ZZDD 種分結晶助劑的工業(yè)試驗

復合型ZZDD種分結晶助劑在氧化鋁工業(yè)生產中試用的結果表明，該添加劑具有顯著的強化附聚過程、促進晶體生長、降低產品磨損系數(shù)的作用。工業(yè)試驗結果表明，平均粒徑增加了9μm、-45μm減少了9.9%、磨損系數(shù)降低了6.3%，同時能明顯地減少結疤、改善過濾效率、提高焙燒產能，為我國氧化鋁生產實現(xiàn)砂狀化提供了一種簡單方便、切實可行、卓有成效的解決途徑。

前言

高鋁、高硅、低鐵難溶一水硬鋁石型鋁土礦，需高溫高堿溶出，采用一段法分解工藝，生產成本低，產出率高。分解初溫低，固含高，附聚受到限制，產品粒度呈現(xiàn)周期波動。抑制二次成核數(shù)量，提高不利條件下附聚效果，在分解體系中維持新生晶粒數(shù)與已有晶粒數(shù)平衡，是一般法生產砂狀氧化鋁的關鍵。業(yè)內認為，在根據(jù)自身裝備及特點制定出合理和適宜的工藝制度的基礎上，輔助以添加結晶助劑，強化晶種分解過程，達到生產砂狀氧化鋁的目的，可能是一條有效、實用、經濟、簡便的途徑。據(jù)于此，研發(fā)出國產種分結晶助劑，并盡快地投入生產，實現(xiàn)氧化鋁產品砂狀化，填補我國氧化鋁種分結晶助劑的空白具有重要的現(xiàn)實意義。國產ZZDD種分結晶助劑的工業(yè)試驗結果報告如下。

試驗及討論

1.由礦物油、天然植物油、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑及聚環(huán)氧烷高分子化合物等共同作為主要活性成分的添加劑——ZZDD種分結晶助劑，加入拜耳法氧化鋁生產線一段分解種分體系，開展種分結晶助劑對分解過程影響的工業(yè)試驗。

2.ZZDD種分結晶助劑由X--100/1.0及X--30/1.0柱塞式計量泵各兩臺，在進入晶種槽前10米的位置連續(xù)注入并與精液混合，流程如圖1所示。

考察期注入量：初次添加ZZDD種分結晶助劑的摸索、考察期，加入量為精液量的30PPm。工業(yè)生產對一段法分解晶種粒度長期跟蹤研究，晶粒長大速度為0.95～1.05μm/天。2～3um的晶種長至45um，約需40天，故將結晶助劑加入后40天作為觀察其效能的考察期。再結合現(xiàn)場情況：2012年9月5日前，生產上正處于一個細化周期高峰，用量以大一些為好，故在考察期內連續(xù)以精液量的30PPm加入。

表1 試驗期間晶種分解平均工藝條件統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表2 試驗前后（2012年9月～2012年12月）晶種馬爾文分析結果

試驗期注入量：考察期后，根據(jù)生產情況需要，加入量為精液量的10～20PPm。整個試驗期，即2012年9月5日起至2012年12月5日止，平均用量為精液量的15PPm。

3.試驗期間主要工藝技術條件

首槽溫度：58±0.5℃

末槽溫度：47.5±0.5℃

種固含：700～800g/l

分解時間：0～ 50h。

4.試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

（1）試驗期間晶種分解平均工藝條件，見表1。

（2）試驗開始即重點考察生產過程中晶種粒度分布變化，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2及圖2～4。

從表2及圖2、圖3可以看出：在40天的考察期內，晶種中-10μm含量從1.07%急劇下降至0.26%，-20μm含量從2.82%降至1.78%，-45μm含量從21.7%降至11.81%，且D［4.3］從72.9μm增至81.92μm，晶體比表面積從0.0504m2/g下降至0.0398m2/g，效果非常明顯，說明槽內粒度轉入粗化期，ZZDD種分添加劑在此種分條件下對細粒子有很強的附聚能力，明顯地改善了種分系統(tǒng)中晶種的粒徑分布，在生產周期的全過程，都具備強化附聚、促進晶體生長的作用。

圖1 ZZDD種分結晶助劑加入流程示意圖

圖2 晶種Al(OH)3 D［4.3］、BET變化趨勢圖

圖3 晶種Al（OH）3 粒度-20um、-10um變化趨勢圖

考察期加入量為30PPm，至10月5日下調為10PPm。比較表2中的未加劑期、考察期、試驗期這三組統(tǒng)計數(shù)據(jù)可看出：其D［4.3］、-45μm、-10μm、比表面積BET數(shù)據(jù)明顯好于整個試驗期，說明在此工藝條件下，添加量與種分過程存在明顯的量效關系。

9月5日添加結晶助劑時，體系正處于細化期，晶種-45um處高峰值，達到了40%。從圖2、3、4中都可看出，至11月初，-45um僅為1.3%，此后又出現(xiàn)兩個細化的小高峰，這兩次細化峰值及周期都比添加結晶助劑前有較大的改善，從而可以總結兩點：第一，氧化鋁砂狀攻關，工藝條件及工藝制度始終是第一位的。工藝條件及工藝制度是砂狀氧化鋁生產的基礎，添加劑只能是起輔助的作用；第二，結晶助劑怎樣加、何時加、加多少，如何充分發(fā)揮其作用，達到強化結晶過程直至實現(xiàn)砂狀，提高生產效率、降低生產成本，還須在長時間的生產實踐過程中，總結經驗、找出規(guī)律，逐步形成一套完整的添加工藝機制。

（3）表3為空白期至整個試驗期（2012年6月至2012年12月）產品的粒度數(shù)據(jù)統(tǒng)計表，從表中也可看到粒度有了明顯的改善，尤其是考察期結晶助劑加入量大時，改善的程度更為可觀，氧化鋁產品中-325#的比例減少的幅度（考察期減少了8.40%）比氫氧化鋁還大一些（考察期減少了6.10%），說明種分系統(tǒng)添加結晶助劑40天后，能明顯減少氫氧化鋁灼燒過程中的破損率。從考察期磨損指數(shù)α自31.3%大幅降為25.0%，也能反應這一點。

（4）表4為試驗期間每月的分解率數(shù)據(jù)統(tǒng)計表。從中可以看到，添加結晶助劑對生產種分分解率基本沒有影響。

（5）表5為試驗期間（2012年6月至2012年12月）氫氧化鋁及產品氧化鋁中主要化學雜質含量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。從中可知，添加結晶助劑對產品純度、品質沒有影響。

（6）試驗期間使用結晶助劑后：

種分槽寬板換熱器換熱泵電流效率提高了40A左右，分解槽運行平穩(wěn)。種分1—1槽工作150日退槽清理結疤表明，加入種分結晶助劑后，原有種分槽嚴重結疤的狀況得到了明顯的緩解。至10月下旬后，種子過濾系統(tǒng)停開一臺立盤過濾機。焙燒爐產能提高了17%，達到了歷史最好水平。

圖4 晶種Al（OH）3粒度-45um變化趨勢圖

結論

由礦物油、天然植物油、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑及聚環(huán)氧烷高分子化合物這五類物質復合成的ZZDD種分結晶助劑對強化一段法分解條件下細粒子附聚，改善氧化鋁生產種子分解系統(tǒng)粒度、提高產品粒度、降低產品磨損系數(shù)有非常明顯的效果，能夠不改變現(xiàn)有一段分解制度條件，實現(xiàn)砂狀氧化鋁生產。

表3 試驗期間氫氧化鋁及氧化鋁粒度及強度數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表4 試驗期間種分分解率數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表5 晶種Al（OH）3與產品Al2O3中主要化學雜質含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

實現(xiàn)砂狀氧化鋁生產的關鍵是適宜的、穩(wěn)定的生產工藝條件或工藝制度，種分結晶添加劑是重要的輔助手段。結晶添加劑在具體某種生產工藝制度條件下使用的效果及效率，需經過長時間的經驗積累、找出其規(guī)律性，制定出正確的添加制度才能得以保證，做到有針對性并切實可行地解決生產中存在的實際問題。