氧化鋁新工藝中強化燒結法的應用影響探析

趙 俊

（河南省三門峽（開曼鋁業）有限公司，河南 三門峽 472143）

目前較為廣泛的氧化鋁生產方法主要是拜耳法以及燒結法，因為國內鋁土礦的質量原因，選擇燒結法居多，這一技術最開始是從蘇聯引進的，即便經過了長達幾十年的理論研究與實踐經驗積累，但始終并未得以突破和發展。采用傳統燒結法生產氧化鋁能耗較大且工藝困難，所以設計一種高A/S礦石燒結法進行氧化鋁生產：強化燒結法，表現出較強的經濟性以及產出率。

1 氧化鋁燒結法的基本原理

把堿、石灰以及鋁土礦同時進行燒結，讓原料內部的氧化鋁在進行反應后轉變為易溶于水的鋁酸鈉，氧化鐵反應后轉變為容易水解的鐵酸鈉，氧化硅進行反應后轉化為不溶于水的原硅酸鈉。上述三種化合物共同構成熟料，將其放入稀堿溶液之內，鋁酸鈉溶于稀堿溶液，鐵酸鈉在其中水解成氧化鐵水合物同時沉淀，很容易清除，原硅酸鈉和稀堿溶液之間不產生反應，沉淀去除[1]。這一過程則為溶出過程，其中進行二次反應會影響溶出率，二次反應的化學表達式如下：

實際的生產過程中，二次反應的影響因素還包括配方以及反應條件。

（1）配方的影響。配方對二次反應造成的影響一般來說是關系到鋁硅比、堿比、鈣比和生料加煤。第一是鋁硅比，如果熟料內的鋁硅比不是很高，那么原硅酸鈣的含量增加，因此溶出過程和稀堿溶液內苛性堿反應往往較為強烈，可能造成二次反應出現較大損失，氧化鋁以及氧化鋁溶出率降低；第二是堿比，堿度較高會造成氧化鈉溶出率降低，無法將全部氧化鋁以及氧化鐵反應為鋁酸鈉與鐵酸鈉；第三為鈣比，若熟料內的鈣含量超標，很容易產生鋁酸鈉，從而對氧化鋁帶來損失，同時溶出液苛性比值有所提升，沉降效果不佳，溶出率受到影響。如果熟料中鈣含量不高，代表氧化鈣含量無法把全部二氧化硅轉化為原硅酸鈣，即是一次化學反應中氧化鋁以及氧化鈉的損失率提升，溶出率受到影響；第四，生料加煤也會對二次反應帶來影響。生料加煤會增加熟料窯產能，提高熟料質量，優化赤泥沉降性，提升溶出率。

（2）溶出條件的影響。溶出條件對二次反應的影響主要關系到溫度、溶出液濃度、碳酸鈉濃度、溶出液固比以及赤泥含量、溶出時間、熟料磨細度等幾方面因素。首先是溫度，這一反應會在溫度相對較高的情況下加快速度，溫度越高其出現的二次反應就越多，溶出率也相對更低。而溫度過低會造成溶出不徹底，影響沉降效果，導致氧化鋁以及氧化鈉損失提高；第二是溶出液濃度，濃度越高出現的二次反應就越多，造成的損失就越大，能夠了解到溶出液濃度主要是氧化鋁濃度以及苛性比值決定的，氧化鋁濃度保持不變，溶出液濃度往往會隨著苛性比值降低而降低，但如果溶出液濃度太低則會出現分解；第三是碳酸鈉濃度，碳酸鈉可以和石灰乳發生反應而抑制二次反應，同時可以分解二次反應產生的鋁硅酸鈣，補充氧化鋁的損失；第四是溶出液固比以及赤泥含量，溶出液固比越小，赤泥含量越高，同時固體面積就越大，對二次反應帶來的損失越大，產生的氧化鋁以及氧化鈉越少；第五是溶出時間，即是熟料從入磨到溶液與赤泥相互分離的時間，即是溶液與赤泥相互之間接觸的時間。溶出時間越長導致的二次損失就越大，因此必須要盡可能減少溶出時間；第六是熟料磨細度，固體表面積越大會對溶出過程帶來更大的影響，同時也會對氧化鋁產出量造成影響[2]。按照上述分析能夠了解到，氧化鋁溶出時，二次反應損失容易造成溶出率降低，因此降低二次反應能夠實現提升溶出率的目標。

2 氧化鋁新工藝中強化燒結法的關鍵技術

選擇強化燒結法制備氧化鋁以及選擇傳統燒結法制備氧化鋁進行比較，通常來說是燒成熟料氧化鋁含量、熟料溶出液、精液氧化鋁濃度等數據指標的差異性，這些因素也是強化燒結法與傳統燒結工藝在技術原理上的主要差異所在。由于高鋁硅比的燒結工藝有效增加了熟料窯的生產率，高氧化鋁濃度的燒結工藝進一步促進了濕法系統設備作業效率的提升，深度脫硅技術讓氧化鋁最終質量得以有效保證，因此從上述各方面技術手段出發來強化燒結工藝制備氧化鋁，在同樣條件和環境下，能夠讓整個生產系統的制備效率得以提升，且有效控制了生產成本[3]。

2.1 高鋁硅比、高氧化鋁含量的熟料燒結技術

傳統氧化鋁燒結工藝選用熟料的鋁硅比不超過3.5，氧化鋁含量通常在35%左右，采用此熟料的燒結溫度不高，熟料越多，熟料窯的耐火度就越強。而采用強化燒結工藝能夠明顯提升熟料鋁硅比，提高熟料中的氧化鋁含量，燒結溫度隨之提升，在這樣的環境條件下熟料窯怎樣才可以維持持續穩定的運轉是其中的關鍵問題。

通過實踐證明，在高鋁硅比以及高氧化鋁含量的熟料進行燒結時，采用獨特的工藝技術，可以在燒結時過上窯皮，確保熟料窯能夠維持長時間的運轉，因此高鋁硅比以及高氧化鋁含量的熟料燒結工藝可以有效促進年熟料窯生產作業效率的提升，也能夠進一步減少熟料窯的能源損耗。這樣的工藝技術轉變了溶出過程，降低了二次反應，有效增加了氧化鋁的溶出率，降低了廢渣排出量，對環境保護也能夠發揮出很大作用。

2.2 高氧化鋁濃度鋁酸鈉溶液的深度脫硅技術

在進行反復的試驗和工業生產實踐之后了解到，選擇強化燒結工藝生產氧化鋁的新型技術方法能夠讓氧化鋁濃度得以有效提高。完善優化生產工藝環境條件，同時把高活性種子加入到深度脫硅技術中的操作，讓高氧化鋁濃度環境下的深度脫硅技術得以進一步改善，不但確保了最終產出氧化鋁的質量，同時促進了生產效率的提升，控制了生產成本，降低了能耗和對環境的影響。

3 結語

總而言之，無需調整任何設備就能夠在傳統氧化鋁燒結法的基礎上進行優化，這一新型生產工藝具有非常廣闊的應用價值。選擇強化燒結法對氧化鋁進行生產，到目前來說已經得到了非常廣泛的應用，例如說年產量能夠有效增加20%左右，若能夠在全國范圍內大力普及強化燒結工藝生產氧化鋁，必然能夠有效緩解目前國內氧化鋁供應不足的問題，無需再向其他國家購買，支付高額的關稅等，還能夠促進我國綜合國力的提升。另外，全面推廣普及強化燒結工藝生產氧化鋁，能夠有效減少各種能源的消耗，確保氧化鋁生產的可持續推進，強化燒結工藝對于石灰石的消耗量在很大程度上降低，減少了礦產資源的消耗，廢渣量也大大減少，對生態環境保護而言也具有重要意義。