促进砂状氧化铝生产的工艺措施

郭怀胜

（中国铝业山东分公司氧化铝厂，山东 淄博 255065）

促进砂状氧化铝生产的工艺措施

郭怀胜

（中国铝业山东分公司氧化铝厂，山东 淄博 255065）

在砂状氧化铝生产中，传统的一段法分解工艺是以满足产品的化学质量为原则，改进后的一段法在满足产品化学质量的同时，提高了产品的粒度。美铝二段法分解工艺改进了旋流分级和加入种子的方式，在此基础上瑞铝二段法同时强化了附聚工艺，二段法提高了分解工序能力。通过产品分级、添加结晶助剂、制备新细种子、结晶析盐及控制有机物等措施，进一步促进或完善了砂状氧化铝生产。

砂状氧化铝；分解工艺；一段法；二段法

1 前言

随着我国电解工业的发展，大型预焙电解槽生产技术得到了广泛的应用，要求原料氧化铝具有良好的流动性、耐磨性和在电解质中的溶解性，具有较大的比表面积，粗的粒度且粒度分布集中等。电解工艺的这些变化与发展，对氧化铝的分解工序提出了更高的要求，不仅要保持较高的分解率和槽产能，还要生产出满足要求的砂状氧化铝产品。

2 分解工艺流程的几种形式

拜耳法氧化铝生产，其分解工艺因矿石和对产品的要求不同而不同。山东省内的多家氧化铝生产企业分解工艺主要是以三水型铝土矿为原料的生产工艺，其在工艺流程的形式上总体分为一段法和二段法。

2.1 一段法生产工艺流程

一段法分解又分为两种形式，即传统的一段法分解工艺和改进后的一段法分解工艺。

1）传统的一段法分解工艺流程是分解工艺流程的基本形式。此法在设计之初并没有过多地考虑产品的物理性能，其工艺流程主要是以满足产品的化学质量为原则，在此条件下追求更高的分解率和槽产能。传统的一段法分解工艺流程见图1。

图1 传统的一段法分解工艺流程

2）改进后的一段法分解工艺流程只是改进或增设了产品的粗细分级流程，使细物料返回流程做种子，而分级出来的粗物料成为产品。对工艺流程的这一改进，一方面使得产品的粒级得到提高，满足了部分客户的要求，另一方面也提高了分解所需种子的活性，改善了分解指标。现在某些企业仍然选用一段法工艺流程，通过适当提高分解首温，再配以中间降温工艺，生产出满足要求的砂状氧化铝产品，只是分解精液浓度和分解率相对较低。某公司在分解精液氧化铝浓度95～110 g/L、分解率47％～50％的情况下，近几年的砂状率年均都保持在85.5％以上。改进后的一段法分解工艺流程见图2。

图2 改进后的一段法分解工艺流程

2.2 二段法生产工艺流程

根据分解工艺原理，结合国外砂状氧化铝生产的经验，在一段分解的基础上提出并实施了二段分解法。二段法是当前以三水铝石为原料生产氧化铝的主要方法。又因为粗种子的加入方式不同，二段法又分为美铝二段法和瑞铝二段法。

1）美铝二段法特点是浓度低、粒度粗、产出率低、磨损指数好，工艺流程见图3。

图3 美铝二段法工艺流程

2）瑞铝二段法实为改进的“美铝二段法”，两者的主要区别在于种子不再加入首槽，从而改善附聚效果。此工艺产品粒度较粗，产出率也有一定的提高。目前许多生产企业均采用此工艺流程。瑞铝二段法工艺流程见图4。

二段法的特点是分解流程复杂，分解原液浓度相对较高，产出率高，同时又能生产出砂状氧化铝产品。21世纪初建成投产的几家利用国外进口三水矿生产氧化铝的厂家多是采用二段法。某公司采用二段法工艺流程，在精液氧化铝浓度为145～165 g/L，分解率53％～56％的情况下，近几年的砂状率年均都保持在86％以上。山东铝业公司近几年也将一段法逐步改进为二段法，并取得了很好效果。

图4 瑞铝二段法工艺流程

3 促进砂状氧化铝生产的其他措施

3.1 产品分级

在分解的最后阶段，分解槽中的氢氧化铝粒度是大小不同的。因此通过分级，可以使粒度粗的氢氧化铝作为产品，将粒度细的氢氧化铝再返回分解流程作为种子。现在多数氧化铝生产厂家已普遍采用这种分级手段，一般选用旋流器为分级设备，再结合过滤机进行液固分离。

3.2 添加结晶助剂

添加结晶助剂有利于产品的结晶长大。现在，几个厂家已经开展了不同程度的添加结晶助剂的试验，并取得了一定的效果。通过进一步摸索和完善，可以促进分解工艺的改进，对提高产能、满足砂状氧化铝产品的需求。

3.3 制备细种子

新沉淀出来的氢氧化铝的活性比经过长期循环的氢氧化铝的活性大很多；粒度细、比表面积大的氢氧化铝的活性远大于颗粒粗大、结晶完整的氢氧化铝。在添加晶种数量一定的情况下，应尽量选用粒度细的新沉淀出来的晶种。为此，制备并添加新细种子是改善分解工艺的有效措施。现在，在此方面所做的工作还不够，最大的障碍在于制备环节的成本较高，有待寻找突破。

3.4 流程中碳酸碱的苛化

苛化的基本原理是[1]：

由于随原材料的带入和生产过程中对二氧化碳的吸收，使流程中的碳酸钠不断增加，对分解工艺产生重要影响，因此加强流程中碳酸碱的苛化有重要意义。某企业对流程碳酸碱的苛化主要采取两种方式，其一是提高蒸发浓度，使碳酸碱结晶排除，然后再苛化或送烧结法系统；其二是对赤泥洗液添加石灰乳实施苛化（关键是选择浓度适宜的赤泥洗液，及对苛化温度、苛化时间、石灰乳添加量等的控制）。这两种方法都取得了很好的效果。蒸发结晶析盐工艺流程见图5。

图5 蒸发结晶析盐工艺流程

3.5 控制有机物的影响

有机物（草酸盐）等杂质含量对砂状氧化铝的形成及分解率等都有影响。它们主要随原材物料进入流程，现在的排除渠道主要是随赤泥排掉。当进出不平衡时，就会造成草酸盐的累积，这对晶粒长大、晶间碱的控制非常不利。某企业通过利用强制循环蒸发器，在使大量的碳酸碱结晶析出的同时，带动了有机物的排除，取得了较明显的效果。

4 结语

随着电解工业的发展，分解工艺经历了从一段法到二段法的转变。一段法流程简单，适宜于粉状氧化铝生产，但在适当牺牲分解率和产出率的情况下也能生产砂状氧化铝；二段法流程复杂，但产品粒度较粗且分解率和产出率较高。今后，应进一步加大分解工艺辅助措施的研究，进一步改进和完善分解工艺，促进工艺指标和经济效益的最优化。

[1]杨重愚.氧化铝生产工艺学[M].北京：冶金工业出版社，1982.

Process Measures of Promoting Sandy Alumina Production

GUO Huai-sheng
（The Alumina Factory of CHALCO Shandong Branch,Zibo 255065,China）

In the production of sandy alumina,the principle of traditional one-step decomposition process is based on the quality of the product,the improved one-step decomposition process is not only able to meet quality of product but also benefit for improving the particle size of product.Two-step decomposition of American improving the classification process and changing the way of adding seed,hereby，Two-step decomposition of Switzerland strengthening the agglomeration process,it’s help for improving the ability of the decomposition process.Through product classification,adding crystalline additives,preparation of new small seeds,crystalline salt,and control of organic matter and other measures,the sandy alumina production was promoted and improved further.

sandy alumina;decomposition process;one-step decomposition;two-step decomposition

TF821

B

1004-4620（2011）04-0019-02

2011-03-14

郭怀胜，男，1963年生，中国铝业山东分公司氧化铝厂工程师，从事氧化铝生产技术工作。