氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡原因分析及控制

肖楊 國家電投集團山西鋁業(yè)有限公司

我國是全球最大的氧化鋁生產(chǎn)國，中國生產(chǎn)的氧化鋁占全球半數(shù)，并且中國氧化鋁的銷售數(shù)量也不斷增加。但是我國的氧化鋁生產(chǎn)的鋁土礦進口的對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。隨著中國電解鋁、陶瓷、電子以及機械等行業(yè)的迅速發(fā)展，氧化鋁的市場需求不斷增加，并且氧化鋁的生產(chǎn)產(chǎn)量也在不斷的上漲。中國城鎮(zhèn)化速度的加快也推進了氧化鋁生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。氧化鋁生產(chǎn)的工藝技術(shù)相對是比較復(fù)雜的，從氧化鋁生產(chǎn)項目的起始、設(shè)計、開工等需要很長的生產(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。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，不僅需要具有實踐經(jīng)驗的專家和技術(shù)人員的實時監(jiān)控管理，更需要優(yōu)質(zhì)資源的投入，因此氧化鋁工業(yè)項目更加需要優(yōu)化建設(shè)。本篇針對氧化鋁生產(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，可以溶于無機酸和堿性溶液，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成為不溶性的化合物進入到固體殘渣中。而這種殘渣被稱為赤泥，而鋁酸鈉溶液在與赤泥進行分離之后，經(jīng)過一系列的凈化處理就會分解出與堿液分離的物質(zhì)，進而經(jīng)過洗滌和焙燒之后就會獲得氧化鋁產(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、硝酸等無機酸處理呂曠氏，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候，存在于礦石中的鐵、鈦、釩等雜質(zhì)都會進入到酸溶液中與酸溶液發(fā)生反應(yīng)，這不僅會消耗酸溶液，也會將其與鋁鹽分離，酸法生產(chǎn)氧化鋁需要價格高昂的耐酸設(shè)備。對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，進而再用堿法進行鐵雜質(zhì)的處理。

最后討論的是氧化鋁生產(chǎn)成品的過程，在生產(chǎn)氧化鋁的過程中需要高溫和高壓的環(huán)境和條件將苛性堿進行溶出，這樣才能夠保障生產(chǎn)出來后續(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)的比例進行調(diào)配，進而通過研磨制作成為合格的成品原礦漿。而原礦漿沖淡的過程是指將苛性堿與經(jīng)過一系列磨制、儲存后等活動后成品原礦漿中的苛性堿比較得出來的值。而成品原礦漿的沖淡值對生產(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)濟效益，拜耳法和燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁都會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程中生產(chǎn)氧化鋁母液的調(diào)配對沖淡的影響以及原漿細(xì)度對沖淡的影響。

（三）母液調(diào)配對生產(chǎn)氧化鋁的影響

原礦漿是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的一個重要的材料，盡管對拜耳法的整個生產(chǎn)流程都非常熟悉，但是也應(yīng)該對原礦漿中影響氧化鋁生產(chǎn)的指標(biāo)進行分析和了解。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，需要通過研磨等一系列工作制造出循環(huán)母液。而原礦漿沖淡的過程是指將苛性堿與經(jīng)過一系列磨制、儲存后等活動后成品原礦漿中的苛性堿比較得出來的值。因此循環(huán)母液對于氧化鋁生產(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高就會影響到鋁土礦在高溫高壓后的溶出反應(yīng)速度，進而降低溶出率，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低則會影響到溶出率升高，進而使得生產(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)度過細(xì)則會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)的幾個指標(biāo)，因此下面對原礦漿沖淡的原因進行分析，主要的原因有兩個，一個是脫硅反應(yīng)引發(fā)的原礦漿沖淡，另一個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)過化學(xué)反應(yīng)之后就會生產(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

對于含水量引起的原礦漿沖淡現(xiàn)象，我們主要從水的來源進行分析。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)境中總會附著水分或者在清洗鋁土礦時殘留的水分等都會跟隨鋁土礦磨制后增加到氧化鋁原礦漿中，進而對氧化鋁的生產(chǎn)過程造成一定的影響，也會引起氧化鋁原礦漿沖淡的現(xiàn)象。另外，也會有一些生產(chǎn)過程中的水分進入到原礦漿中，比如清理生產(chǎn)機器設(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)會對氧化鋁生產(chǎn)過程中的溶出反應(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)會對氧化鋁生產(chǎn)過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)過高就會降低溶出反應(yīng)的速率，不利于氧化鋁生產(chǎn)的后續(xù)工作，更會產(chǎn)生氧化鋁生產(chǎn)成品原礦漿的浪費等現(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)過程中需要的一項重要工序就是蒸發(fā)，其中苛性堿就需要通過高溫蒸發(fā)得出，但是如果原礦漿中含水量過大就會增加蒸發(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)非常耗費能源，一旦加大蒸發(fā)的能耗就會增加氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的成本，造成氧化鋁生產(chǎn)環(huán)節(jié)的薄弱項。

（三）原礦漿沖淡增加生產(chǎn)成本

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

四、氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡的解決措施

通過上述對原礦漿沖淡現(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，使得我國氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的競爭力進一步增長。

（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，因此一定要對成品原礦漿中的含水量進行控制和清理。采取的主要措施有，對清洗過后的鋁土礦石進行晾曬，使得鋁土礦含水量大大降低，也要制定鋁土礦的儲存計劃，避免在外界儲藏環(huán)境中出現(xiàn)水分的附著等。還要對天氣環(huán)境多加注意，避免雨水以及污水對鋁土礦的影響。其他方面含水量的控制主要指對設(shè)備機器水分的清潔，在清洗過機器后要對機器設(shè)備進行水分的擦拭。

（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，因此要對鋁土礦石的質(zhì)量加以控制，經(jīng)過多道檢查和篩選的工序才能夠進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，使得鋁土干燥地進入燥的進入磨制工序。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，也對生產(chǎn)設(shè)備有一定的影響，因此必須要對鋁土礦的質(zhì)量進行嚴(yán)格的把控。

（三）增加專業(yè)技術(shù)人員的監(jiān)督管理

增加設(shè)置專業(yè)技術(shù)人員的監(jiān)督管理，在鋁土礦進入到磨制工序之前要增派專門的人員對鋁土礦石的干燥程度進行檢查和篩選，避免出現(xiàn)含水量過高的礦石進入到原礦漿的磨制程序中。另外，專業(yè)技術(shù)人員也要對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。專業(yè)技術(shù)人員也要實施動態(tài)化的監(jiān)督氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿。

五、結(jié)語

綜上所述，氧化鋁生產(chǎn)中成品原礦漿沖淡現(xiàn)象對氧化鋁生產(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)注的重點問題。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，進而為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省成本，使得我國氧化鋁生產(chǎn)行業(yè)獲得進步。