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程產(chǎn)生影響的解決策略

基于有機物對拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程產(chǎn)生的影響，其解決的措施主要是結(jié)合原材料的控制，以及各種方法的應(yīng)用，將有機物的含量降低。

4.1嚴(yán)格控制生產(chǎn)原料

為了在氧化鋁拜耳法生產(chǎn)過程當(dāng)中，有機物含量得到有效控制及減少，要從源頭上對于氧化鋁所使用的原材料展開良好管控。在具體的生產(chǎn)過程當(dāng)中，通常使用的處理方法是培燒法，培燒法的應(yīng)用可以有效的分解和破壞礦石當(dāng)中的有機物，真正在源頭上將有機物展開良好的管控，并在生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，有效預(yù)防有機物的流入。這種方式首次在德國被應(yīng)用，取得了非常理想的成效，其主要破壞有機物產(chǎn)生，將有機碳進行轉(zhuǎn)化生成二氧化碳，并排除原材料之外。但是此種方法在應(yīng)用過程當(dāng)中，存在一定程度的不足，最主要表現(xiàn)是存在著較大的能耗，以及較高的經(jīng)濟成本投入，所以在我國此種方法并沒有得到廣泛的普及和應(yīng)用。

4.2應(yīng)用溶液氧化法降低有機物

氧化鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中，可以在漿料之中將富含有一定氧化性質(zhì)的氣體輸入其中。氣體的融入可以將溶液當(dāng)中有機物實現(xiàn)進一步的良好氧化和分解。同樣，可以使用氧化劑對溶液中的有機物進行氧化，如氧氣、二氧化錳、臭氧等。在現(xiàn)實的具體應(yīng)用過程當(dāng)中，在溶出過程中通入適量的氧氣，促使有機物與氧氣發(fā)生作用生產(chǎn)草酸鈉等，從而達到控制或減少有機物對于氧化鋁生產(chǎn)過程的影響。

4.3在蒸發(fā)過程中去除有機物。

主要有以下方法實現(xiàn)有機物的去除：向蒸發(fā)母液中添加石灰進行吸附、向蒸發(fā)母液中添加草酸鈉晶種使有機物結(jié)晶析出、將母液蒸發(fā)排除的一水碳酸鈉煅燒排除吸附的有機物。

4.4煅燒法去除有機物

將氫氧化鋁與種分母液按一定比例混合，混合物通過蒸發(fā)、燒結(jié)后，有機物分解。燒結(jié)后的產(chǎn)物為固相鋁酸鈉，該部分物料返回溶出。煅燒法去除有機物可以事項有機物的絕大部分去除，同時可實現(xiàn)有機鹽中碳酸鈉的再次回收。該方法的缺點是投資大、生產(chǎn)成本較高。

4.5在分解槽添加草酸鹽控制藥劑改變其析出形態(tài)

在分解過程中將種分母液引出，將草酸鹽控制藥劑添加到引出后的種分母液中，可以將草酸鹽基本形態(tài)有效析出，并讓草酸鹽形成球狀顆粒進行有效的去除。之后采用分離機將固液分離后的種分母液返回分解槽，析出的草酸鹽外排。這樣可以有效降低氧化鋁生產(chǎn)過程中的有機物。

4.6分解工序添加石灰乳苛化去除

去除原理是基于草酸鈉極易溶于熱水而微溶于苛性堿液的特性。通過清洗吸附在細(xì)種子表面的草酸鈉，使其溶解于溶液中，再送草酸鹽苛化工序，添加石灰乳苛化使草酸鈉與石灰乳反應(yīng)生成草酸鈣沉淀，經(jīng)沉降分離后從流程中排出，以保持循環(huán)溶液中有機物的平衡。

5、結(jié)語

目前，伴隨著拜耳法在我國氧化鋁生產(chǎn)過程當(dāng)中得到不斷的普及應(yīng)用和發(fā)展，在此種方式生產(chǎn)過程當(dāng)中會產(chǎn)生大量的有機物的存在，有機物的存在對于氧化鋁的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)會產(chǎn)生巨大的干擾，導(dǎo)致溶液的物理性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，進一步影響晶種的分解、蒸發(fā)設(shè)備的有效使用及氧化鋁的質(zhì)量。鑒于此種情況，必須要對氧化鋁生產(chǎn)原料進行嚴(yán)格管控，對于生產(chǎn)過程中有機物的積累積極的采取有效的措施，降低其對生產(chǎn)及成本的影響。本文針對拜耳法生產(chǎn)過程當(dāng)中，有機物對氧化鋁生產(chǎn)所造成的影響，以及相關(guān)的解決策略進行了有效的探究。希望通過本文的論述，能夠為氧化鋁生產(chǎn)中有機物的去除提供一些幫助和借鑒。

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