劉志龍

（東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

自從鋁制品工業(yè)的問(wèn)世以來(lái)，鋁制品在金屬市場(chǎng)的產(chǎn)出量一直位居首位。冰晶石-氧化鋁融化后電解是分解鋁元素最為直接的辦法，隨著有色金屬市場(chǎng)對(duì)鋁金屬的需求量越來(lái)越高，氧化鋁的生產(chǎn)同期也開始快速發(fā)展，氧化鋁的化學(xué)表達(dá)式為Al2O3，由于工業(yè)制品對(duì)鋁金屬的純度要求較高，氧化鋁的含雜質(zhì)程度與生產(chǎn)的工藝流程及技術(shù)方法有著直接的關(guān)系，氧化鋁廠通常使用拜耳法進(jìn)行對(duì)應(yīng)氧化鋁的生產(chǎn)，產(chǎn)出氧化鋁內(nèi)所含雜質(zhì)量低于煅燒電解法。以下針對(duì)氧化鋁廠對(duì)氧化鋁的生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)其生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造，以提高生產(chǎn)出氧化鋁金屬的純度。

1 氧化鋁廠的生產(chǎn)工藝流程

氧化鋁的生產(chǎn)方法主要是在對(duì)應(yīng)的鋁土礦物中提取一定量的氧化鋁，通過(guò)生產(chǎn)設(shè)備采取一定的方法除去氧化鋁內(nèi)部所含的雜質(zhì)，以下將詳細(xì)研究氧化鋁廠在進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)過(guò)程中所使用的生產(chǎn)技術(shù)。

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的工藝技術(shù)流程相對(duì)較簡(jiǎn)單，主要具有能耗較低、使用成本較低、提取純度較高的特點(diǎn)，使用此種方法進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)主要分為兩個(gè)步驟：析出和分解。

1.1 使用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的析出流程

提取礦物中含金屬鋁元素較多的樣本，進(jìn)行加水溶解，使用攪拌棒進(jìn)行充分溶解，將溶解后的液體靜止10分鐘～20分鐘后，使用過(guò)濾網(wǎng)濾掉沉淀物，提取過(guò)濾后的飽和液體混合物[1]。通常情況下飽和液所含雜質(zhì)如下表1所示。

表1 氧化鋁雜質(zhì)含量表

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如上述表1所示，通常氧化鋁混合容易也中所含硅化物相對(duì)較高，將飽和溶液進(jìn)行蒸發(fā)提純處理，多次提取鋁土礦中含鋁樣本，重復(fù)上述過(guò)濾步驟，再將提純后液體進(jìn)行加水溶解，經(jīng)沉淀后過(guò)濾沉淀物[2]。析出純度較高的氧化鋁飽和液，析出步驟是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的關(guān)鍵步驟，生產(chǎn)能力的高低及析出氧化鋁溶液所處的指標(biāo)等級(jí)直接影響到氧化鋁廠的生產(chǎn)產(chǎn)量、產(chǎn)出質(zhì)量。具體流程圖如下圖1所示。

圖1 氧化鋁析出流程

如上述圖1所示，為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的詳細(xì)步驟，對(duì)飽和氧化鋁溶液進(jìn)行高濃度提純的主要工藝流程，通過(guò)蒸發(fā)等一列技術(shù)手段提純的氧化鋁晶體，便可進(jìn)行生產(chǎn)氧化鋁步驟中的晶體分解步驟。

1.2 使用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的分解流程

在將氧化鋁高濃度飽和液提純析出的基礎(chǔ)上，對(duì)析出的晶體進(jìn)行分解操作表可進(jìn)行氧化鋁金屬的生產(chǎn)。在低苛性的鋁酸溶液中以氫氧化鋁作為結(jié)晶的晶種，經(jīng)過(guò)不斷的攪拌降溫，鋁酸鈉溶液中的氧化鋁以氫氧化鋁的形式進(jìn)行分解，持續(xù)析出，經(jīng)過(guò)析出鋁酸鈉溶液的苛性比值不斷升高。此時(shí)分解后析出的晶體為高純度氫氧化鋁，反復(fù)進(jìn)行上述兩個(gè)操作便可將大批量的鋁土礦轉(zhuǎn)換成氫氧化鋁，氫氧化鋁與氧化鋁在指定的條件下存在一定形式的轉(zhuǎn)換，如下化學(xué)表達(dá)式所示。

如上述化學(xué)表達(dá)式所示鎂拜耳法析出氧化鋁的主要原理，在一定條件下，在晶體中加入攪拌，經(jīng)過(guò)一定的處理，便可實(shí)現(xiàn)氧化鋁與氫氧化鈉鋁之間的轉(zhuǎn)換。

2 氧化鋁廠的生產(chǎn)設(shè)備改造

在進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)過(guò)程中主要的生產(chǎn)設(shè)備為礦漿磨設(shè)備，礦漿磨設(shè)備主要規(guī)格如下表2所示。

表2 礦漿磨設(shè)備

如上述表2所示，為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁中析出工藝的主要生產(chǎn)設(shè)備，隨著經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)下對(duì)鋁及鋁合金制品的需求量不斷提高，又有設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足提高產(chǎn)出量的要求，因此開展了氧化鋁廠生產(chǎn)設(shè)備的管道改造，對(duì)其設(shè)備的改造不僅是要優(yōu)化傳統(tǒng)的設(shè)備，而是針對(duì)當(dāng)下對(duì)金屬制品的需求對(duì)氧化鋁金屬的產(chǎn)出量的提高，以下將詳細(xì)闡述如何建設(shè)新型氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的管道。

首先需要對(duì)礦漿磨設(shè)備的整體管道內(nèi)部進(jìn)行調(diào)平操作，使用與金屬鋁不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的試劑在槽內(nèi)進(jìn)行反復(fù)多次流經(jīng)操作，進(jìn)行內(nèi)部的填平，靜置設(shè)備2h～3h，讓試劑在設(shè)備內(nèi)充分冷凝。避免飽和溶液在流經(jīng)管道過(guò)程中，由于內(nèi)部環(huán)境原因?qū)е氯芤旱睦速M(fèi)。其次進(jìn)行礦漿流經(jīng)槽的改造，新建兩個(gè)10＊25米的平整空槽，增加礦漿的緩存空間，使用MIG槳葉式攪拌法，為礦漿脫槽使用，溶液在空槽內(nèi)四周向上翻，中間部分避免攪拌的不均勻，控制攪拌法使其向下翻，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液攪拌均勻的作用。設(shè)備改造后內(nèi)部示意圖如下圖2所示。

圖2 改造后管道內(nèi)部溶液攪拌情況

如上述圖2所示，可在經(jīng)過(guò)改造后的礦漿槽內(nèi)部設(shè)置雷達(dá)液體溫度測(cè)量計(jì)，對(duì)內(nèi)部溶液的情況做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高氧化鋁金屬的產(chǎn)出量。

3 結(jié)語(yǔ)

文章開展了氧化鋁廠的生產(chǎn)工藝流程的研究，由于經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)下對(duì)氧化鋁需求量的提高，進(jìn)行了氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的改造，通過(guò)對(duì)管道內(nèi)部環(huán)境的改造實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)出量的提高，為金屬制造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供技術(shù)支持。