王善濤，湯志彩

（山東南山東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265706）

拜耳法生產(chǎn)工藝是生產(chǎn)氧化鋁最主要的的方法，在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛，拜耳法生產(chǎn)氧化鋁主要有五個生產(chǎn)環(huán)節(jié)其中又以溶出工序為重中之重，溶出工序的影響因素很多，分析溶出的影響因素對于把握生產(chǎn)流程優(yōu)化控制指標降低總體的成本有很重要的意義。

1 拜耳法溶出工藝介紹

溶出工序?qū)碜栽V將制備工序的礦漿送入到進行脫硅反應(yīng)的脫硅槽中，礦漿在脫硅槽內(nèi)逐級溢流確保礦漿有足夠的反應(yīng)時間，同時在礦漿中適量添加一定濃度的液堿，經(jīng)過液堿調(diào)配的礦漿由高壓喂料泵輸送至套管換熱器中進行加熱促使礦漿進行溶出反應(yīng)，套管中加熱后的礦漿再被送到保溫罐做停留反應(yīng)確保溶出反應(yīng)有足夠的時間，完成溶出反應(yīng)后礦漿進入料漿自蒸發(fā)器中將其中的熱量以二次蒸汽的形式閃蒸出來，做套管換熱器預(yù)熱段的蒸汽熱源，經(jīng)過閃蒸后礦漿完成溶出反應(yīng)，礦漿的溫度和壓力下降進入常壓的槽罐送至下一生產(chǎn)車間。

拜耳法雖然經(jīng)過不斷的優(yōu)化發(fā)展但并沒有實質(zhì)性的變化，只是工藝設(shè)備有所進步，溶出工序的反應(yīng)過程設(shè)備也從單個槽罐的間斷溶出反應(yīng)發(fā)展到多槽罐串聯(lián)的連續(xù)性作業(yè)過程，后期又發(fā)展處管道化溶出設(shè)備，管道化溶出裝置也因為結(jié)構(gòu)簡單、投資小、換熱效率高的優(yōu)勢而得到廣泛的應(yīng)用。

2 溶出反應(yīng)過程的溫度影響分析

溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速度的重要因素，也是影響礦漿進行溶出反應(yīng)的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性的因素，一般情況下溫度決定了礦漿溶出反應(yīng)的速度和擴散常數(shù)，隨著化學(xué)反應(yīng)溫度的不斷升高，礦漿的化學(xué)反應(yīng)及其擴散的速度都會隨之加快，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的這一性質(zhì)說明當(dāng)提高礦漿溶出時的溫度非常有利于礦漿的溶出速度，通常情況下礦漿溫度超過300℃時即便最難溶出的一水硬鋁石也會在十幾分鐘內(nèi)完成溶出過程，而溶出反應(yīng)的試驗數(shù)據(jù)顯示當(dāng)?shù)V漿的溫度升高10℃時礦漿的溶出反應(yīng)速度會加快1.5倍，礦漿溫度提高后苛性堿的溶解度也會迅速的升高而平衡分子比則會迅速的降低，循環(huán)母液的濃度較低時可以得到分子比較低的溶液，有利于提高堿液的循環(huán)效率，同時溶出溫度高也能改善礦漿的沉降性能以及赤泥的結(jié)構(gòu)，降低分子比有利于制取砂狀氧化鋁，雖然提高溶出反應(yīng)的溫度有利于方面居多但也導(dǎo)致設(shè)備更容易發(fā)生故障。

3 堿液濃度對溶出反應(yīng)的影響

堿液濃度與礦漿溶出時的溫度有非常密切的關(guān)系，能夠提高溶出反應(yīng)的速度，提高了循環(huán)母液中的苛堿濃度溶液的未飽和度也就會增加，礦漿中的氧化鋁溶出反應(yīng)速度也就得到加快，而且溶液的分子比也會很低，生產(chǎn)設(shè)備所承擔(dān)的蒸汽壓力就會降低很多，循環(huán)母液的濃度升高雖然對溶出反應(yīng)的速度有很大的促進作用，但是生產(chǎn)實踐證明如果循環(huán)母液中的苛堿濃度過高后續(xù)的蒸發(fā)工序所需的蒸汽用量就會大幅度升高，因此提高苛堿濃度對生產(chǎn)成本的控制有一定的負面影響，要整體控制好生產(chǎn)成本，需要從管理角度做好綜合性的分析和平衡，以避免產(chǎn)生不良影響。

4 溶出過程中攪拌強度的影響分析

攪拌溶出礦漿能夠加快溶液中不同成分的混合，促使礦漿均勻的受熱加快礦漿溶出反應(yīng)速度，因而礦漿的溶出反應(yīng)過程中攪拌強度對反應(yīng)的影響作用也很大，強烈的機械攪拌能夠使礦漿快速擴散也使得礦漿中的各個成分趨于均勻的分布，良好的攪拌效果也能夠在一定程度上彌補礦漿的溫度和母液的濃度調(diào)整的不利影響，而且溫度不變的情況下擴散的速度決定了溶出的反應(yīng)速度，對礦漿進行攪拌可以在促進溶出反應(yīng)的同時提高礦漿流動時的湍流這在一定程度上也延緩了槽罐內(nèi)的結(jié)疤生成速度，所以在溶出反應(yīng)時對礦漿進行機械攪拌能夠加快反應(yīng)的速度。

5 礦石研磨粒度對溶出反應(yīng)的影響分析

礦漿的溶出反應(yīng)速度與礦石的粒度也有很大的關(guān)系，這是會因為礦石的粒度越細其比表面積越大與堿液接觸的面積也就越大，溶出條件相同的情況下，其接觸面積越大越有利于加快反應(yīng)的速率，同時充分的研磨礦石也能夠?qū)⒌V石中的雜質(zhì)充分的暴露出來，這也在一定的程度上加快了溶出反應(yīng)速度。礦石種類不同其溶出的難易程度也不相同，三水鋁石容易溶出，一水硬鋁石的溶出難度最大要求研磨的粒度也就更細，但是礦石的粒度過細也有一定的負面影響，不僅造成后續(xù)的赤泥分離洗滌工序產(chǎn)出的赤泥變細，也使得分離洗滌難度增加，不利于生產(chǎn)順利進行。

6 礦漿停留反應(yīng)時間對溶出的影響分析

礦漿在溶出工序的的停留時間與保溫罐的容積有直接關(guān)系，理論上只要礦漿中的氧化鋁還沒有完全溶出那么溶出反應(yīng)就依然在繼續(xù)，因此只要有足夠的反應(yīng)時間溶出率就會增加，但是相關(guān)的溶出試驗數(shù)據(jù)則表明當(dāng)?shù)V漿的溶出溫度達到130℃、配料分子比為1.32時，延長礦漿的溶出反應(yīng)時間后礦漿中的二氧化硅濃度會經(jīng)歷一段先升高再逐漸降低的周期，化學(xué)反應(yīng)中存在的這一周期表明與氧化鋁溶出的同時礦石中含有的硅礦物也產(chǎn)生了析出并同時進入到礦漿中，反應(yīng)的時間延長導(dǎo)致硅礦物開始大量反應(yīng)析出，這對氧化鋁的溶出反應(yīng)是不利的，因此礦漿的停留反應(yīng)時間并非越長越好，應(yīng)根據(jù)礦漿中硅礦物的情況確定最佳的停留反應(yīng)時間。

7 鋁土礦礦石結(jié)構(gòu)對溶出的影響分析

根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)以及其中含有的結(jié)晶水?dāng)?shù)量可以將鋁土礦分為一水硬鋁石和一水軟鋁石以及三水軟鋁石。礦石結(jié)構(gòu)對溶出反應(yīng)也有很大的影響，其中一水硬鋁石的溶出難度最大，一水軟鋁石的溶出難度則相對較低，三水軟鋁石的溶出難度最小，三種結(jié)構(gòu)的礦石對溶出工藝的要求也各有差異，一水硬鋁石結(jié)構(gòu)致密要充分溶出其中的氧化鋁需要更高的溫度和苛性堿濃度，一水軟鋁石的溶出要求則相對低一些，三水軟鋁石的溶出要求最低。三種礦石結(jié)構(gòu)不同含有的雜質(zhì)也有所差異，主要以氧化鋁水合物為主，并含有一定數(shù)量的氧化硅、氧化鐵、氧化鈦和碳酸鹽等有害雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會在溶出時生成結(jié)疤阻止氧化鋁的溶出反應(yīng)。

8 礦石中氧化鋁含量對溶出反應(yīng)的影響

氧化鋁含量越高則單位數(shù)量的礦石產(chǎn)出的氧化鋁越多，產(chǎn)生的赤泥和其他雜質(zhì)的數(shù)量也就越少，生產(chǎn)實踐表明拜耳法生產(chǎn)氧化鋁所用的礦石氧化鋁含量每升高1%則礦石的消耗則降低0.02t/t- AO。所需要的苛堿、蒸汽消耗也會降低很多，這對生產(chǎn)的過程控制和指標優(yōu)化是很有幫助的。

9 結(jié)語

氧化鋁的溶出工序是拜耳法生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時溶出反應(yīng)本身具有一定的復(fù)雜性，氧化鋁的溶出過程受到礦石本身和一系列的作業(yè)條件的影響，要確保生產(chǎn)穩(wěn)定運行，最大限度的溶出礦石中的氧化鋁，就要充分的總結(jié)溶出反應(yīng)過程中的種種因素以及調(diào)整這些影響因素所產(chǎn)生的生產(chǎn)成本和收益，根據(jù)公司的總體經(jīng)營計劃編制合理的高效的調(diào)整方案，確保做的生產(chǎn)投入與產(chǎn)出效益的經(jīng)濟性和可行性。