提高氫氧化鋁原料轉化率因素的探討

張尚權 楊鑫（蘭州三葉公司，甘肅 蘭州 730060）

提高氫氧化鋁原料轉化率因素的探討

張尚權 楊鑫（蘭州三葉公司，甘肅 蘭州 730060）

在化工生產中，控制、降低成本，提高產品收率，增加產品利潤是企業一直追求的生產目標。本文將通過實際生產實驗，對不同的原料配比進行分析比較，確定科學、穩定的偏鋁酸鈉產品生產原料配比，使氫氧化鋁原料的轉化率達到最理想的狀態，從而有效地降低原材料單耗，節約了產品成本。

偏鋁酸鈉；氫氧化鋁原料；生產

本文針對偏鋁酸鈉生產過程中，氫氧化鋁原料轉化率較低的實際現狀，進行了詳細的現場調查和技術分析，制定了科學的解決辦法，并應用到實際生產中，不僅有效地提高了氫氧化鋁原料的轉化率，并取得了可觀的經濟效益。

1 偏鋁酸鈉生產工藝原理簡介

偏鋁酸鈉（NaAlO2）的制備是通過將氫氧化鋁溶于110℃的氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉，采用氫氧化鋁堿解法，主要是兩性物Al(OH)3與堿作用生成含[Al(OH)4]陰離子的鹽，即鋁酸鹽。生產反應為：

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

但事實上，偏鋁酸鈉在水溶液中都是以Na[Al(OH)4]（四羥基合鋁酸鈉）的形式存在，以前只不過是為了方便，把它簡寫成NaAlO2。但它的實際組成還是Na[Al(OH)4]。

2 生產現狀分析

裝置在工藝條件下，采用約20%堿液與氫氧化鋁反應，生成偏鋁酸鈉溶液。氫氧化鋁的轉化率為85.56%，依據文獻中的記錄的93%以上的轉化率來衡量現有的生產工藝方案，顯然沒有使氫氧化鋁的轉化率達到最理想的程度。

3 影響氫氧化鋁原料轉化率因素的探討

偏鋁酸鈉產品制備是由氫氧化鋁和氫氧化鈉兩種原料生成，主要利用氫氧化鋁的兩性性進行反應生產，在酸性的環境條件下，它可以發生堿式電離，在堿性環境條件下，它便發生酸式電離。本裝置的生產特點主要是利用堿性條件下的生產方式，但是，在反應過程中，兩者的反應受很多因素的影響，如溫度、投入比例、反應時間等等。根據設計實驗提示，一、氫氧化鋁在液態氫氧化鈉中的溶解度隨氫氧化鈉溶液的濃度及溫度不同而發生變化，即在一定的溫度下，過量的氫氧化鈉溶液才能有效地溶解適量的兩性氫氧化物。二、氫氧化鈉溶液的濃度對氫氧化鋁的轉化率有較大的影響，增加溶液濃度可以提高原料的轉化率。因此，分析整套生產工藝過程，影響氫氧化鋁轉化率的因素只有兩點，即（1）參加反應的氫氧化鋁投入量和氫氧化鈉原料投入濃度（配料比）因素的影響；（2）反應溫度和反應時間工藝指標因素的影響。

3.1 對現有工藝原料投入配比的分析

現有工藝卡片規定，投入反應的氫氧化鈉溶液濃度控制在20%左右。根據操作規程要求，為了保證產品的質量，要過量投入氫氧化鋁，因此，在計算后，將氫氧化鋁的投入量擴大到10%～15%，致使氫氧化鋁的轉化率約為85.56%。因此，現有的生產投料配比不合理，一方面沒有使氫氧化鋁的轉化率達到最大程度，另一方面，過量的投入致使部分氫氧化鋁未能參與反應，造成浪費。

為了尋求最佳的配料比，使氫氧化鋁的轉化率達到最理想程度，我們對其進行了模仿實際生產的實驗室實驗。總結歸納實驗過程中的數據，即：鋁粉投入量在4.5～5.5噸、堿液濃度約29%左右時，氫氧化鋁的轉化率將達到97.65%左右。

為了使實驗數據充分體現到實際生產中，并且能夠在實際生產中找到理想的氫氧化鋁轉化率，我們結合實際確立兩種方案。具體如下：

(1)一定的鋁粉投入量下，氫氧化鈉濃度對氫氧化鋁轉化率影響的實驗。

確定單釜投入5噸氫氧化鋁，調節氫氧化鈉溶液的濃度，獲得不同濃度下氫氧化鋁的轉化率。得到：在Na2O含量為310 g/ L的時候，氫氧化鋁的轉化率最大，為97%，而且比較穩定。

(2)一定氫氧化鈉濃度條件下，鋁粉投入量對其轉化率影響的實驗。

確定反應前單釜中氫氧化鈉溶液中Na2O的含量控制在310g/L左右，調節氫氧化鋁的投入量，獲得不同投入量下的氫氧化鋁的轉化率。當氫氧化鋁投入量為4.94噸時轉化率為96.8%，此時的轉化率達到最大。

綜合上述兩個方案所得到的結論，考慮到工業生產的實際狀況，確定氫氧化鋁的投入量5噸、氫氧化鈉溶液為30%時，鋁粉原料的轉化率基本得到了97%以上的理想數值。

4 實施效果

上述方案的實施效果最終體現在氫氧化鋁原料單耗和產品的經濟效益方面。

在方案實施前后，鋁粉的平均單耗分別為0.136和0.122，降低了0.014。就產品經濟效益方面。從單耗的降低及能耗兩個方面計算，方案實施后每年約節約近35萬元的成本開支。

5 結語

在偏鋁酸鈉生產過程中，氫氧化鋁投入量和氫氧化鈉投入濃度是影響氫氧化鋁原料轉化率和單耗的主要因素。通過優化偏鋁酸鈉生產工藝原料投入配比后，控制鋁粉的投入量在5噸，Na2O含量為310 g/L(30%堿液濃度)，使得氫氧化鋁原料的轉化率達到了97%以上的最佳狀態，原料的單耗也相應的大幅度降低，并且在產量和能耗方面，也有杰出的貢獻.

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