李付明，吳呈祥

（龍口東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265713）

現(xiàn)階段有關(guān)氧化鋁產(chǎn)品堿含量的控制的研究多而不精，基于該問(wèn)題現(xiàn)狀，需結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際與分解工藝要求，提出科學(xué)合理的堿含量控制實(shí)施方法，具體方法包括氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制要點(diǎn)、生產(chǎn)分解中的氧化鈉含量控制方法、過(guò)濾洗滌工序過(guò)程中堿含量控制方法等，且理論意義價(jià)值較大。

1 氧化鋁特點(diǎn)概述

氧化鋁為一種較為耐高溫的高硬度化合物，在強(qiáng)度高溫影響下可通過(guò)電離形成離子晶體。氧化鋁產(chǎn)品正是基于該屬性特點(diǎn)，具有一定的耐火功能。經(jīng)過(guò)分析后發(fā)現(xiàn)，工業(yè)氧化鋁在產(chǎn)品加工與制造中最為常見(jiàn)。工業(yè)氧化鋁組成結(jié)構(gòu)較為科學(xué)，主要由鋁礬土+硬水鋁石頭配比制造而成。根據(jù)其純度的實(shí)際要求，如要求較高則需選擇化學(xué)工藝進(jìn)行制備。氧化鋁在鋁化學(xué)與元素屬性中具有穩(wěn)定性，即穩(wěn)定性氧化物，化學(xué)式：AI2O3。氧化鋁自身特點(diǎn)主動(dòng)其產(chǎn)品形式的功能完善，主要體現(xiàn)在礦業(yè)或制陶等領(lǐng)域，在學(xué)科上稱(chēng)其為“礬土”。性狀為很難與水進(jìn)行溶入，為白色固體狀。氣味不明顯，即無(wú)臭無(wú)味，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與密度較硬。為容易吸潮，且不易潮解等。同時(shí)具有兩性氧化物特征，在溶入中與無(wú)機(jī)酸、堿性溶液融合性較好。基本不會(huì)溶入水或相關(guān)非極性劑當(dāng)中。

2 氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制要點(diǎn)

在對(duì)氧化鋁產(chǎn)品堿含量就進(jìn)行控制前需對(duì)其控制目標(biāo)、對(duì)象進(jìn)行了解掌握，將分析后發(fā)現(xiàn)在諸多雜質(zhì)中氧化鈉最為關(guān)鍵。一旦氧化鈉含量過(guò)多則會(huì)的對(duì)氧化鋁產(chǎn)品生產(chǎn)造成波及影響，對(duì)電解鋁過(guò)程實(shí)施與質(zhì)量提升極為不利。在該過(guò)過(guò)程中Na2O會(huì)同在生產(chǎn)電解質(zhì) AIF3產(chǎn)生反應(yīng)，該反應(yīng)發(fā)生后會(huì)直接導(dǎo)致電解質(zhì)當(dāng)中的 AIF3自身濃度組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其濃度會(huì)自然降低。此時(shí)該鋁的電解質(zhì)分子比則會(huì)反向升高。在研究中主要考慮到對(duì)鋁電解質(zhì)分子的穩(wěn)定性進(jìn)行維穩(wěn)，需根據(jù)實(shí)際需求對(duì)電解槽中進(jìn)行相應(yīng)的AIF3補(bǔ)充，同時(shí)要對(duì)上述化學(xué)反應(yīng)公式中所產(chǎn)生的NaF而造成的分子增高的AIF3量進(jìn)行補(bǔ)充。根據(jù)氧化鋁產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)際要求，明確其主要雜質(zhì)與對(duì)象后，要對(duì)控制方向進(jìn)行明確。將氧化鈉作為主要控制目標(biāo)與方向，在氧化鋁產(chǎn)品生產(chǎn)加工中氧化鈉作為堿含量控制對(duì)象，其主要存在方式多為附著堿、晶間堿為主。首先針對(duì)附著堿產(chǎn)生進(jìn)行分析，該物質(zhì)形成主要受過(guò)濾或洗滌等影響，多為體現(xiàn)在氫氧化鋁自身平盤(pán)過(guò)濾中或洗滌時(shí)缺乏對(duì)清理、干凈的重視程度，導(dǎo)致完殘留液當(dāng)中包包含大量的氧化鈉。針對(duì)該情況可需對(duì)洗滌流程及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加強(qiáng)，進(jìn)而提升該鈉堿的超標(biāo)含量。同時(shí)對(duì)晶間堿形成因素進(jìn)行分析，形成主要為氫氧化鋁在分解時(shí)與氫氧化鋁晶格當(dāng)中的氧化鈉進(jìn)行融合，該含量為鈉堿含量的主要成分?，F(xiàn)階段仍不具備較強(qiáng)工藝對(duì)晶間堿進(jìn)行脫出實(shí)現(xiàn)，在相關(guān)生產(chǎn)及加工作業(yè)中主要以對(duì)分解流程或工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)控， 通過(guò)分解工藝控制參數(shù)的完善與優(yōu)化，進(jìn)而起到減少晶間堿的形成或增加。最后經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，一旦氧化鋁中Na2O含量如為在0.2%-0.4%之間，此時(shí)鈉自身的平衡度將會(huì)被合理控制。另外生產(chǎn)完成的氧化鋁當(dāng)中的Na2O含量多受氫氧化鋁粒度變化與洗滌工藝影響。可以總結(jié)得出，氧化鋁實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中其自身的氧化鈉含量多為受生產(chǎn)工序影響，主要為晶種分解、過(guò)濾洗滌等工序流程。

3 氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制主要措施及途徑

（1）生產(chǎn)分解中的氧化鈉含量控制方法。生產(chǎn)實(shí)施中分解過(guò)程尤為關(guān)鍵，也是堿含量增加與形成的關(guān)鍵時(shí)期。因此在具體工作實(shí)施開(kāi)展中要側(cè)重對(duì)分解過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制。經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)研究表明，晶間堿形成時(shí)期多為分解過(guò)程當(dāng)中。主要形成誘因受分解率、氫氧化鋁晶體影響。與其附聚、形成過(guò)程 等緊密相關(guān)。分析后后發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶相對(duì)相對(duì)較為完整，且強(qiáng)度較大的氫氧化鋁晶體中所包含的晶間堿則越少。并對(duì)其分解原液當(dāng)中的部分雜質(zhì)截具有影響作用。對(duì)分解中的氧化鈉含量控制主要優(yōu)化工藝參數(shù)為主。具體如下：

第一、分解溫度分析，在分解溫度分析中以某工廠氧化鋁生產(chǎn)為例，如下：

圖1中顯示溫度對(duì)晶間堿影響較大，如溫度持續(xù)升高，晶間堿則會(huì)出現(xiàn)降低情況。造成該情況出現(xiàn)的主要原因是為作業(yè)中，分解前槽運(yùn)行及工作動(dòng)力頗大，造成該階段的分解速度提升，首槽溫度的過(guò)高對(duì)分解速度影響較大，并可對(duì)其進(jìn)行控制，進(jìn)而阻礙大數(shù)量的晶核生成，另外可通過(guò)對(duì)鋁酸鈉溶液進(jìn)行合理設(shè)置，一定要對(duì)其飽和度進(jìn)行提升， 可有利于晶體附聚，便于完整晶體形成等。只有晶體成型的完整性符合標(biāo)準(zhǔn)才能抑制晶間堿增加。因此在實(shí)際作業(yè)工作中建議調(diào)整設(shè)置分解首槽溫度，最好為較高溫度。

圖1 氫氧化鋁中氧化鈉含量與首槽溫度關(guān)系

第二、分解時(shí)間分析：生產(chǎn)作業(yè)中要側(cè)重對(duì)分解時(shí)間進(jìn)行合理設(shè)置，其主要重點(diǎn)在于對(duì)是氫氧化鋁結(jié)晶的速度進(jìn)行有效降低。對(duì)相關(guān)推動(dòng)分解率的因素進(jìn)行有效控制，包括分解溫度等。目的在于讓晶體在特點(diǎn)條件下逐漸長(zhǎng)大、逐漸附聚等。對(duì)晶型穩(wěn)定進(jìn)行保證，最大程度上削弱晶間堿形成。長(zhǎng)期且漫長(zhǎng)的分解作業(yè)流程中需滿足該分解結(jié)果要求。同時(shí)其弊端也較為明顯，如時(shí)間一旦過(guò)長(zhǎng)則會(huì)造成分解槽單位產(chǎn)能出現(xiàn)嚴(yán)重降低，且能耗也會(huì)隨著升高。因此作業(yè)卡開(kāi)展中，要科學(xué)設(shè)置分解時(shí)間。

第三、苛性堿濃度分析：經(jīng)過(guò)實(shí)踐測(cè)試證明，在分解過(guò)程當(dāng)中一旦發(fā)生速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致晶間堿增多。 在相同條件環(huán)境中，相對(duì)濃度持中的鋁酸鈉溶液可靠性偏低。所以分解過(guò)程中速度快，濃度持中的分解效應(yīng)會(huì)提升?？蓾舛热绨l(fā)生持續(xù)走低，該飽和度會(huì)增多?？稍鰪?qiáng)精液苛性堿濃度。讓精液處在相對(duì)的較可靠性，基于此需對(duì)分解速度進(jìn)行持續(xù)降低，作業(yè)工作實(shí)施中，精液濃度也會(huì)波及精液的形成率，在實(shí)操中不必對(duì)整精液濃度進(jìn)行設(shè)置[1]。

第四、分解固含分析：以圖2為例，為分解固含與氫氧化鋁中的氧化鈉含量關(guān)系。

圖2 分解固含與氫氧化鋁中氧化鈉含量關(guān)系

經(jīng)過(guò)分析后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，分解槽中的固含不能過(guò)于偏低，偏低則會(huì)導(dǎo)致晶間堿出現(xiàn)增高。形成問(wèn)題的因素在于分解固含過(guò)于低下，直接導(dǎo)致分解晶種的補(bǔ)充量降低，此時(shí)結(jié)晶的表整體面積會(huì)嚴(yán)重失衡，誘發(fā)二次成核情況出現(xiàn)，并逐漸凝聚大量的細(xì)粒出現(xiàn)，此時(shí)細(xì)粒大于表面積，證明大量氧化鈉在其之上。在附聚結(jié)晶形成當(dāng)中會(huì)造成氫氧化鋁晶間格進(jìn)入，促生晶間堿增加。因此在設(shè)計(jì)工作生產(chǎn)作業(yè)中最大限度增強(qiáng)分解固含，實(shí)現(xiàn)晶間堿下降[1]。

第五、有機(jī)物分析：有機(jī)物自身特點(diǎn)與屬性也會(huì)對(duì)氧化鋁產(chǎn)品中堿含量控制造成一定影響。有機(jī)物出現(xiàn)主要受氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備或系統(tǒng)問(wèn)題波及，如設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)中有機(jī)物數(shù)量堆積過(guò)多會(huì)促生大量有機(jī)鈉鹽。如該鈉鹽在分解實(shí)施當(dāng)中堆積到達(dá)析出濃度后，會(huì)與氫氧化鋁所出現(xiàn)的結(jié)晶同時(shí)析出，對(duì)晶體整個(gè)表面進(jìn)行覆蓋。待完成經(jīng)焙燒時(shí)，碳離子會(huì)發(fā)生氧化，并以氣體形式進(jìn)行外排，但鈉離子會(huì)依然依然留在成品當(dāng)中，間接造成氧化鈉含量增多。

（2）過(guò)濾洗滌工序過(guò)程中堿含量控制方法。第一、洗水量分析，以圖3為例：

圖3 洗水量對(duì)平盤(pán)氫氧化鋁濾餅中氧化鈉含量影響

從圖3中發(fā)現(xiàn)，該在其相關(guān)進(jìn)料量與轉(zhuǎn)速作業(yè)不改變前提下， 完成平盤(pán)洗水科學(xué)設(shè)置，可見(jiàn)此時(shí)的氫氧化鋁濾餅中的氧化鈉含量波動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)此時(shí)洗水發(fā)生增大后，其氧化鈉含量會(huì)明顯減少。在作業(yè)操作中，洗水強(qiáng)度增加導(dǎo)致蒸發(fā)負(fù)荷提升，對(duì)系統(tǒng)水平衡的穩(wěn)定性造成波及。因此在對(duì)洗水進(jìn)行有效控制，不可持續(xù)性增大，明確標(biāo)準(zhǔn)與范圍。第二、平盤(pán)系統(tǒng)真空度，以圖4為例。

圖4 真空度與氫氯化鋁濾餅中氧化鈉含量關(guān)系

為在相對(duì)條件環(huán)境無(wú)改變情況下，平盤(pán)真空度與氫氧化鋁濾餅中氧化鈉含量的關(guān)系，圖4中發(fā)現(xiàn)，該平盤(pán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性極為關(guān)鍵，如真空度發(fā)生起伏變化均會(huì)對(duì)濾餅氧化鈉含量造成波及，導(dǎo)致提升。如此時(shí)真空度過(guò)于偏低，則會(huì)影響吸干效應(yīng)，母液堆積較多，如過(guò)高會(huì)導(dǎo)致濾餅過(guò)于壓實(shí)，其孔隙率則會(huì)逐漸降低，嚴(yán)重影響母液的快速析出。第三、氫氧化鋁粒度，以圖5為例。

圖5 氫氧化鋁粒度與氧化鈉含量關(guān)系

從圖5中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氫氧化鋁粒度處于細(xì)小狀態(tài)中，晶粒整體距離的孔隙率則較小，此時(shí)洗滌具有一定的難度性。濾餅上包含的氧化鈉含量怎相對(duì)高，并且具有一定的起伏性。但氫氧化鋁粒度相對(duì)變粗化后，濾餅上包含的氧化鈉含量則會(huì)明顯降低，且處于穩(wěn)定層面。

4 綜合分析及對(duì)策實(shí)施

基于氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制的重要性，需從全面提升與優(yōu)化方法入手，結(jié)合實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)對(duì)其主要措施進(jìn)行提出，首先要對(duì)分解首溫進(jìn)行提高，需按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與操作規(guī)范，對(duì)分解過(guò)程中的溫度問(wèn)題進(jìn)行側(cè)重分析，實(shí)施提升溫度的具體方法，通過(guò)首溫提升可有效降低生產(chǎn)中的堿含量。同時(shí)對(duì)分解時(shí)間進(jìn)行延長(zhǎng)，在分解時(shí)間設(shè)置上要結(jié)合具體操作需求，規(guī)避以往的短時(shí)間、快開(kāi)展，實(shí)施分解時(shí)間合理性延長(zhǎng)。最后對(duì)洗滌效果、洗水溫度進(jìn)行合理設(shè)置。完成好真空度和反吹風(fēng)壓力的控制優(yōu)化作業(yè)。對(duì)氫氧化鋁粒度進(jìn)行科學(xué)設(shè)置等。

5 研究方向與未來(lái)展望

（1）研究方向。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷提升，智能化技術(shù)推動(dòng)與擬人模式實(shí)現(xiàn)，必然對(duì)氧化鋁產(chǎn)品系統(tǒng)的創(chuàng)新升級(jí)造成影響。日后研究中將更加側(cè)重于智能保障、技術(shù)融合。智能保障是指氧化鋁產(chǎn)品檢驗(yàn)儀器或生產(chǎn)裝置研發(fā)中要最大程度體現(xiàn)智能分析、智能判斷、智能處理。同時(shí)研究中會(huì)更加側(cè)重于監(jiān)測(cè)終端的研發(fā)設(shè)計(jì)，當(dāng)下以智能手機(jī)為智能終端的氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)將成為主流，通過(guò)手機(jī)軟件與程序?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)終端在氧化鋁產(chǎn)品系統(tǒng)測(cè)控中的操控。

（2）未來(lái)展望。首先在未來(lái)對(duì)氧化鋁產(chǎn)品檢驗(yàn)技術(shù)人才需求將更多，檢驗(yàn)技術(shù)人才對(duì)推動(dòng)我國(guó)化工生產(chǎn)架構(gòu)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)智慧型化工企業(yè)的重要保障，國(guó)家及化工企業(yè)要以檢驗(yàn)技術(shù)人才為培養(yǎng)應(yīng)用重點(diǎn)，開(kāi)展技能培訓(xùn)與專(zhuān)業(yè)化鍛造，以高校及研究所為人才培養(yǎng)搖籃，以化工系統(tǒng)及企業(yè)為人才鍛造依托，全面推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)檢驗(yàn)人才隊(duì)伍建設(shè)。包括有毒物質(zhì)檢測(cè)、堿含量檢測(cè)、微生物檢測(cè)、病毒害檢測(cè)等。其次以化工產(chǎn)業(yè)為發(fā)展核心對(duì)各生產(chǎn)技術(shù)、工藝等進(jìn)行全面升級(jí)，推動(dòng)氧化鋁產(chǎn)品堿含量降低方法的應(yīng)用推廣、普及力度，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)智能化、全產(chǎn)業(yè)科技化等。最后加強(qiáng)對(duì)相關(guān)設(shè)備及理論學(xué)術(shù)的研究力度，為我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展助力東風(fēng)。

6 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)氧化鋁產(chǎn)品堿含量的控制進(jìn)行分析，將氧化鋁產(chǎn)品與堿含量控制要點(diǎn)進(jìn)行闡明，主要包括氧化鋁產(chǎn)品堿含量控制要點(diǎn)、生產(chǎn)分解中的氧化鈉含量控制方法、過(guò)濾洗滌工序過(guò)程中堿含量控制方法等。同時(shí)結(jié)合研究方向?qū)刂茖?shí)施的效果應(yīng)用進(jìn)行闡明，對(duì)日后相關(guān)研究及工作開(kāi)展起到積極促進(jìn)作用。