氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡原因分析及控制

肖楊 國(guó)家電投集團(tuán)山西鋁業(yè)有限公司

我國(guó)是全球最大的氧化鋁生產(chǎn)國(guó)，中國(guó)生產(chǎn)的氧化鋁占全球半數(shù)，并且中國(guó)氧化鋁的銷(xiāo)售數(shù)量也不斷增加。但是我國(guó)的氧化鋁生產(chǎn)的鋁土礦進(jìn)口的對(duì)外依存度也是非常高的，因此生產(chǎn)氧化鋁的成本是非常高昂的，這就要求生產(chǎn)氧化鋁的企業(yè)重視氧化鋁的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)質(zhì)量。隨著中國(guó)電解鋁、陶瓷、電子以及機(jī)械等行業(yè)的迅速發(fā)展，氧化鋁的市場(chǎng)需求不斷增加，并且氧化鋁的生產(chǎn)產(chǎn)量也在不斷的上漲。中國(guó)城鎮(zhèn)化速度的加快也推進(jìn)了氧化鋁生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。氧化鋁生產(chǎn)的工藝技術(shù)相對(duì)是比較復(fù)雜的，從氧化鋁生產(chǎn)項(xiàng)目的起始、設(shè)計(jì)、開(kāi)工等需要很長(zhǎng)的生產(chǎn)周期，并且投入的資源和資金也非常高，具有加大的風(fēng)險(xiǎn)。氧化鋁生產(chǎn)需要巨大的資源能源以及技術(shù)工人的投入，不僅需要具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家和技術(shù)人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，更需要優(yōu)質(zhì)資源的投入，因此氧化鋁工業(yè)項(xiàng)目更加需要優(yōu)化建設(shè)。本篇針對(duì)氧化鋁生產(chǎn)成品沖淡的原因入手，希望能夠從氧化鋁生產(chǎn)的過(guò)程中優(yōu)化成品生產(chǎn)的質(zhì)量，避免盲目發(fā)展和低水平生產(chǎn)氧化鋁。

一、氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程概述

（一）氧化鋁以及其水合物

氧化鋁的外觀為白色粉末，結(jié)晶狀態(tài)為六方晶體結(jié)構(gòu)，氧化鋁是典型的兩性氧化物，不溶于水，可以溶于無(wú)機(jī)酸和堿性溶液，由于氧化鋁結(jié)晶的形式不同，在酸、堿溶液中的溶解度和溶解的速度也是不同的。氧化鋁水合物中并不含有水分子，氧化鋁水合物是鋁土礦中主要的礦物質(zhì)。

（二）氧化鋁生產(chǎn)方法

首先要討論的是堿法生產(chǎn)氧化鋁，就是用氫氧化鈉等處理鋁土礦，使得鋁土礦質(zhì)的氧化鋁水合物和堿相互反應(yīng)生成鋁酸鈉溶液。鋁土礦中的鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的二氧化硅則會(huì)成為不溶性的化合物進(jìn)入到固體殘?jiān)?。而這種殘?jiān)环Q(chēng)為赤泥，而鋁酸鈉溶液在與赤泥進(jìn)行分離之后，經(jīng)過(guò)一系列的凈化處理就會(huì)分解出與堿液分離的物質(zhì)，進(jìn)而經(jīng)過(guò)洗滌和焙燒之后就會(huì)獲得氧化鋁產(chǎn)品，現(xiàn)階段的氧化鋁生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)都會(huì)采用堿法生產(chǎn)氧化鋁。

其次是酸法生產(chǎn)氧化鋁，用硫酸、鹽酸、硝酸等無(wú)機(jī)酸處理呂曠氏，得到含氯的鹽溶液，然后用堿中和這些鹽溶液，使得鋁成氫氧化鋁能夠析出，焙燒氫氧化鋁以及各種鋁鹽的是水合物晶體，然后就能夠得到氧化鋁成品。在用酸法處理鋁礦石的時(shí)候，存在于礦石中的鐵、鈦、釩等雜質(zhì)都會(huì)進(jìn)入到酸溶液中與酸溶液發(fā)生反應(yīng)，這不僅會(huì)消耗酸溶液，也會(huì)將其與鋁鹽分離，酸法生產(chǎn)氧化鋁需要價(jià)格高昂的耐酸設(shè)備。對(duì)于稀缺鋁土礦資源的情況可以合理地使用酸法生產(chǎn)氧化鋁。酸堿聯(lián)合生產(chǎn)氧化鋁的方法就是先用酸溶液將含有鐵、鈦等雜質(zhì)的氫氧化鋁從鋁礦石中提取處理，進(jìn)而再用堿法進(jìn)行鐵雜質(zhì)的處理。

最后討論的是氧化鋁生產(chǎn)成品的過(guò)程，在生產(chǎn)氧化鋁的過(guò)程中需要高溫和高壓的環(huán)境和條件將苛性堿進(jìn)行溶出，這樣才能夠保障生產(chǎn)出來(lái)后續(xù)化學(xué)反應(yīng)所需要的鋁酸鈉溶液，而生產(chǎn)氧化鋁的第一道工序就是對(duì)成品原礦漿的準(zhǔn)備和調(diào)制，成品原礦漿需要按照一定標(biāo)準(zhǔn)的比例進(jìn)行調(diào)配，進(jìn)而通過(guò)研磨制作成為合格的成品原礦漿。而原礦漿沖淡的過(guò)程是指將苛性堿與經(jīng)過(guò)一系列磨制、儲(chǔ)存后等活動(dòng)后成品原礦漿中的苛性堿比較得出來(lái)的值。而成品原礦漿的沖淡值對(duì)生產(chǎn)氧化鋁的后續(xù)工作的穩(wěn)定性具有一定的影響，影響到生產(chǎn)氧化鋁企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，拜耳法和燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁都會(huì)受到成品原礦漿沖淡的影響，也是本篇想要探尋的生產(chǎn)氧化鋁成品原礦漿沖淡的原因和控制措施。下面主要分析磨制過(guò)程中生產(chǎn)氧化鋁母液的調(diào)配對(duì)沖淡的影響以及原漿細(xì)度對(duì)沖淡的影響。

（三）母液調(diào)配對(duì)生產(chǎn)氧化鋁的影響

原礦漿是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的一個(gè)重要的材料，盡管對(duì)拜耳法的整個(gè)生產(chǎn)流程都非常熟悉，但是也應(yīng)該對(duì)原礦漿中影響氧化鋁生產(chǎn)的指標(biāo)進(jìn)行分析和了解。生產(chǎn)氧化鋁的第一道工序就是磨制和調(diào)配生產(chǎn)氧化鋁母液，循環(huán)母液起著非常重要的作用，需要通過(guò)研磨等一系列工作制造出循環(huán)母液。而原礦漿沖淡的過(guò)程是指將苛性堿與經(jīng)過(guò)一系列磨制、儲(chǔ)存后等活動(dòng)后成品原礦漿中的苛性堿比較得出來(lái)的值。因此循環(huán)母液對(duì)于氧化鋁生產(chǎn)成品原礦漿沖淡具有一定的影響。如果生產(chǎn)氧化鋁的鋁土礦中的固含成分過(guò)高就會(huì)影響到鋁土礦在高溫高壓后的溶出反應(yīng)速度，進(jìn)而降低溶出率，增大赤泥的產(chǎn)量以及降低氧化鋁的回收率。但是如果鋁土礦值的固含量過(guò)低則會(huì)影響到溶出率升高，進(jìn)而使得生產(chǎn)氧化鋁的分解率和循環(huán)效率。

（四）原礦漿細(xì)度對(duì)氧化鋁生產(chǎn)成品原礦漿沖淡的影響

原礦漿的細(xì)度，如果原礦漿的細(xì)度增粗就會(huì)使得生產(chǎn)氧化鋁的設(shè)備管道磨損，使得預(yù)脫硅槽的沉淀增多，影響鋁土礦溶出反應(yīng)的完全程度，而原礦漿細(xì)度過(guò)細(xì)則會(huì)使得氧化鋁的溶出赤泥變細(xì)，使得赤泥的沉降性能下降，進(jìn)而影響到拜耳法生產(chǎn)氧化鋁中赤泥的沉降分離作業(yè)。另外原礦漿中氧化鈣含量也會(huì)影響氧化鋁生產(chǎn)的溶出，因此要合理加入適量的氧化鈣，保持合理的氧化鋁生產(chǎn)溶出率。

二、氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡具體原因分析

上述我們分析了氧化鋁生產(chǎn)的多種方法，也分析了原礦漿中影響氧化鋁生產(chǎn)的幾個(gè)指標(biāo)，因此下面對(duì)原礦漿沖淡的原因進(jìn)行分析，主要的原因有兩個(gè)，一個(gè)是脫硅反應(yīng)引發(fā)的原礦漿沖淡，另一個(gè)是含水量引起的原礦漿沖淡現(xiàn)象。

（一）脫硅反應(yīng)引發(fā)的原礦漿沖淡

脫硅反應(yīng)的產(chǎn)生主要是在生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中苛性堿與二氧化硅以及氧化鋁的相互反應(yīng)現(xiàn)象，在經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)之后就會(huì)生產(chǎn)出鈉硅渣，使得溶出的苛性堿出現(xiàn)部分的損失。脫硅反應(yīng)的出現(xiàn)就會(huì)引起原礦漿的沖淡現(xiàn)象，并且如果原礦漿中鋁土礦石的質(zhì)量較低還會(huì)加劇氧化鋁成品原礦漿的沖淡反應(yīng)。

（二）水分引起的原礦漿沖淡現(xiàn)象

對(duì)于含水量引起的原礦漿沖淡現(xiàn)象，我們主要從水的來(lái)源進(jìn)行分析。首先是原礦漿中磨制的鋁土礦中本身的含水量，鋁土礦在外界環(huán)境中總會(huì)附著水分或者在清洗鋁土礦時(shí)殘留的水分等都會(huì)跟隨鋁土礦磨制后增加到氧化鋁原礦漿中，進(jìn)而對(duì)氧化鋁的生產(chǎn)過(guò)程造成一定的影響，也會(huì)引起氧化鋁原礦漿沖淡的現(xiàn)象。另外，也會(huì)有一些生產(chǎn)過(guò)程中的水分進(jìn)入到原礦漿中，比如清理生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備的殘留水分、衛(wèi)生清潔用水以及污水等，這些用水的特征是在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生以及具有較大的水流量，使得引發(fā)氧化鋁原礦漿的沖淡現(xiàn)象。

三、氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡產(chǎn)生的危害

（一）原礦漿沖淡不利于溶出

原礦漿沖淡反應(yīng)會(huì)對(duì)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的溶出反應(yīng)造成一定的影響，使得氧化鋁生產(chǎn)溶出效果不合格。影響原礦漿沖淡的原因有脫硅反應(yīng)，而脫硅反應(yīng)會(huì)對(duì)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的溶出速度造成一定的影響，如果氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡反應(yīng)過(guò)高就會(huì)降低溶出反應(yīng)的速率，不利于氧化鋁生產(chǎn)的后續(xù)工作，更會(huì)產(chǎn)生氧化鋁生產(chǎn)成品原礦漿的浪費(fèi)等現(xiàn)象。

（二）原礦漿沖淡不利于蒸發(fā)

原礦漿沖淡現(xiàn)象出現(xiàn)的另一原因是原礦漿中含水量的多少，而氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中需要的一項(xiàng)重要工序就是蒸發(fā)，其中苛性堿就需要通過(guò)高溫蒸發(fā)得出，但是如果原礦漿中含水量過(guò)大就會(huì)增加蒸發(fā)出苛性堿的困難，不利于后續(xù)的溶出效果和蒸發(fā)效果。并且蒸發(fā)非常耗費(fèi)能源，一旦加大蒸發(fā)的能耗就會(huì)增加氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的成本，造成氧化鋁生產(chǎn)環(huán)節(jié)的薄弱項(xiàng)。

（三）原礦漿沖淡增加生產(chǎn)成本

上述對(duì)原礦漿沖淡危害的分析得出無(wú)論是原礦漿沖淡對(duì)溶出效果的影響還是對(duì)生產(chǎn)氧化鋁蒸發(fā)的危害都會(huì)加劇氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)和維護(hù)的成本，無(wú)論是能耗的增加還是資源、經(jīng)濟(jì)的投入，都不利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的獲取。

四、氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡的解決措施

通過(guò)上述對(duì)原礦漿沖淡現(xiàn)象出現(xiàn)原因以及危害的分析，我們將制定針對(duì)化的控制措施，以便能夠提高氧化鋁的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，使得我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)一步增長(zhǎng)。

（一）降低鋁土礦以及其他方面的含水量

含水量是影響氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡的重要因素，因此一定要對(duì)成品原礦漿中的含水量進(jìn)行控制和清理。采取的主要措施有，對(duì)清洗過(guò)后的鋁土礦石進(jìn)行晾曬，使得鋁土礦含水量大大降低，也要制定鋁土礦的儲(chǔ)存計(jì)劃，避免在外界儲(chǔ)藏環(huán)境中出現(xiàn)水分的附著等。還要對(duì)天氣環(huán)境多加注意，避免雨水以及污水對(duì)鋁土礦的影響。其他方面含水量的控制主要指對(duì)設(shè)備機(jī)器水分的清潔，在清洗過(guò)機(jī)器后要對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行水分的擦拭。

（二）控制鋁土礦石的質(zhì)量

鋁土礦是生產(chǎn)氧化鋁以及控制氧化鋁成品原礦漿沖淡現(xiàn)象的重要原材料，因此要對(duì)鋁土礦石的質(zhì)量加以控制，經(jīng)過(guò)多道檢查和篩選的工序才能夠進(jìn)入到成品原礦漿的磨制中，更要將鋁土礦石均化和蒸發(fā)水分，使得鋁土干燥地進(jìn)入燥的進(jìn)入磨制工序。這也是控制原礦漿細(xì)度的重要措施，鋁土礦的質(zhì)量決定著研磨的細(xì)度和質(zhì)量，也對(duì)生產(chǎn)設(shè)備有一定的影響，因此必須要對(duì)鋁土礦的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把控。

（三）增加專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的監(jiān)督管理

增加設(shè)置專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的監(jiān)督管理，在鋁土礦進(jìn)入到磨制工序之前要增派專(zhuān)門(mén)的人員對(duì)鋁土礦石的干燥程度進(jìn)行檢查和篩選，避免出現(xiàn)含水量過(guò)高的礦石進(jìn)入到原礦漿的磨制程序中。另外，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員也要對(duì)原礦漿中的脫硅反應(yīng)做出調(diào)整，使得原礦漿沖淡反應(yīng)不影響氧化鋁生產(chǎn)的溶出和蒸發(fā)工序。專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員也要實(shí)施動(dòng)態(tài)化的監(jiān)督氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡現(xiàn)象對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的溶出、蒸發(fā)工序具有較大的影響，也是現(xiàn)階段氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。因此要控制成品原礦漿的沖淡現(xiàn)象就要從鋁土礦石入手，盡最大可能地保持鋁土礦石的干燥性，以便降低成品原礦漿的沖淡現(xiàn)象，進(jìn)而為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省成本，使得我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)行業(yè)獲得進(jìn)步。