氧化鋁產(chǎn)品堿含量的控制

李付明，吳呈祥

（龍口東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265713）

現(xiàn)階段有關(guān)氧化鋁產(chǎn)品堿含量的控制的研究多而不精，基于該問題現(xiàn)狀，需結(jié)合生產(chǎn)實際與分解工藝要求，提出科學合理的堿含量控制實施方法，具體方法包括氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制要點、生產(chǎn)分解中的氧化鈉含量控制方法、過濾洗滌工序過程中堿含量控制方法等，且理論意義價值較大。

1 氧化鋁特點概述

氧化鋁為一種較為耐高溫的高硬度化合物，在強度高溫影響下可通過電離形成離子晶體。氧化鋁產(chǎn)品正是基于該屬性特點，具有一定的耐火功能。經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)，工業(yè)氧化鋁在產(chǎn)品加工與制造中最為常見。工業(yè)氧化鋁組成結(jié)構(gòu)較為科學，主要由鋁礬土+硬水鋁石頭配比制造而成。根據(jù)其純度的實際要求，如要求較高則需選擇化學工藝進行制備。氧化鋁在鋁化學與元素屬性中具有穩(wěn)定性，即穩(wěn)定性氧化物，化學式：AI2O3。氧化鋁自身特點主動其產(chǎn)品形式的功能完善，主要體現(xiàn)在礦業(yè)或制陶等領(lǐng)域，在學科上稱其為“礬土”。性狀為很難與水進行溶入，為白色固體狀。氣味不明顯，即無臭無味，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與密度較硬。為容易吸潮，且不易潮解等。同時具有兩性氧化物特征，在溶入中與無機酸、堿性溶液融合性較好?；静粫苋胨蛳嚓P(guān)非極性劑當中。

2 氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制要點

在對氧化鋁產(chǎn)品堿含量就進行控制前需對其控制目標、對象進行了解掌握，將分析后發(fā)現(xiàn)在諸多雜質(zhì)中氧化鈉最為關(guān)鍵。一旦氧化鈉含量過多則會的對氧化鋁產(chǎn)品生產(chǎn)造成波及影響，對電解鋁過程實施與質(zhì)量提升極為不利。在該過過程中Na2O會同在生產(chǎn)電解質(zhì) AIF3產(chǎn)生反應(yīng)，該反應(yīng)發(fā)生后會直接導(dǎo)致電解質(zhì)當中的 AIF3自身濃度組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其濃度會自然降低。此時該鋁的電解質(zhì)分子比則會反向升高。在研究中主要考慮到對鋁電解質(zhì)分子的穩(wěn)定性進行維穩(wěn)，需根據(jù)實際需求對電解槽中進行相應(yīng)的AIF3補充，同時要對上述化學反應(yīng)公式中所產(chǎn)生的NaF而造成的分子增高的AIF3量進行補充。根據(jù)氧化鋁產(chǎn)品生產(chǎn)實際要求，明確其主要雜質(zhì)與對象后，要對控制方向進行明確。將氧化鈉作為主要控制目標與方向，在氧化鋁產(chǎn)品生產(chǎn)加工中氧化鈉作為堿含量控制對象，其主要存在方式多為附著堿、晶間堿為主。首先針對附著堿產(chǎn)生進行分析，該物質(zhì)形成主要受過濾或洗滌等影響，多為體現(xiàn)在氫氧化鋁自身平盤過濾中或洗滌時缺乏對清理、干凈的重視程度，導(dǎo)致完殘留液當中包包含大量的氧化鈉。針對該情況可需對洗滌流程及標準進行加強，進而提升該鈉堿的超標含量。同時對晶間堿形成因素進行分析，形成主要為氫氧化鋁在分解時與氫氧化鋁晶格當中的氧化鈉進行融合，該含量為鈉堿含量的主要成分。現(xiàn)階段仍不具備較強工藝對晶間堿進行脫出實現(xiàn)，在相關(guān)生產(chǎn)及加工作業(yè)中主要以對分解流程或工藝參數(shù)進行調(diào)控， 通過分解工藝控制參數(shù)的完善與優(yōu)化，進而起到減少晶間堿的形成或增加。最后經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，一旦氧化鋁中Na2O含量如為在0.2%-0.4%之間，此時鈉自身的平衡度將會被合理控制。另外生產(chǎn)完成的氧化鋁當中的Na2O含量多受氫氧化鋁粒度變化與洗滌工藝影響?？梢钥偨Y(jié)得出，氧化鋁實際生產(chǎn)當中其自身的氧化鈉含量多為受生產(chǎn)工序影響，主要為晶種分解、過濾洗滌等工序流程。

3 氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制主要措施及途徑

（1）生產(chǎn)分解中的氧化鈉含量控制方法。生產(chǎn)實施中分解過程尤為關(guān)鍵，也是堿含量增加與形成的關(guān)鍵時期。因此在具體工作實施開展中要側(cè)重對分解過程進行優(yōu)化控制。經(jīng)相關(guān)試驗研究表明，晶間堿形成時期多為分解過程當中。主要形成誘因受分解率、氫氧化鋁晶體影響。與其附聚、形成過程 等緊密相關(guān)。分析后后發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶相對相對較為完整，且強度較大的氫氧化鋁晶體中所包含的晶間堿則越少。并對其分解原液當中的部分雜質(zhì)截具有影響作用。對分解中的氧化鈉含量控制主要優(yōu)化工藝參數(shù)為主。具體如下：

第一、分解溫度分析，在分解溫度分析中以某工廠氧化鋁生產(chǎn)為例，如下：

圖1中顯示溫度對晶間堿影響較大，如溫度持續(xù)升高，晶間堿則會出現(xiàn)降低情況。造成該情況出現(xiàn)的主要原因是為作業(yè)中，分解前槽運行及工作動力頗大，造成該階段的分解速度提升，首槽溫度的過高對分解速度影響較大，并可對其進行控制，進而阻礙大數(shù)量的晶核生成，另外可通過對鋁酸鈉溶液進行合理設(shè)置，一定要對其飽和度進行提升， 可有利于晶體附聚，便于完整晶體形成等。只有晶體成型的完整性符合標準才能抑制晶間堿增加。因此在實際作業(yè)工作中建議調(diào)整設(shè)置分解首槽溫度，最好為較高溫度。

圖1 氫氧化鋁中氧化鈉含量與首槽溫度關(guān)系

第二、分解時間分析：生產(chǎn)作業(yè)中要側(cè)重對分解時間進行合理設(shè)置，其主要重點在于對是氫氧化鋁結(jié)晶的速度進行有效降低。對相關(guān)推動分解率的因素進行有效控制，包括分解溫度等。目的在于讓晶體在特點條件下逐漸長大、逐漸附聚等。對晶型穩(wěn)定進行保證，最大程度上削弱晶間堿形成。長期且漫長的分解作業(yè)流程中需滿足該分解結(jié)果要求。同時其弊端也較為明顯，如時間一旦過長則會造成分解槽單位產(chǎn)能出現(xiàn)嚴重降低，且能耗也會隨著升高。因此作業(yè)卡開展中，要科學設(shè)置分解時間。

第三、苛性堿濃度分析：經(jīng)過實踐測試證明，在分解過程當中一旦發(fā)生速度過快會導(dǎo)致晶間堿增多。 在相同條件環(huán)境中，相對濃度持中的鋁酸鈉溶液可靠性偏低。所以分解過程中速度快，濃度持中的分解效應(yīng)會提升?？蓾舛热绨l(fā)生持續(xù)走低，該飽和度會增多?？稍鰪娋嚎列詨A濃度。讓精液處在相對的較可靠性，基于此需對分解速度進行持續(xù)降低，作業(yè)工作實施中，精液濃度也會波及精液的形成率，在實操中不必對整精液濃度進行設(shè)置[1]。

第四、分解固含分析：以圖2為例，為分解固含與氫氧化鋁中的氧化鈉含量關(guān)系。

圖2 分解固含與氫氧化鋁中氧化鈉含量關(guān)系

經(jīng)過分析后數(shù)據(jù)統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，分解槽中的固含不能過于偏低，偏低則會導(dǎo)致晶間堿出現(xiàn)增高。形成問題的因素在于分解固含過于低下，直接導(dǎo)致分解晶種的補充量降低，此時結(jié)晶的表整體面積會嚴重失衡，誘發(fā)二次成核情況出現(xiàn)，并逐漸凝聚大量的細粒出現(xiàn)，此時細粒大于表面積，證明大量氧化鈉在其之上。在附聚結(jié)晶形成當中會造成氫氧化鋁晶間格進入，促生晶間堿增加。因此在設(shè)計工作生產(chǎn)作業(yè)中最大限度增強分解固含，實現(xiàn)晶間堿下降[1]。

第五、有機物分析：有機物自身特點與屬性也會對氧化鋁產(chǎn)品中堿含量控制造成一定影響。有機物出現(xiàn)主要受氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備或系統(tǒng)問題波及，如設(shè)備系統(tǒng)當中有機物數(shù)量堆積過多會促生大量有機鈉鹽。如該鈉鹽在分解實施當中堆積到達析出濃度后，會與氫氧化鋁所出現(xiàn)的結(jié)晶同時析出，對晶體整個表面進行覆蓋。待完成經(jīng)焙燒時，碳離子會發(fā)生氧化，并以氣體形式進行外排，但鈉離子會依然依然留在成品當中，間接造成氧化鈉含量增多。

（2）過濾洗滌工序過程中堿含量控制方法。第一、洗水量分析，以圖3為例：

圖3 洗水量對平盤氫氧化鋁濾餅中氧化鈉含量影響

從圖3中發(fā)現(xiàn)，該在其相關(guān)進料量與轉(zhuǎn)速作業(yè)不改變前提下， 完成平盤洗水科學設(shè)置，可見此時的氫氧化鋁濾餅中的氧化鈉含量波動現(xiàn)象，當此時洗水發(fā)生增大后，其氧化鈉含量會明顯減少。在作業(yè)操作中，洗水強度增加導(dǎo)致蒸發(fā)負荷提升，對系統(tǒng)水平衡的穩(wěn)定性造成波及。因此在對洗水進行有效控制，不可持續(xù)性增大，明確標準與范圍。第二、平盤系統(tǒng)真空度，以圖4為例。

圖4 真空度與氫氯化鋁濾餅中氧化鈉含量關(guān)系

為在相對條件環(huán)境無改變情況下，平盤真空度與氫氧化鋁濾餅中氧化鈉含量的關(guān)系，圖4中發(fā)現(xiàn)，該平盤系統(tǒng)的穩(wěn)定性極為關(guān)鍵，如真空度發(fā)生起伏變化均會對濾餅氧化鈉含量造成波及，導(dǎo)致提升。如此時真空度過于偏低，則會影響吸干效應(yīng)，母液堆積較多，如過高會導(dǎo)致濾餅過于壓實，其孔隙率則會逐漸降低，嚴重影響母液的快速析出。第三、氫氧化鋁粒度，以圖5為例。

圖5 氫氧化鋁粒度與氧化鈉含量關(guān)系

從圖5中發(fā)現(xiàn)，當氫氧化鋁粒度處于細小狀態(tài)中，晶粒整體距離的孔隙率則較小，此時洗滌具有一定的難度性。濾餅上包含的氧化鈉含量怎相對高，并且具有一定的起伏性。但氫氧化鋁粒度相對變粗化后，濾餅上包含的氧化鈉含量則會明顯降低，且處于穩(wěn)定層面。

4 綜合分析及對策實施

基于氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制的重要性，需從全面提升與優(yōu)化方法入手，結(jié)合實驗與數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)對其主要措施進行提出，首先要對分解首溫進行提高，需按照相關(guān)標準與操作規(guī)范，對分解過程中的溫度問題進行側(cè)重分析，實施提升溫度的具體方法，通過首溫提升可有效降低生產(chǎn)中的堿含量。同時對分解時間進行延長，在分解時間設(shè)置上要結(jié)合具體操作需求，規(guī)避以往的短時間、快開展，實施分解時間合理性延長。最后對洗滌效果、洗水溫度進行合理設(shè)置。完成好真空度和反吹風壓力的控制優(yōu)化作業(yè)。對氫氧化鋁粒度進行科學設(shè)置等。

5 研究方向與未來展望

（1）研究方向。隨著我國科學技術(shù)不斷提升，智能化技術(shù)推動與擬人模式實現(xiàn)，必然對氧化鋁產(chǎn)品系統(tǒng)的創(chuàng)新升級造成影響。日后研究中將更加側(cè)重于智能保障、技術(shù)融合。智能保障是指氧化鋁產(chǎn)品檢驗儀器或生產(chǎn)裝置研發(fā)中要最大程度體現(xiàn)智能分析、智能判斷、智能處理。同時研究中會更加側(cè)重于監(jiān)測終端的研發(fā)設(shè)計，當下以智能手機為智能終端的氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量檢測系統(tǒng)將成為主流，通過手機軟件與程序?qū)崿F(xiàn)移動終端在氧化鋁產(chǎn)品系統(tǒng)測控中的操控。

（2）未來展望。首先在未來對氧化鋁產(chǎn)品檢驗技術(shù)人才需求將更多，檢驗技術(shù)人才對推動我國化工生產(chǎn)架構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計尤為關(guān)鍵，是實現(xiàn)智慧型化工企業(yè)的重要保障，國家及化工企業(yè)要以檢驗技術(shù)人才為培養(yǎng)應(yīng)用重點，開展技能培訓(xùn)與專業(yè)化鍛造，以高校及研究所為人才培養(yǎng)搖籃，以化工系統(tǒng)及企業(yè)為人才鍛造依托，全面推動化工產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)檢驗人才隊伍建設(shè)。包括有毒物質(zhì)檢測、堿含量檢測、微生物檢測、病毒害檢測等。其次以化工產(chǎn)業(yè)為發(fā)展核心對各生產(chǎn)技術(shù)、工藝等進行全面升級，推動氧化鋁產(chǎn)品堿含量降低方法的應(yīng)用推廣、普及力度，實現(xiàn)全網(wǎng)智能化、全產(chǎn)業(yè)科技化等。最后加強對相關(guān)設(shè)備及理論學術(shù)的研究力度，為我國化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展助力東風。

6 結(jié)論

綜上所述，通過對氧化鋁產(chǎn)品堿含量的控制進行分析，將氧化鋁產(chǎn)品與堿含量控制要點進行闡明，主要包括氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制要點、生產(chǎn)分解中的氧化鈉含量控制方法、過濾洗滌工序過程中堿含量控制方法等。同時結(jié)合研究方向?qū)刂茖嵤┑男Ч麘?yīng)用進行闡明，對日后相關(guān)研究及工作開展起到積極促進作用。