促進砂狀氧化鋁生產的工藝措施

郭懷勝

（中國鋁業山東分公司氧化鋁廠，山東 淄博 255065）

促進砂狀氧化鋁生產的工藝措施

郭懷勝

（中國鋁業山東分公司氧化鋁廠，山東 淄博 255065）

在砂狀氧化鋁生產中，傳統的一段法分解工藝是以滿足產品的化學質量為原則，改進后的一段法在滿足產品化學質量的同時，提高了產品的粒度。美鋁二段法分解工藝改進了旋流分級和加入種子的方式，在此基礎上瑞鋁二段法同時強化了附聚工藝，二段法提高了分解工序能力。通過產品分級、添加結晶助劑、制備新細種子、結晶析鹽及控制有機物等措施，進一步促進或完善了砂狀氧化鋁生產。

砂狀氧化鋁；分解工藝；一段法；二段法

1 前言

隨著我國電解工業的發展，大型預焙電解槽生產技術得到了廣泛的應用，要求原料氧化鋁具有良好的流動性、耐磨性和在電解質中的溶解性，具有較大的比表面積，粗的粒度且粒度分布集中等。電解工藝的這些變化與發展，對氧化鋁的分解工序提出了更高的要求，不僅要保持較高的分解率和槽產能，還要生產出滿足要求的砂狀氧化鋁產品。

2 分解工藝流程的幾種形式

拜耳法氧化鋁生產，其分解工藝因礦石和對產品的要求不同而不同。山東省內的多家氧化鋁生產企業分解工藝主要是以三水型鋁土礦為原料的生產工藝，其在工藝流程的形式上總體分為一段法和二段法。

2.1 一段法生產工藝流程

一段法分解又分為兩種形式，即傳統的一段法分解工藝和改進后的一段法分解工藝。

1）傳統的一段法分解工藝流程是分解工藝流程的基本形式。此法在設計之初并沒有過多地考慮產品的物理性能，其工藝流程主要是以滿足產品的化學質量為原則，在此條件下追求更高的分解率和槽產能。傳統的一段法分解工藝流程見圖1。

圖1 傳統的一段法分解工藝流程

2）改進后的一段法分解工藝流程只是改進或增設了產品的粗細分級流程，使細物料返回流程做種子，而分級出來的粗物料成為產品。對工藝流程的這一改進，一方面使得產品的粒級得到提高，滿足了部分客戶的要求，另一方面也提高了分解所需種子的活性，改善了分解指標。現在某些企業仍然選用一段法工藝流程，通過適當提高分解首溫，再配以中間降溫工藝，生產出滿足要求的砂狀氧化鋁產品，只是分解精液濃度和分解率相對較低。某公司在分解精液氧化鋁濃度95～110 g/L、分解率47％～50％的情況下，近幾年的砂狀率年均都保持在85.5％以上。改進后的一段法分解工藝流程見圖2。

圖2 改進后的一段法分解工藝流程

2.2 二段法生產工藝流程

根據分解工藝原理，結合國外砂狀氧化鋁生產的經驗，在一段分解的基礎上提出并實施了二段分解法。二段法是當前以三水鋁石為原料生產氧化鋁的主要方法。又因為粗種子的加入方式不同，二段法又分為美鋁二段法和瑞鋁二段法。

1）美鋁二段法特點是濃度低、粒度粗、產出率低、磨損指數好，工藝流程見圖3。

圖3 美鋁二段法工藝流程

2）瑞鋁二段法實為改進的“美鋁二段法”，兩者的主要區別在于種子不再加入首槽，從而改善附聚效果。此工藝產品粒度較粗，產出率也有一定的提高。目前許多生產企業均采用此工藝流程。瑞鋁二段法工藝流程見圖4。

二段法的特點是分解流程復雜，分解原液濃度相對較高，產出率高，同時又能生產出砂狀氧化鋁產品。21世紀初建成投產的幾家利用國外進口三水礦生產氧化鋁的廠家多是采用二段法。某公司采用二段法工藝流程，在精液氧化鋁濃度為145～165 g/L，分解率53％～56％的情況下，近幾年的砂狀率年均都保持在86％以上。山東鋁業公司近幾年也將一段法逐步改進為二段法，并取得了很好效果。

圖4 瑞鋁二段法工藝流程

3 促進砂狀氧化鋁生產的其他措施

3.1 產品分級

在分解的最后階段，分解槽中的氫氧化鋁粒度是大小不同的。因此通過分級，可以使粒度粗的氫氧化鋁作為產品，將粒度細的氫氧化鋁再返回分解流程作為種子。現在多數氧化鋁生產廠家已普遍采用這種分級手段，一般選用旋流器為分級設備，再結合過濾機進行液固分離。

3.2 添加結晶助劑

添加結晶助劑有利于產品的結晶長大。現在，幾個廠家已經開展了不同程度的添加結晶助劑的試驗，并取得了一定的效果。通過進一步摸索和完善，可以促進分解工藝的改進，對提高產能、滿足砂狀氧化鋁產品的需求。

3.3 制備細種子

新沉淀出來的氫氧化鋁的活性比經過長期循環的氫氧化鋁的活性大很多；粒度細、比表面積大的氫氧化鋁的活性遠大于顆粒粗大、結晶完整的氫氧化鋁。在添加晶種數量一定的情況下，應盡量選用粒度細的新沉淀出來的晶種。為此，制備并添加新細種子是改善分解工藝的有效措施。現在，在此方面所做的工作還不夠，最大的障礙在于制備環節的成本較高，有待尋找突破。

3.4 流程中碳酸堿的苛化

苛化的基本原理是[1]：

由于隨原材料的帶入和生產過程中對二氧化碳的吸收，使流程中的碳酸鈉不斷增加，對分解工藝產生重要影響，因此加強流程中碳酸堿的苛化有重要意義。某企業對流程碳酸堿的苛化主要采取兩種方式，其一是提高蒸發濃度，使碳酸堿結晶排除，然后再苛化或送燒結法系統；其二是對赤泥洗液添加石灰乳實施苛化（關鍵是選擇濃度適宜的赤泥洗液，及對苛化溫度、苛化時間、石灰乳添加量等的控制）。這兩種方法都取得了很好的效果。蒸發結晶析鹽工藝流程見圖5。

圖5 蒸發結晶析鹽工藝流程

3.5 控制有機物的影響

有機物（草酸鹽）等雜質含量對砂狀氧化鋁的形成及分解率等都有影響。它們主要隨原材物料進入流程，現在的排除渠道主要是隨赤泥排掉。當進出不平衡時，就會造成草酸鹽的累積，這對晶粒長大、晶間堿的控制非常不利。某企業通過利用強制循環蒸發器，在使大量的碳酸堿結晶析出的同時，帶動了有機物的排除，取得了較明顯的效果。

4 結語

隨著電解工業的發展，分解工藝經歷了從一段法到二段法的轉變。一段法流程簡單，適宜于粉狀氧化鋁生產，但在適當犧牲分解率和產出率的情況下也能生產砂狀氧化鋁；二段法流程復雜，但產品粒度較粗且分解率和產出率較高。今后，應進一步加大分解工藝輔助措施的研究，進一步改進和完善分解工藝，促進工藝指標和經濟效益的最優化。

[1]楊重愚.氧化鋁生產工藝學[M].北京：冶金工業出版社，1982.

Process Measures of Promoting Sandy Alumina Production

GUO Huai-sheng
（The Alumina Factory of CHALCO Shandong Branch,Zibo 255065,China）

In the production of sandy alumina,the principle of traditional one-step decomposition process is based on the quality of the product,the improved one-step decomposition process is not only able to meet quality of product but also benefit for improving the particle size of product.Two-step decomposition of American improving the classification process and changing the way of adding seed,hereby，Two-step decomposition of Switzerland strengthening the agglomeration process,it’s help for improving the ability of the decomposition process.Through product classification,adding crystalline additives,preparation of new small seeds,crystalline salt,and control of organic matter and other measures,the sandy alumina production was promoted and improved further.

sandy alumina;decomposition process;one-step decomposition;two-step decomposition

TF821

B

1004-4620（2011）04-0019-02

2011-03-14

郭懷勝，男，1963年生，中國鋁業山東分公司氧化鋁廠工程師，從事氧化鋁生產技術工作。