降低氧化鋁產(chǎn)品氧化鈉含量的探討

趙端霞　馮延磊（河南能源化工義煤公司義翔鋁業(yè)，河南　三門峽　472435）

降低氧化鋁產(chǎn)品氧化鈉含量的探討

趙端霞馮延磊（河南能源化工義煤公司義翔鋁業(yè)，河南三門峽472435）

針對某氧化鋁廠面對目前市場形勢所遇到的問題，為保生產(chǎn)、穩(wěn)發(fā)展，提高氧化鋁產(chǎn)品品質(zhì)分析原因，尋找優(yōu)化的方法，對提高氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量具有重大意義。

氧化鋁；氧化鈉；氫鋁中晶格堿

氧化鋁市場形勢持續(xù)低迷，2015年年末電解鋁價格雖略有回升，但氧化鋁價格仍下行，氧化鋁的價格已經(jīng)跌至成本價以下很多。某氧化鋁廠產(chǎn)品銷售困難，庫存量較大，在目前市場經(jīng)濟氛圍中，產(chǎn)品質(zhì)量問題成了主題，只有產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于其它公司，才能夠更好的占領(lǐng)市場，度過難關(guān)。

1　氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量主要化學(xué)成份要求

中華人民共和國國家標(biāo)準GB/T24487-2009氧化鋁化學(xué)成分要求如表所示下

表1　中華人民共和國國家標(biāo)準氧化鋁化學(xué)成分

氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)（純度）是影響原鋁質(zhì)量的主要因素，同時也影響鋁電解過程的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，因此必須盡可能地降低氧化鋁中的雜質(zhì)含量。氧化鋁中典型的化學(xué)雜質(zhì)含量如表所示。

表2　氧化鋁中的主要化學(xué)雜質(zhì)

氧化鈉是氧化鋁產(chǎn)品中的主要雜質(zhì)，在堿法生產(chǎn)氧化鋁中，送往焙燒的氫氧化鋁中氧化鈉以兩種形式存在：一種是在氫氧化鋁洗滌過程中沒有完全洗滌干凈殘留其中的母液，可以通過增加洗滌次數(shù)、增加洗滌量以及使用表面活性劑使過濾濾餅脫水等來減少這部分堿含量；另一種是在氫氧化鋁分解過程中結(jié)合進入氫氧化晶格中的結(jié)合堿，這部分堿是整個堿含量的主要部分，目前尚沒有適宜的經(jīng)濟辦法將這部分化學(xué)結(jié)合堿脫除。

2　氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)對鋁電解的影響

氧化鋁中氧化鈉含量的升高對電解槽的運行有很大的影響，當(dāng)電解質(zhì)中的鈉含量增加時，必須多加入氧化鋁以維持正常的NaF/AlF3比值，使氟化鹽的消耗量增加［1］，同時增加了電解槽中電解質(zhì)的體積。氧化鋁中的氧化鈉在電解質(zhì)化學(xué)變化和電解槽的傳料和工藝控制方面起著重要作用。氧化鈉在鋁電解是可與氟化鋁發(fā)生反應(yīng)生成氟化鈉，使電解質(zhì)的正常分子比發(fā)生改變，為了保持電解質(zhì)的正常組成，必須補充相應(yīng)數(shù)量的氟化鋁［2］。

引領(lǐng)市場低鈉產(chǎn)品更具有競爭優(yōu)勢。為了實現(xiàn)低鈉氧化鋁（氧化鈉含量小于0.3%）、同時提高溶液產(chǎn)出率和降低能耗，需要對分解過程作進一步的優(yōu)化。

3　原因分析及采取措施

影響氧化鋁中Na2O含量主要取決于洗滌條件和氫氧化鋁的粒度。

3.1為進一步降低產(chǎn)品中Na2O，首先加大平盤洗滌用水量，平盤洗滌水量偏大造成影響：

3.1.1不利方面：種母濃度降低約1.5g/l（且未考慮分解槽堿煮回堿，其它氧化鋁廠分解槽堿煮后液堿回循母槽，該廠回分解出料槽），比較如下表

日期A廠B廠-2.83 168.95分解出料NK 178.75 -1.51 2015年6 月2015年7月平均170.12種母NK 177.3 2 177.5 3 177.4 2 179.05分解出料NK 167.77 178.90種母NK-出料NK -1.44 -1.48種母NK 164.7 7 167.2 9 166.0 3種母NK-出料NK -3 -2.92

3.1.2有利方面：氧化鋁中Na2O含量降低0.138%，產(chǎn)品質(zhì)量得到提高。

日期氧化鋁Na2O（%）A廠AH附堿（%）氧化鋁Na2O（%）0.092 AH含Na2O （%）0.248 0.407 0.26 2015年6 月2015年7月平均0.099 0.096 0.251 0.250 0.408 0.408 0.02 B廠AH附堿（%）AH含Na2O （%）0.17 0.02 0.020 0.18 0.175 0.28 0.270

3.1.3成本影響：①即該廠1噸氧化鋁中少含0.138%Na2O、多含Al2O30.138%。0.138%Na2O即1.38kgNa2O折NaOH1.78kg，3.20元；Al2O30.138%即1.38kg氧化鋁折產(chǎn)值3.17元；②該廠平盤洗滌多用水12t/h，蒸發(fā)需多耗蒸汽3t/h，每小時產(chǎn)氧化鋁55t/ h，蒸汽單耗升高0.055t/t-AO，折成本4.4元/t-AO；③造成該廠成本升高4.43元/t-AO。

3.2影響產(chǎn)品中Na2O的其它因素和解決辦法如下

3.2.1氫鋁中晶格堿含量高是影響該廠氧化鋁中鈉含量高的主要因素

氫氧化鋁中堿有三種：（1）晶格堿，水無法洗去；（2）硅酸鈉結(jié)合堿，此部分堿含量極少，主要由精液脫硅指數(shù)決定，含量0.002%-0.005%；（3）AH附堿。目前該廠氫氧化鋁中Na2O含量0.21%，其中硅酸鈉結(jié)合堿0.005%、附堿0.02%、晶格堿0.185% （0.21%-0.005%-0.02%），因此晶格堿0.185%是影響氫氧化鋁中氧化鈉含量高的主要因素。

3.2.2氫鋁中晶格堿形成機理及降低手段

晶格堿的形成機理：鋁酸鈉溶液分解過快時，會導(dǎo)致析出的細小晶粒來不及長大，便同其它小晶粒附聚在一起產(chǎn)生結(jié)晶不完善的結(jié)合體，其中就形成了許多空隙，這些空隙會包裹大量溶液中游離的堿，即結(jié)晶堿，從而使氫氧化鋁中鈉的含量大大增加。因此要降低產(chǎn)品中的鈉含量，首先要控制好鋁酸鈉溶液的分解速度，使氫氧化鋁在晶核的基礎(chǔ)上慢慢長大，形成結(jié)晶完善的產(chǎn)品。

影響氫氧化鋁中晶格堿含量主要因素：分解溫度、分解時間、精液ak等

（1）溫度影響：在種子量相同的情況下，分解初溫越高，鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性越強，進行分解誘導(dǎo)期越長，氫氧化鋁結(jié)晶越完善，氫氧化鋁中氧化鈉含量越低。

（2）分解時間：分解時間越長，氫氧化鋁結(jié)晶越完善，氫氧化鋁中氧化鈉含量有降低趨勢。

（3）精液ak影響：精液ak越高，進行分解誘導(dǎo)期越長，分解速度越慢，氫氧化鋁結(jié)晶越完善，氫氧化鋁中氧化鈉含量越低。

（4）解決方法：

控制分解速度，降低氫鋁中晶格堿，首先抓住最重要的影響因素分解溫度為突破口，分解首溫65℃、末溫50℃控制，AH中氧化鈉可降至0.16%以內(nèi)（氧化鋁中氧化鈉可降至0.25%以內(nèi)），但基于該廠實際生產(chǎn)情況首溫63℃、末溫50℃控制；針對分解溫度較高，增加分解槽液量至68000-70000m3，延長分解時間。提高精液ak雖然也可以降低氫鋁中氧化鈉含量，但嚴重影響循環(huán)效率和精液產(chǎn)出率，因此不建議提高精液ak。

4　結(jié)語

通過不斷的分析及進行現(xiàn)場操作的控制，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定運行，近一步降低了產(chǎn)品中的Na2O。在氧化鋁生產(chǎn)中，氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量不斷優(yōu)化可促進我國鋁產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

［1］呂鮮翠、唐海紅.氧化鋁質(zhì)量的改善及其對鋁電解的影響，中國有色冶金［B］2006-03-01.

［2］耿輝.熱電廠節(jié)能生產(chǎn)改革探討［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè).2012 （04）.