ZZDD 种分结晶助剂的工业试验

复合型ZZDD种分结晶助剂在氧化铝工业生产中试用的结果表明，该添加剂具有显著的强化附聚过程、促进晶体生长、降低产品磨损系数的作用。工业试验结果表明，平均粒径增加了9μm、-45μm减少了9.9%、磨损系数降低了6.3%，同时能明显地减少结疤、改善过滤效率、提高焙烧产能，为我国氧化铝生产实现砂状化提供了一种简单方便、切实可行、卓有成效的解决途径。

前言

高铝、高硅、低铁难溶一水硬铝石型铝土矿，需高温高碱溶出，采用一段法分解工艺，生产成本低，产出率高。分解初温低，固含高，附聚受到限制，产品粒度呈现周期波动。抑制二次成核数量，提高不利条件下附聚效果，在分解体系中维持新生晶粒数与已有晶粒数平衡，是一般法生产砂状氧化铝的关键。业内认为，在根据自身装备及特点制定出合理和适宜的工艺制度的基础上，辅助以添加结晶助剂，强化晶种分解过程，达到生产砂状氧化铝的目的，可能是一条有效、实用、经济、简便的途径。据于此，研发出国产种分结晶助剂，并尽快地投入生产，实现氧化铝产品砂状化，填补我国氧化铝种分结晶助剂的空白具有重要的现实意义。国产ZZDD种分结晶助剂的工业试验结果报告如下。

试验及讨论

1.由矿物油、天然植物油、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及聚环氧烷高分子化合物等共同作为主要活性成分的添加剂——ZZDD种分结晶助剂，加入拜耳法氧化铝生产线一段分解种分体系，开展种分结晶助剂对分解过程影响的工业试验。

2.ZZDD种分结晶助剂由X--100/1.0及X--30/1.0柱塞式计量泵各两台，在进入晶种槽前10米的位置连续注入并与精液混合，流程如图1所示。

考察期注入量：初次添加ZZDD种分结晶助剂的摸索、考察期，加入量为精液量的30PPm。工业生产对一段法分解晶种粒度长期跟踪研究，晶粒长大速度为0.95～1.05μm/天。2～3um的晶种长至45um，约需40天，故将结晶助剂加入后40天作为观察其效能的考察期。再结合现场情况：2012年9月5日前，生产上正处于一个细化周期高峰，用量以大一些为好，故在考察期内连续以精液量的30PPm加入。

表1 试验期间晶种分解平均工艺条件统计数据

表2 试验前后（2012年9月～2012年12月）晶种马尔文分析结果

试验期注入量：考察期后，根据生产情况需要，加入量为精液量的10～20PPm。整个试验期，即2012年9月5日起至2012年12月5日止，平均用量为精液量的15PPm。

3.试验期间主要工艺技术条件

首槽温度：58±0.5℃

末槽温度：47.5±0.5℃

种固含：700～800g/l

分解时间：0～ 50h。

4.试验数据统计

（1）试验期间晶种分解平均工艺条件，见表1。

（2）试验开始即重点考察生产过程中晶种粒度分布变化，统计数据见表2及图2～4。

从表2及图2、图3可以看出：在40天的考察期内，晶种中-10μm含量从1.07%急剧下降至0.26%，-20μm含量从2.82%降至1.78%，-45μm含量从21.7%降至11.81%，且D［4.3］从72.9μm增至81.92μm，晶体比表面积从0.0504m2/g下降至0.0398m2/g，效果非常明显，说明槽内粒度转入粗化期，ZZDD种分添加剂在此种分条件下对细粒子有很强的附聚能力，明显地改善了种分系统中晶种的粒径分布，在生产周期的全过程，都具备强化附聚、促进晶体生长的作用。

图1 ZZDD种分结晶助剂加入流程示意图

图2 晶种Al(OH)3 D［4.3］、BET变化趋势图

图3 晶种Al（OH）3 粒度-20um、-10um变化趋势图

考察期加入量为30PPm，至10月5日下调为10PPm。比较表2中的未加剂期、考察期、试验期这三组统计数据可看出：其D［4.3］、-45μm、-10μm、比表面积BET数据明显好于整个试验期，说明在此工艺条件下，添加量与种分过程存在明显的量效关系。

9月5日添加结晶助剂时，体系正处于细化期，晶种-45um处高峰值，达到了40%。从图2、3、4中都可看出，至11月初，-45um仅为1.3%，此后又出现两个细化的小高峰，这两次细化峰值及周期都比添加结晶助剂前有较大的改善，从而可以总结两点：第一，氧化铝砂状攻关，工艺条件及工艺制度始终是第一位的。工艺条件及工艺制度是砂状氧化铝生产的基础，添加剂只能是起辅助的作用；第二，结晶助剂怎样加、何时加、加多少，如何充分发挥其作用，达到强化结晶过程直至实现砂状，提高生产效率、降低生产成本，还须在长时间的生产实践过程中，总结经验、找出规律，逐步形成一套完整的添加工艺机制。

（3）表3为空白期至整个试验期（2012年6月至2012年12月）产品的粒度数据统计表，从表中也可看到粒度有了明显的改善，尤其是考察期结晶助剂加入量大时，改善的程度更为可观，氧化铝产品中-325#的比例减少的幅度（考察期减少了8.40%）比氢氧化铝还大一些（考察期减少了6.10%），说明种分系统添加结晶助剂40天后，能明显减少氢氧化铝灼烧过程中的破损率。从考察期磨损指数α自31.3%大幅降为25.0%，也能反应这一点。

（4）表4为试验期间每月的分解率数据统计表。从中可以看到，添加结晶助剂对生产种分分解率基本没有影响。

（5）表5为试验期间（2012年6月至2012年12月）氢氧化铝及产品氧化铝中主要化学杂质含量的统计数据。从中可知，添加结晶助剂对产品纯度、品质没有影响。

（6）试验期间使用结晶助剂后：

种分槽宽板换热器换热泵电流效率提高了40A左右，分解槽运行平稳。种分1—1槽工作150日退槽清理结疤表明，加入种分结晶助剂后，原有种分槽严重结疤的状况得到了明显的缓解。至10月下旬后，种子过滤系统停开一台立盘过滤机。焙烧炉产能提高了17%，达到了历史最好水平。

图4 晶种Al（OH）3粒度-45um变化趋势图

结论

由矿物油、天然植物油、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及聚环氧烷高分子化合物这五类物质复合成的ZZDD种分结晶助剂对强化一段法分解条件下细粒子附聚，改善氧化铝生产种子分解系统粒度、提高产品粒度、降低产品磨损系数有非常明显的效果，能够不改变现有一段分解制度条件，实现砂状氧化铝生产。

表3 试验期间氢氧化铝及氧化铝粒度及强度数据统计表

表4 试验期间种分分解率数据统计表

表5 晶种Al（OH）3与产品Al2O3中主要化学杂质含量数据统计表

实现砂状氧化铝生产的关键是适宜的、稳定的生产工艺条件或工艺制度，种分结晶添加剂是重要的辅助手段。结晶添加剂在具体某种生产工艺制度条件下使用的效果及效率，需经过长时间的经验积累、找出其规律性，制定出正确的添加制度才能得以保证，做到有针对性并切实可行地解决生产中存在的实际问题。