ZZDD 種分結晶助劑的工業試驗

復合型ZZDD種分結晶助劑在氧化鋁工業生產中試用的結果表明，該添加劑具有顯著的強化附聚過程、促進晶體生長、降低產品磨損系數的作用。工業試驗結果表明，平均粒徑增加了9μm、-45μm減少了9.9%、磨損系數降低了6.3%，同時能明顯地減少結疤、改善過濾效率、提高焙燒產能，為我國氧化鋁生產實現砂狀化提供了一種簡單方便、切實可行、卓有成效的解決途徑。

前言

高鋁、高硅、低鐵難溶一水硬鋁石型鋁土礦，需高溫高堿溶出，采用一段法分解工藝，生產成本低，產出率高。分解初溫低，固含高，附聚受到限制，產品粒度呈現周期波動。抑制二次成核數量，提高不利條件下附聚效果，在分解體系中維持新生晶粒數與已有晶粒數平衡，是一般法生產砂狀氧化鋁的關鍵。業內認為，在根據自身裝備及特點制定出合理和適宜的工藝制度的基礎上，輔助以添加結晶助劑，強化晶種分解過程，達到生產砂狀氧化鋁的目的，可能是一條有效、實用、經濟、簡便的途徑。據于此，研發出國產種分結晶助劑，并盡快地投入生產，實現氧化鋁產品砂狀化，填補我國氧化鋁種分結晶助劑的空白具有重要的現實意義。國產ZZDD種分結晶助劑的工業試驗結果報告如下。

試驗及討論

1.由礦物油、天然植物油、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑及聚環氧烷高分子化合物等共同作為主要活性成分的添加劑——ZZDD種分結晶助劑，加入拜耳法氧化鋁生產線一段分解種分體系，開展種分結晶助劑對分解過程影響的工業試驗。

2.ZZDD種分結晶助劑由X--100/1.0及X--30/1.0柱塞式計量泵各兩臺，在進入晶種槽前10米的位置連續注入并與精液混合，流程如圖1所示。

考察期注入量：初次添加ZZDD種分結晶助劑的摸索、考察期，加入量為精液量的30PPm。工業生產對一段法分解晶種粒度長期跟蹤研究，晶粒長大速度為0.95～1.05μm/天。2～3um的晶種長至45um，約需40天，故將結晶助劑加入后40天作為觀察其效能的考察期。再結合現場情況：2012年9月5日前，生產上正處于一個細化周期高峰，用量以大一些為好，故在考察期內連續以精液量的30PPm加入。

表1 試驗期間晶種分解平均工藝條件統計數據

表2 試驗前后（2012年9月～2012年12月）晶種馬爾文分析結果

試驗期注入量：考察期后，根據生產情況需要，加入量為精液量的10～20PPm。整個試驗期，即2012年9月5日起至2012年12月5日止，平均用量為精液量的15PPm。

3.試驗期間主要工藝技術條件

首槽溫度：58±0.5℃

末槽溫度：47.5±0.5℃

種固含：700～800g/l

分解時間：0～ 50h。

4.試驗數據統計

（1）試驗期間晶種分解平均工藝條件，見表1。

（2）試驗開始即重點考察生產過程中晶種粒度分布變化，統計數據見表2及圖2～4。

從表2及圖2、圖3可以看出：在40天的考察期內，晶種中-10μm含量從1.07%急劇下降至0.26%，-20μm含量從2.82%降至1.78%，-45μm含量從21.7%降至11.81%，且D［4.3］從72.9μm增至81.92μm，晶體比表面積從0.0504m2/g下降至0.0398m2/g，效果非常明顯，說明槽內粒度轉入粗化期，ZZDD種分添加劑在此種分條件下對細粒子有很強的附聚能力，明顯地改善了種分系統中晶種的粒徑分布，在生產周期的全過程，都具備強化附聚、促進晶體生長的作用。

圖1 ZZDD種分結晶助劑加入流程示意圖

圖2 晶種Al(OH)3 D［4.3］、BET變化趨勢圖

圖3 晶種Al（OH）3 粒度-20um、-10um變化趨勢圖

考察期加入量為30PPm，至10月5日下調為10PPm。比較表2中的未加劑期、考察期、試驗期這三組統計數據可看出：其D［4.3］、-45μm、-10μm、比表面積BET數據明顯好于整個試驗期，說明在此工藝條件下，添加量與種分過程存在明顯的量效關系。

9月5日添加結晶助劑時，體系正處于細化期，晶種-45um處高峰值，達到了40%。從圖2、3、4中都可看出，至11月初，-45um僅為1.3%，此后又出現兩個細化的小高峰，這兩次細化峰值及周期都比添加結晶助劑前有較大的改善，從而可以總結兩點：第一，氧化鋁砂狀攻關，工藝條件及工藝制度始終是第一位的。工藝條件及工藝制度是砂狀氧化鋁生產的基礎，添加劑只能是起輔助的作用；第二，結晶助劑怎樣加、何時加、加多少，如何充分發揮其作用，達到強化結晶過程直至實現砂狀，提高生產效率、降低生產成本，還須在長時間的生產實踐過程中，總結經驗、找出規律，逐步形成一套完整的添加工藝機制。

（3）表3為空白期至整個試驗期（2012年6月至2012年12月）產品的粒度數據統計表，從表中也可看到粒度有了明顯的改善，尤其是考察期結晶助劑加入量大時，改善的程度更為可觀，氧化鋁產品中-325#的比例減少的幅度（考察期減少了8.40%）比氫氧化鋁還大一些（考察期減少了6.10%），說明種分系統添加結晶助劑40天后，能明顯減少氫氧化鋁灼燒過程中的破損率。從考察期磨損指數α自31.3%大幅降為25.0%，也能反應這一點。

（4）表4為試驗期間每月的分解率數據統計表。從中可以看到，添加結晶助劑對生產種分分解率基本沒有影響。

（5）表5為試驗期間（2012年6月至2012年12月）氫氧化鋁及產品氧化鋁中主要化學雜質含量的統計數據。從中可知，添加結晶助劑對產品純度、品質沒有影響。

（6）試驗期間使用結晶助劑后：

種分槽寬板換熱器換熱泵電流效率提高了40A左右，分解槽運行平穩。種分1—1槽工作150日退槽清理結疤表明，加入種分結晶助劑后，原有種分槽嚴重結疤的狀況得到了明顯的緩解。至10月下旬后，種子過濾系統停開一臺立盤過濾機。焙燒爐產能提高了17%，達到了歷史最好水平。

圖4 晶種Al（OH）3粒度-45um變化趨勢圖

結論

由礦物油、天然植物油、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑及聚環氧烷高分子化合物這五類物質復合成的ZZDD種分結晶助劑對強化一段法分解條件下細粒子附聚，改善氧化鋁生產種子分解系統粒度、提高產品粒度、降低產品磨損系數有非常明顯的效果，能夠不改變現有一段分解制度條件，實現砂狀氧化鋁生產。

表3 試驗期間氫氧化鋁及氧化鋁粒度及強度數據統計表

表4 試驗期間種分分解率數據統計表

表5 晶種Al（OH）3與產品Al2O3中主要化學雜質含量數據統計表

實現砂狀氧化鋁生產的關鍵是適宜的、穩定的生產工藝條件或工藝制度，種分結晶添加劑是重要的輔助手段。結晶添加劑在具體某種生產工藝制度條件下使用的效果及效率，需經過長時間的經驗積累、找出其規律性，制定出正確的添加制度才能得以保證，做到有針對性并切實可行地解決生產中存在的實際問題。