拜耳法生產氧化鋁有機物的影響及去除方法研究

胡曉赟 孟玲龍 郭智峰 樊英峰 劉明江

摘? 要：近些年來，伴隨我國經濟不斷飛速蓬勃發(fā)展，我國城市化建設、工業(yè)發(fā)展及日常生活對于有色金屬尤其是鋁產品的需求呈現(xiàn)出逐年上漲的態(tài)勢。有色金屬鋁產品的中間產品氧化鋁的生產在技術的不斷革新中，呈現(xiàn)出大型化、技術集中化的態(tài)勢。目前，氧化鋁的生產已基本淘汰燒結法，而主要采取拜耳法生產形式，但是拜耳法在氧化鋁的生產過程當中，不可避免地會存在有機物的累積，以及危害。有機物當中最大的危害是草酸鹽，草酸鹽過多積累對于沉降、分解和蒸發(fā)等工序來說，有著嚴重的影響，其主要是體現(xiàn)在三個方面，首先是使分解過程中Al（OH）3顆粒過細，雜質含量高，影響產品Al2O3質量;其次是形成鈉有機化合物，損失堿;第三是使溶液的粘度、密度、沸點提高，在生產過程中溶液起泡嚴重。上述影響都會對生產過程中的技術指標及設備效率等產生嚴重影響。尤其是在分解階段有機物積累過高會導致分解槽因草酸鹽析出而沉槽，影響整個生產系統(tǒng)。本文針對拜耳法生產過程當中，有機物對氧化鋁生產所造成的影響，以及相關的解決策略進行了有效的探究，提供了相關的對策。希望通過本文的論述，能夠為氧化鋁生產中有機物的去除提供一些幫助和借鑒。

關鍵詞：拜耳法;氧化鋁生產過程;有機物;影響;對策

1、引言

我國氧化鋁在早期生產過程當中，除了我國工業(yè)較為發(fā)達的地區(qū)采取先進的生產方式之外，其他相關地區(qū)氧化鋁的生產通常采用的是傳統(tǒng)的聯(lián)合法。聯(lián)合法生產工藝當中，在燒結熟料的過程當中，能夠實現(xiàn)有機物的有效排除。因此此種氧化鋁的生產方式，并不會由于有機物的存在，對于整體的生產過程產生巨大的不良影響及質量波動。但是近些年來，伴隨著拜耳法生產工藝在我國氧化鋁行業(yè)的應用和普及，有機物在生產過程中產出的影響越來越大，尤其對于分解粒度控制、堿耗方面的影響更為嚴重。近年來，加上進口礦的持續(xù)增加，有機物對于氧化鋁生產過程的危害更為突出。相對于此種情況，一定要有效的探究氧化鋁生產過程當中，采取拜耳法生產技術有機物對于整體生產過程的影響，并明確有機物危害有效處理的對策，這樣才能夠全面提升氧化鋁生產的管理及技術水平，提高氧化鋁產品的質量，有效降低氧化鋁生產成本。本文則在此方面進行了深度的有效探究。

2、拜耳法生產氧化鋁過程中有機物來源情況分析

拜耳法生產氧化鋁過程中有機物來源一般包括三個方面，具體詳見下面表1所示。

3、有機物對拜耳法生產氧化鋁過程產生的影響

拜耳法在氧化鋁生產過程當中，會存在一定數(shù)量的有機物，有機物的存在對于氧化鋁的整體生產過程都會產生不同程度的影響。主要體現(xiàn)是氧化鋁生產過程當中，有機物會伴隨鋁土礦溶入堿性的溶液，并在不斷生產循環(huán)過程中，有機物含量會逐步的累積。如果有機物含量累積到一定峰值之后，鋁土礦溶出過程中的溶出率會出現(xiàn)不同程度的降低，分解過程中的分解率會受到不同程度的干擾以及影響同時。同時赤泥沉降的速度、氫氧化鋁相關白度都會受到不同程度的影響。一般來說，在拜耳法氧化鋁生產過程當中，有機物對于生產過程的影響主要有以下幾個方面。

第一，有機物的存在會轉變溶液的物理性質。譬如：溶液的密度比重、比熱等等方面，相關物理性質會由于有機物的存在導致發(fā)生巨大轉變，而且溶液表面張力會由于有機物影響，存在著表面張力的提升。而如果單純的將溶液的粘度進行增加，還會導致相關物料的輸送過程存在巨大損耗（主要體現(xiàn)在泵的功率會提升）。這樣氧化鋁生產過程中的技術指標、產品質量、經濟效益等所受到的影響是不可避免的;

第二，有機物的存在會嚴重的干擾晶種的分解，通過相關的大量研究顯示：拜耳法生產氧化鋁的過程當中，有機物對于氧化鋁生產過程存在最大影響的是晶種分解。一般來說，有機物會對晶種的活性點進行吸附，相對于生產過程當中擴散出來的一部分偏鋁酸根離子，由于有機物的存在，會導致晶種的吸附受到不同程度的干擾和阻礙。而且氫氧化鋁增長趨勢和速度，也會由于有機物的存在，受到嚴重抑制。如果有機物在溶液中的濃度不斷增加，晶種的分解率就會隨之降低，而氫氧化鋁的產出率就會降低，這樣如果要保證產量，就需要增加物料的流量，使整個生產的負荷增加。同樣，在氫氧化鋁焙燒的過程當中，會由于其顆粒過于細小而導致破碎的情況產生，進而影響產品質量，最終影響電解鋁的控制指標及生產成本等。

第三，氧化鋁生產過程當中，如果有機物不斷增加，那么對于母液蒸發(fā)排鹽過程，所產生的影響是十分嚴重的。有機物含量積累到一定程度后會導致碳堿析出的粒度不斷變細，正常的過濾分離和沉降會受到不同程度影響。溶液當中會富含許多高分子、中分子，這些分子主要有腐植酸鹽，如果存在著較大含量的腐植酸鹽有機物，就會導致鋁酸鈉溶液其粘度和表面張力，會呈現(xiàn)出不斷上升的態(tài)勢。而在輸送或者攪拌的過程當中，都會導致溶液所產生的泡沫不斷增多，由此會降低生產設備的有效容積，并且對生產控制環(huán)節(jié)產生影響。

第四，有機物與堿作用會產生不良反應，并且會有更多種類的有機鈉鹽產生，由此會損失大量的堿。而且如果存在著草酸鈉和氫氧化鋁同時析出的情況，會導致板式換熱器、晶種槽、種分槽、蒸發(fā)器當中會呈現(xiàn)出不斷加重的結疤。結疤產生的速度會隨有機物含量的積累不斷加速，這樣會對設備的損耗，呈現(xiàn)出逐漸上升的不良態(tài)勢。最終影響設備的清洗、維護保養(yǎng)等。

第五，產品質量會受到嚴重影響。隨著有機物的不斷積累，分解時會干擾氫氧化鋁粒子的附聚，同時在晶種分解過程當中，一些氫氧化鋁在附聚過程當中會有大量的有機物附著其中，由此導致氫氧化鋁的顏色產生轉變，略帶灰褐色，這種情況最危險的體現(xiàn)是存在著超標的堿含量。

4、有機物對拜耳法生產氧化鋁過程產生影響的解決策略

基于有機物對拜耳法生產氧化鋁過程產生的影響，其解決的措施主要是結合原材料的控制，以及各種方法的應用，將有機物的含量降低。

4.1嚴格控制生產原料

為了在氧化鋁拜耳法生產過程當中，有機物含量得到有效控制及減少，要從源頭上對于氧化鋁所使用的原材料展開良好管控。在具體的生產過程當中，通常使用的處理方法是培燒法，培燒法的應用可以有效的分解和破壞礦石當中的有機物，真正在源頭上將有機物展開良好的管控，并在生產環(huán)節(jié)當中，有效預防有機物的流入。這種方式首次在德國被應用，取得了非常理想的成效，其主要破壞有機物產生，將有機碳進行轉化生成二氧化碳，并排除原材料之外。但是此種方法在應用過程當中，存在一定程度的不足，最主要表現(xiàn)是存在著較大的能耗，以及較高的經濟成本投入，所以在我國此種方法并沒有得到廣泛的普及和應用。

4.2應用溶液氧化法降低有機物

氧化鋁生產過程當中，可以在漿料之中將富含有一定氧化性質的氣體輸入其中。氣體的融入可以將溶液當中有機物實現(xiàn)進一步的良好氧化和分解。同樣，可以使用氧化劑對溶液中的有機物進行氧化，如氧氣、二氧化錳、臭氧等。在現(xiàn)實的具體應用過程當中，在溶出過程中通入適量的氧氣，促使有機物與氧氣發(fā)生作用生產草酸鈉等，從而達到控制或減少有機物對于氧化鋁生產過程的影響。

4.3在蒸發(fā)過程中去除有機物。

主要有以下方法實現(xiàn)有機物的去除：向蒸發(fā)母液中添加石灰進行吸附、向蒸發(fā)母液中添加草酸鈉晶種使有機物結晶析出、將母液蒸發(fā)排除的一水碳酸鈉煅燒排除吸附的有機物。

4.4煅燒法去除有機物

將氫氧化鋁與種分母液按一定比例混合，混合物通過蒸發(fā)、燒結后，有機物分解。燒結后的產物為固相鋁酸鈉，該部分物料返回溶出。煅燒法去除有機物可以事項有機物的絕大部分去除，同時可實現(xiàn)有機鹽中碳酸鈉的再次回收。該方法的缺點是投資大、生產成本較高。

4.5在分解槽添加草酸鹽控制藥劑改變其析出形態(tài)

在分解過程中將種分母液引出，將草酸鹽控制藥劑添加到引出后的種分母液中，可以將草酸鹽基本形態(tài)有效析出，并讓草酸鹽形成球狀顆粒進行有效的去除。之后采用分離機將固液分離后的種分母液返回分解槽，析出的草酸鹽外排。這樣可以有效降低氧化鋁生產過程中的有機物。

4.6分解工序添加石灰乳苛化去除

去除原理是基于草酸鈉極易溶于熱水而微溶于苛性堿液的特性。通過清洗吸附在細種子表面的草酸鈉，使其溶解于溶液中，再送草酸鹽苛化工序，添加石灰乳苛化使草酸鈉與石灰乳反應生成草酸鈣沉淀，經沉降分離后從流程中排出，以保持循環(huán)溶液中有機物的平衡。

5、結語

目前，伴隨著拜耳法在我國氧化鋁生產過程當中得到不斷的普及應用和發(fā)展，在此種方式生產過程當中會產生大量的有機物的存在，有機物的存在對于氧化鋁的優(yōu)質生產會產生巨大的干擾，導致溶液的物理性質發(fā)生轉變，進一步影響晶種的分解、蒸發(fā)設備的有效使用及氧化鋁的質量。鑒于此種情況，必須要對氧化鋁生產原料進行嚴格管控，對于生產過程中有機物的積累積極的采取有效的措施，降低其對生產及成本的影響。本文針對拜耳法生產過程當中，有機物對氧化鋁生產所造成的影響，以及相關的解決策略進行了有效的探究。希望通過本文的論述，能夠為氧化鋁生產中有機物的去除提供一些幫助和借鑒。

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