氧化鋁新工藝中強(qiáng)化燒結(jié)法的應(yīng)用影響探析

趙 俊

（河南省三門峽（開曼鋁業(yè)）有限公司，河南 三門峽 472143）

目前較為廣泛的氧化鋁生產(chǎn)方法主要是拜耳法以及燒結(jié)法，因?yàn)閲鴥?nèi)鋁土礦的質(zhì)量原因，選擇燒結(jié)法居多，這一技術(shù)最開始是從蘇聯(lián)引進(jìn)的，即便經(jīng)過了長達(dá)幾十年的理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，但始終并未得以突破和發(fā)展。采用傳統(tǒng)燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁能耗較大且工藝?yán)щy，所以設(shè)計(jì)一種高A/S礦石燒結(jié)法進(jìn)行氧化鋁生產(chǎn)：強(qiáng)化燒結(jié)法，表現(xiàn)出較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性以及產(chǎn)出率。

1 氧化鋁燒結(jié)法的基本原理

把堿、石灰以及鋁土礦同時進(jìn)行燒結(jié)，讓原料內(nèi)部的氧化鋁在進(jìn)行反應(yīng)后轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒匿X酸鈉，氧化鐵反應(yīng)后轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀姿獾蔫F酸鈉，氧化硅進(jìn)行反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為不溶于水的原硅酸鈉。上述三種化合物共同構(gòu)成熟料，將其放入稀堿溶液之內(nèi)，鋁酸鈉溶于稀堿溶液，鐵酸鈉在其中水解成氧化鐵水合物同時沉淀，很容易清除，原硅酸鈉和稀堿溶液之間不產(chǎn)生反應(yīng)，沉淀去除[1]。這一過程則為溶出過程，其中進(jìn)行二次反應(yīng)會影響溶出率，二次反應(yīng)的化學(xué)表達(dá)式如下：

實(shí)際的生產(chǎn)過程中，二次反應(yīng)的影響因素還包括配方以及反應(yīng)條件。

（1）配方的影響。配方對二次反應(yīng)造成的影響一般來說是關(guān)系到鋁硅比、堿比、鈣比和生料加煤。第一是鋁硅比，如果熟料內(nèi)的鋁硅比不是很高，那么原硅酸鈣的含量增加，因此溶出過程和稀堿溶液內(nèi)苛性堿反應(yīng)往往較為強(qiáng)烈，可能造成二次反應(yīng)出現(xiàn)較大損失，氧化鋁以及氧化鋁溶出率降低；第二是堿比，堿度較高會造成氧化鈉溶出率降低，無法將全部氧化鋁以及氧化鐵反應(yīng)為鋁酸鈉與鐵酸鈉；第三為鈣比，若熟料內(nèi)的鈣含量超標(biāo)，很容易產(chǎn)生鋁酸鈉，從而對氧化鋁帶來損失，同時溶出液苛性比值有所提升，沉降效果不佳，溶出率受到影響。如果熟料中鈣含量不高，代表氧化鈣含量無法把全部二氧化硅轉(zhuǎn)化為原硅酸鈣，即是一次化學(xué)反應(yīng)中氧化鋁以及氧化鈉的損失率提升，溶出率受到影響；第四，生料加煤也會對二次反應(yīng)帶來影響。生料加煤會增加熟料窯產(chǎn)能，提高熟料質(zhì)量，優(yōu)化赤泥沉降性，提升溶出率。

（2）溶出條件的影響。溶出條件對二次反應(yīng)的影響主要關(guān)系到溫度、溶出液濃度、碳酸鈉濃度、溶出液固比以及赤泥含量、溶出時間、熟料磨細(xì)度等幾方面因素。首先是溫度，這一反應(yīng)會在溫度相對較高的情況下加快速度，溫度越高其出現(xiàn)的二次反應(yīng)就越多，溶出率也相對更低。而溫度過低會造成溶出不徹底，影響沉降效果，導(dǎo)致氧化鋁以及氧化鈉損失提高；第二是溶出液濃度，濃度越高出現(xiàn)的二次反應(yīng)就越多，造成的損失就越大，能夠了解到溶出液濃度主要是氧化鋁濃度以及苛性比值決定的，氧化鋁濃度保持不變，溶出液濃度往往會隨著苛性比值降低而降低，但如果溶出液濃度太低則會出現(xiàn)分解；第三是碳酸鈉濃度，碳酸鈉可以和石灰乳發(fā)生反應(yīng)而抑制二次反應(yīng)，同時可以分解二次反應(yīng)產(chǎn)生的鋁硅酸鈣，補(bǔ)充氧化鋁的損失；第四是溶出液固比以及赤泥含量，溶出液固比越小，赤泥含量越高，同時固體面積就越大，對二次反應(yīng)帶來的損失越大，產(chǎn)生的氧化鋁以及氧化鈉越少；第五是溶出時間，即是熟料從入磨到溶液與赤泥相互分離的時間，即是溶液與赤泥相互之間接觸的時間。溶出時間越長導(dǎo)致的二次損失就越大，因此必須要盡可能減少溶出時間；第六是熟料磨細(xì)度，固體表面積越大會對溶出過程帶來更大的影響，同時也會對氧化鋁產(chǎn)出量造成影響[2]。按照上述分析能夠了解到，氧化鋁溶出時，二次反應(yīng)損失容易造成溶出率降低，因此降低二次反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)提升溶出率的目標(biāo)。

2 氧化鋁新工藝中強(qiáng)化燒結(jié)法的關(guān)鍵技術(shù)

選擇強(qiáng)化燒結(jié)法制備氧化鋁以及選擇傳統(tǒng)燒結(jié)法制備氧化鋁進(jìn)行比較，通常來說是燒成熟料氧化鋁含量、熟料溶出液、精液氧化鋁濃度等數(shù)據(jù)指標(biāo)的差異性，這些因素也是強(qiáng)化燒結(jié)法與傳統(tǒng)燒結(jié)工藝在技術(shù)原理上的主要差異所在。由于高鋁硅比的燒結(jié)工藝有效增加了熟料窯的生產(chǎn)率，高氧化鋁濃度的燒結(jié)工藝進(jìn)一步促進(jìn)了濕法系統(tǒng)設(shè)備作業(yè)效率的提升，深度脫硅技術(shù)讓氧化鋁最終質(zhì)量得以有效保證，因此從上述各方面技術(shù)手段出發(fā)來強(qiáng)化燒結(jié)工藝制備氧化鋁，在同樣條件和環(huán)境下，能夠讓整個生產(chǎn)系統(tǒng)的制備效率得以提升，且有效控制了生產(chǎn)成本[3]。

2.1 高鋁硅比、高氧化鋁含量的熟料燒結(jié)技術(shù)

傳統(tǒng)氧化鋁燒結(jié)工藝選用熟料的鋁硅比不超過3.5，氧化鋁含量通常在35%左右，采用此熟料的燒結(jié)溫度不高，熟料越多，熟料窯的耐火度就越強(qiáng)。而采用強(qiáng)化燒結(jié)工藝能夠明顯提升熟料鋁硅比，提高熟料中的氧化鋁含量，燒結(jié)溫度隨之提升，在這樣的環(huán)境條件下熟料窯怎樣才可以維持持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)是其中的關(guān)鍵問題。

通過實(shí)踐證明，在高鋁硅比以及高氧化鋁含量的熟料進(jìn)行燒結(jié)時，采用獨(dú)特的工藝技術(shù)，可以在燒結(jié)時過上窯皮，確保熟料窯能夠維持長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此高鋁硅比以及高氧化鋁含量的熟料燒結(jié)工藝可以有效促進(jìn)年熟料窯生產(chǎn)作業(yè)效率的提升，也能夠進(jìn)一步減少熟料窯的能源損耗。這樣的工藝技術(shù)轉(zhuǎn)變了溶出過程，降低了二次反應(yīng)，有效增加了氧化鋁的溶出率，降低了廢渣排出量，對環(huán)境保護(hù)也能夠發(fā)揮出很大作用。

2.2 高氧化鋁濃度鋁酸鈉溶液的深度脫硅技術(shù)

在進(jìn)行反復(fù)的試驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐之后了解到，選擇強(qiáng)化燒結(jié)工藝生產(chǎn)氧化鋁的新型技術(shù)方法能夠讓氧化鋁濃度得以有效提高。完善優(yōu)化生產(chǎn)工藝環(huán)境條件，同時把高活性種子加入到深度脫硅技術(shù)中的操作，讓高氧化鋁濃度環(huán)境下的深度脫硅技術(shù)得以進(jìn)一步改善，不但確保了最終產(chǎn)出氧化鋁的質(zhì)量，同時促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提升，控制了生產(chǎn)成本，降低了能耗和對環(huán)境的影響。

3 結(jié)語

總而言之，無需調(diào)整任何設(shè)備就能夠在傳統(tǒng)氧化鋁燒結(jié)法的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，這一新型生產(chǎn)工藝具有非常廣闊的應(yīng)用價值。選擇強(qiáng)化燒結(jié)法對氧化鋁進(jìn)行生產(chǎn)，到目前來說已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，例如說年產(chǎn)量能夠有效增加20%左右，若能夠在全國范圍內(nèi)大力普及強(qiáng)化燒結(jié)工藝生產(chǎn)氧化鋁，必然能夠有效緩解目前國內(nèi)氧化鋁供應(yīng)不足的問題，無需再向其他國家購買，支付高額的關(guān)稅等，還能夠促進(jìn)我國綜合國力的提升。另外，全面推廣普及強(qiáng)化燒結(jié)工藝生產(chǎn)氧化鋁，能夠有效減少各種能源的消耗，確保氧化鋁生產(chǎn)的可持續(xù)推進(jìn)，強(qiáng)化燒結(jié)工藝對于石灰石的消耗量在很大程度上降低，減少了礦產(chǎn)資源的消耗，廢渣量也大大減少，對生態(tài)環(huán)境保護(hù)而言也具有重要意義。