拜耳法生產工藝控制氫氧化鋁粒度的措施

馬 偉

（山東南山東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265706）

氧化鋁的粒度是產品質量的重要參數，受原料礦石及各個生產環節等多方面因素影響，尤其是晶種分解環節是影響最終產品粒度的關鍵工序，晶種分解工序中產品粒度的質量大小直接影響了氧化鋁焙燒后的粒度大小，因此在氧化鋁的生產環節中控制好晶種分解后的氫氧化鋁的粒度對最終焙燒氧化鋁的粒度有直接的作用，是影響產品質量的關鍵所在。

1 生產工藝介紹

目前國內沿海地區的氧化鋁生產公司多采用進口的鋁土礦石作為生產原料，而河南、山西等內地省份的氧化鋁生產企業則以當地產出的礦石作為生產原料，這些當地的礦石多為一水硬鋁石，礦石的鋁硅比在4.5左右，生產控制條件較為細化產品均為一級氧化鋁，生產過程的各項指標控制也非常優良，但晶種分解工序產出的氫氧化鋁粒度出現周期性細化，且持續時間較長，直接影響到氧化鋁產品粒度。晶種析出的氫氧化鋁的粒度過細對不僅影響氧化鋁的粒度，對生產過程的控制也有很大的危害，氫氧化鋁顆粒過細容易造成吸附雜質和堿液對后續的洗滌和過濾造成困難，造成過濾機的產能降低洗滌水量增加，顆粒過細產品飛揚加大了焙燒爐電收塵的工作負擔也最終導致煙氣排放含塵量升高等一系列的問題，所以控制氫氧化鋁的較粗且較為均勻粒度是生產的關鍵要求。

2 晶種分解工藝介紹

分解工序是通過溶液降溫和添加晶種攪拌使處于溶液中不穩定狀態的氫氧化鋁附著在晶種上析出的過程，根據工藝流程控制的不同分解工序又可以分為一段法分解和二段法分解。相對二段分解法，一段分解方法的程應用早在早期氧化鋁廠應用更為普遍，多個分解槽連續分解，逐級降低溶液溫度，兩臺分解首槽兩臺出料槽一臺緩沖槽，首槽和末槽用一備一，根據生產控制的分解時間和分解工序總液量確定其他分解槽的投用數量，每臺分解槽內均安裝有一臺漿葉式機械攪拌，一方面防止分解槽內的溶液沉淀一方面加速溶液的分解過程。溶液中添加部分氫氧化鋁作為晶種，使得溶液中的氫氧化鋁持續附聚在種子表面并不斷長大，在機械攪拌的過程中溶液不斷流動晶種撞擊使得晶體破碎產生更小的晶核形成種分過程中新的晶核。與新晶核形成和種子長大同時進行的還有附聚過程，溶液中細小的晶體粘連形成直徑較大的晶體。在分解槽內完成這些反應后再由出料槽的離心式渣漿泵將溶液送入水力旋流器進行旋流分級，旋流器溢流的細液重新返回分解槽繼續附聚長大，旋流器底流粗液進入焙燒工序的平盤過濾機。

3 氫氧化鋁粒度變化規律及原因

生產控制條件穩定而氫氧化鋁的粒度直徑變化呈現一定的規律性，變化的周期、粒度變化的幅度和周期內粒度合格時間與不合格時間又有較大差別；在正常情況下保持分解工序整條流程的相對穩定狀態，縮短粒度分布監測周期、提高作業水平精心操作， 采取常規的工藝調整控制各項生產參數的效果并不明顯，只起到了延長顆粒直徑變化的周期以及降低變化的幅度而無法從根源上杜絕粒度控制困難的問題，所以除了常規控制之外還需采取更多的措施。

4 采取的措施和建議

氫氧化鋁粒度周期性的出現細化波動會給生產造成很大的負面影響，尤其是粒度細化周期持續時間較長的情況下造成的生產損壞非常大，因此針對這種情況還需進一步提出以下控制措施：

4.1 觀察氫氧化鋁粒度變化的趨勢

氫氧化鋁粒度變化數據的匯總分析對生產控制有很大的借鑒和指導作用，當前常用的幾種方法有篩分和馬爾文粒度分析儀等，篩分方法可以測出氧化鋁產品中不同直徑大小的粒子的重量百分比分布，馬爾文粒度分析儀能使我們更方便更快捷的仔細觀察微觀世界粒子的變化規律，這非常有利于生產系統的超前控制。因而利用先進的觀察儀器和分析方法對觀察的結果和數據進行科學分析和歸納能夠進一步確定系統中影響晶種分解和成核的規律，可以幫助生產操作人員盡早發現有可能出現的粒度變化趨勢及時采取控制措施使得生產過程溫度不至出現粒度控制的大幅度細化。

4.2 分解槽溫度控制

分解槽內溶液的溫度是影響氫氧化鋁的粒度變化的主要性因素之一，因而分解溫度的控制是至關重要的，更是最直接有效的控制措施，生產上一般采用初溫度60℃～65℃，末溫度48℃～53℃，分解時間45小時～60小時，利用寬流道板式換熱器進行中間降溫10℃～13℃。根據不同的控制條件，掌握分解首槽和分解出料槽的溫度及和各中間分解槽的降溫梯度。控制分解槽的溫度方式經過實踐證明對控制產品的粒度和提高分解率都有很大的好處。分解槽溫度控制有一定的原則和規律，首先要保持分解槽首槽的溫度控制的較高，逐級降溫時分解初期的降溫速度可適當快些而后期則要盡量慢，后期溫度放慢不僅有利于提高分解率又能夠減緩氫氧化鋁粒度過細的變化趨勢。

4.3 確保良好的分級效果

分級效果的好壞將直接影響到氫氧化鋁的分解率和粒度的質量，是確保粒度質量合格的關鍵環節之一，因而加強分級機的操作確保最佳的分級效果能夠很好的滿足分解工序對產品質量和產量的要求。操作中如果出現氫氧化鋁粒度變細的情況可以通過提高進料壓力、降低進料料漿的固含同提高進料料漿的溫度的方式提高分級效果也可以實現較為良好的粒度分級效果。

4.4 根據粒度分布調整首槽固含

正常生產情況下，分解槽首槽的固含一般控制在700g/L～800 g/L左右，這一指標適合于砂狀氧化鋁的生產，在溶液中加入晶種能夠使溶液反應越過晶核形成階段從而加速溶液的分解，這樣控制也有利于制取顆粒直徑較粗的氧化鋁產品。出現粒度粗化時要及時向焙燒工序的平盤出料降低溶液的固含以避免溶液中成核數量突然升高；出現粒度細化時如果溶液固含較低則需要根據生產情況適當提高溶液的固含。

4.5 保證分解系統的液量平衡

系統液量的穩定對晶種分解工序的每個生產指標都十分重要。每次停車檢修，分解工序作為控制全廠液量平衡最重要工序，系統液量一般會有較大波動。如何最大程度減少影響，及時采取相應預防控制措施就很有必要。比如，在停車之前，將分解首槽溫度適當提高2℃～5℃，保證末槽溫度及中間各種分槽溫度不至于大幅度降低。

5 結語

分解工序的控制條件和生產過程較為關鍵，而一段法工藝生產氧化鋁，氫氧化鋁顆粒會出現周期性波動。雖然這問題有較為成熟的理論基礎但仍需生產企業根據各自的生產工藝特點予以更深入的研究，通過生產上采取的調控措施達到延長粒度細化波動周期和降低氫氧化鋁粒度波動變化的幅度是完全可以做到的，控制氫氧化鋁粒度指標，首先要盡量保證整個生產系統相對穩定。在兼顧分解率和分解槽單位產能同時，優先采取通過調控分解溫度及強化分級機操作來調控粒度；其次當氫氧化鋁粗顆粒明顯增多時和固含低于600g/L 時要適時調整首槽、中槽、末槽固含；當分解時間成為影響粒度主要因素時，可以撤空和并入分解槽來調整分解時間。