郭政斌

（中國冶金地質(zhì)總局三局，山西 太原 030002）

氧化鋁由于其具有優(yōu)良的物化特性成為重要的特種功能材料之一，在機(jī)械、電子、化工、光學(xué)[1]等技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的用途。在現(xiàn)有的生產(chǎn)氧化鋁技術(shù)中，鋁土礦品位的下降造成能耗和成本都相對(duì)增高，并且，氧化鋁在生產(chǎn)過程中，由于氧化鋁中在的氧化鈉含量較高，需要添加很多的硼化物與堿金屬離子結(jié)合形成鹽在高溫下發(fā)揮出去，不僅污染環(huán)境還對(duì)生產(chǎn)設(shè)備有很高的腐蝕性。因此，對(duì)山西地區(qū)鋁土礦開采的高效低耗氧化鋁技術(shù)的研究是非常重要的。為提高我國山西地區(qū)氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)的循環(huán)效率，此次設(shè)計(jì)從生產(chǎn)高效低耗氧化鋁的角度出發(fā)，以最大程度減少原料能源的消耗，并降低投資和運(yùn)行成本，在氧化鋁生產(chǎn)能耗大幅度下降的同時(shí)保證適當(dāng)?shù)幕厥章屎蛪A耗指標(biāo)。

1 山西地區(qū)鋁土礦開采的高效低耗氧化鋁技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 鋁土礦溶出

為大幅度降低生產(chǎn)能耗，降低高耗能工序在整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的比例，提高整體循環(huán)效率和重要工序的產(chǎn)出率，以降低高耗能工序的單位能耗。引用浮選技術(shù)對(duì)鋁土礦選礦，在進(jìn)行選礦時(shí)，鋁土礦不進(jìn)入氧化鋁的生產(chǎn)系統(tǒng)，在處理過程中，注意選礦藥劑的使用，以最大限度控制藥劑進(jìn)入氧化鋁的生產(chǎn)系統(tǒng)。在對(duì)鋁土礦處理時(shí)，采用高堿法[2]，對(duì)鋁土礦進(jìn)行處理，先將鋁土礦進(jìn)行破碎處理，采用以碎代磨的方法來降低磨礦的所消耗的能源，并且能優(yōu)化礦漿的力度分布和提高溶出效率。在此基礎(chǔ)上，對(duì)鋁土礦進(jìn)行濕磨處理，然后將鋁土礦溶出，溶出時(shí)的溫度、循環(huán)母液的酸堿濃度、溶出時(shí)間、礦石粒度等都會(huì)影響鋁土礦的溶出，其中溶出溫度最為重要，溶出的溫度越高，溶出反應(yīng)就會(huì)隨之加快，溶出時(shí)間越短。在溶出的基礎(chǔ)上，對(duì)鋁土礦進(jìn)行分解，采用強(qiáng)化中間降溫的方式來提高分解率，生產(chǎn)過程中，溫度也是控制分解率和產(chǎn)品粒度質(zhì)量的關(guān)鍵性指標(biāo)，首先降低分解初始分子比，來提高分解率，將溶出溫度提高至290°，降低溶出液的分子比。通過此流程能夠大幅度減少水分進(jìn)入氧化鋁的溶出系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)化溶出。

1.2 實(shí)現(xiàn)高校低耗氧化鋁的生產(chǎn)

在氧化鋁溶出完成后，對(duì)鋁土礦進(jìn)行赤泥分離處理，以實(shí)現(xiàn)高校低耗氧化鋁的生產(chǎn)。采用提高赤泥分離洗滌系統(tǒng)提高赤泥分離的沉降效率，以此減少赤泥洗滌沉降系統(tǒng)的氧化鋁水解損失和附堿損失，使分解的原液與溶出漿液的可性比差值縮小，以提高氧化鋁的循環(huán)效率，在進(jìn)行赤泥分離時(shí)，為減少葉濾過程中氧化鋁的損失，對(duì)助率劑的使用量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

公式（1）中，Dv代表助率劑的正常使用量，f代表鋁土礦的投入量，ki代表系統(tǒng)循環(huán)效率，此次計(jì)算不做定向分析。

通過上述公式，完成對(duì)助濾劑使用量的計(jì)算，在此基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)對(duì)于生產(chǎn)氧化鋁的運(yùn)行速度，計(jì)算公式如下：

公式（2）中，Ri代表生產(chǎn)過程中的運(yùn)行速度，λ代表氧化鋁所占比重，此次計(jì)算不做定向分析。

在助率劑的使用量進(jìn)行計(jì)算和系統(tǒng)運(yùn)行速度計(jì)算的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)山西地區(qū)鋁土礦開采的高效低耗氧化鋁生產(chǎn)，通過此方法能夠提高生產(chǎn)氧化鋁的效率，并且能夠減少能源的消耗。

2 實(shí)例論證

上述設(shè)計(jì)只是從理論上驗(yàn)證了此次設(shè)計(jì)的有效性，為了證明此次設(shè)計(jì)具有實(shí)際應(yīng)用意義，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，采取山西某地鋁土礦開采地進(jìn)行生產(chǎn)氧化鋁，為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，將傳統(tǒng)的生產(chǎn)氧化鋁方法與本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如下所示：

圖1 能源消耗對(duì)比圖

圖2 生產(chǎn)效率對(duì)比圖

通過圖1可以看出，傳統(tǒng)方法在進(jìn)行生產(chǎn)氧化鋁時(shí)能源消耗較大、并且生產(chǎn)效率低，而本次設(shè)計(jì)的方法在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，具有較高的效率且能源消耗低，有效提高了鋁土礦的利用率。

通過上述實(shí)驗(yàn)基本能夠證明，此次設(shè)計(jì)的方法的有效性，具有廣闊的應(yīng)用應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

通過對(duì)山西地區(qū)的氧化鋁生產(chǎn)方法的技術(shù)探討，發(fā)現(xiàn)我國的氧化鋁工業(yè)面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，傳統(tǒng)的開采方法生產(chǎn)氧化鋁能源消耗過高、并且效率低，針對(duì)這種問題情況，對(duì)山西地區(qū)鋁土礦開采的高效低耗氧化鋁技術(shù)進(jìn)行研究，通過在鋁土礦溶出和鋁土礦赤泥分離的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)高效低耗的氧化鋁，因?yàn)橥ㄟ^這兩方面的設(shè)計(jì)提高了鋁土礦的溶出率、分解率。

減少了赤泥分離流失，并且具有明顯的環(huán)境效益。通過此次設(shè)計(jì)，提高了氧化鋁的生產(chǎn)效率，并且提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，因而具有很好的社會(huì)效益。