浅谈粗液精制过程中添加石灰乳的作用

李海东 张 健

（中电投山西铝业有限公司，山西 原平 034100）

浅谈粗液精制过程中添加石灰乳的作用

李海东 张 健

（中电投山西铝业有限公司，山西 原平 034100）

在氧化铝生产过程中，粗液精制是一个比较重要的工序，其主要设备是叶滤机，其过料量差影响氧化铝产量，过滤效果不好造成精浮超标影响氧化铝质量。在现在的生产过程中，为了提高叶滤机的产能和过滤效果，石灰乳作为助滤剂加入粗液槽中提高产能和过滤质量。本文就作为助滤剂添加的石灰乳在铝酸钠溶液过滤中的作用及操作进行探讨。

铝酸钠溶液；粗液；石灰乳；助滤剂；精液

在氧化铝生产过程中，为了保证产品中的硅含量不超标，除了保证铝酸钠溶液中的硅量指数外，最主要的是要去除铝酸钠溶液中的浮游物。控制过滤工序通过叶滤机的过滤而达到粗液精制去除铝酸钠溶液中的浮游物。为了提高叶滤机的效率，石灰乳作为助滤剂添加到粗液中。

1 控制过滤添加助滤剂的作用

叶滤机运行过程当中，在不添加助滤剂的情况下，滤布是作为过滤介质。如果滤布的孔径过大，则浮游物很容易通过，起不到粗液精制的目的；孔径过细，浮游物虽不能通过，但很快会将滤布孔径堵死，造成叶滤机产能低下且不易卸饼。这就引入了用助滤剂解决这一问题。

助滤剂的加入，滤布成为过滤介质的附着面，通过过滤前的挂泥，使滤布表面形成一层疏松、多孔的过滤介质，液体可以轻易通过，而将浮游物阻挡在过滤介质中。为了达到上面所说的目的，大多数氧化铝厂在粗液精制过程中都是以石灰乳作为助滤剂的。

2 石灰乳在铝酸钠溶液中的相变

石灰乳的主要成分是Ca（OH）2，当石灰乳加入铝酸钠溶液中，Ca（OH）2能与铝酸钠溶液反应生成多种水合铝酸钙，其中3Ca·Al2O3·6H2O最稳定，其反应式为：

此反应式为双向的，其不同温度下该反应的等温线如图1所示，只有在原矿浆制备、储存的过程以及溶出矿浆的自蒸发冷却和稀释过程中的液相位于3CaO·Al2O3·6H2O的稳定区域内，具有生成3CaO·Al2O3·6H2O的条件。而粗液刚好位于溶出矿浆的稀释储存过程中，可以生成3CaO·Al2O3·6H2O。而在温度不高的情况下，3CaO·Al2O3·6H2O在铝酸钠溶液中的溶解度比Ca（OH）2小的多，因此其就以固相的形式和浮游物同时悬浮于粗液当中。

3CaO·Al2O3·6H2O是一种晶格为正四方体的物质，随着过滤的进行，其在滤布上不断积累，形成疏松、多孔的过滤层，同时阻挡粗液中的浮游物，从而达到帮助助过滤的效果。

在控制过滤前的粗液中，溶出稀释矿浆通过常压脱轨，其硅量指数已经达到160以上，但其中还是有SiO2以铝硅酸钠的形式存在的。在石灰乳添加进粗液中后，钙能将钠置换生成水化石榴石。水化石榴石的分子式表示为3CaO·Al2O3·xSiO2·（6-2x）H2O，其中系数x是指SiO2的饱和程度。

水化石榴石笔六水铝酸三钙在苛性碱溶液中具有更低的溶解度，其中的x值与其立方晶格常数之间存在正比关系。它的固相也是一种疏松、多孔的物质，达到助滤剂的效果。

通过以上可以得出，实质上石灰乳是不起助滤作用的，起助滤作用的是石灰乳中的氢氧化钙通过与铝酸钠溶液及其中的铝硅酸钠反应生成六水铝酸三钙和水化石榴石。这两种物质的固相都有疏松、多孔的性质，吸附在滤布上形成过滤介质，阻挡浮游物通过，增加了滤饼的疏松度，减少了过滤阻力，同时也使滤饼易于从滤布上脱落下来，易于卸泥。因此在生产上往粗液中加入石灰乳，能大大提高叶滤机的产能。

3 石灰乳的连续加入

在生产过程中，石灰乳是要连续加入粗液中的。有人认为，既然石灰乳是作为助滤剂使用，在叶滤机工作的初始阶段，用助滤剂进行挂泥，在滤布表面形成过滤介质，而正常过滤时则停止使用助滤剂，这样可以减少使用助滤剂。

其实，不然。助滤剂虽然说只是用来形成过滤介质，如果不是连续加入，虽然过滤前在滤布表面形成了一层疏松、多孔的过滤介质；但是随着叶滤机的正常运行时间加长，过滤介质因为附着粗液中的浮游物越来越多，则会慢慢将这些小孔堵死，增大了过滤阻力，从而影响了产能。

图1

助滤剂连续加入时，就可以充分保证滤饼的疏松度。因为随着滤饼的厚度增加，过滤介质的厚度也在增加，滤布表面的浮游物越来越多，但仍能保证其滤饼疏松度。

4 石灰乳的配制

石灰乳的配制包括两个方面，一是化灰工序对有效钙的配制，一是往石灰乳槽添加精液或者粗液的配制。

化灰工序主要是用热水站的水对石灰即CaO进行乳化，要求有效钙CaOf含量在180g/L左右，但是波动较大，就必须密切注意化灰来石灰乳的质量。

往石灰乳槽按一定比列添加粗液或者精液，并停留存放一段时间，有助于提高叶滤机的产能，这点在国内是相当认同的。笔者认为，这无非是让石灰乳中的氢氧化钙和铝酸钠溶液及其中的铝硅酸钠有反应时间，生成六水铝酸三钙和水化石榴石，真正起到助滤剂的作用。

5 控制过滤工序添加石灰乳的附加用途

控制过滤添加石灰乳主要是生成助滤剂，但其还有两个附加的作用。

一是进一步提高精液的硅量指数，虽然作用微弱，但通过以上所述，因为和铝酸钠溶液中的铝硅酸钠反应生成水化石榴石作为助滤剂最后通过滤饼送到沉降系统后排出，在一定程度上降低了铝酸钠溶液中的SiO2含量。

二是在洗涤沉降槽中能起到苛化作用。叶滤机的滤饼卸掉后被输送到沉降系统，滤饼中的六水铝酸三钙固相存在于赤泥中。当赤泥经分离沉降后被输送到洗涤槽中，由于苛碱浓度较低，赤泥中的六水铝酸三钙则有如文中的反应式向左反应，分解生成氢氧化钙，对洗涤系统中碳碱进行部分苛化反应：

降低系统碳碱含量。

结语

本文主要阐述了在控制过滤工序中为提高叶滤机的产能而添加石灰乳的作用以及加入方法；分析了石灰乳在铝酸钠溶液中的物相变化，得出了真正起到助滤剂作用的是六水铝酸三钙和水化石榴石。但由于在控制过滤添加石灰乳作为助滤剂没有相关的详细资料研究，笔者只能通过各种文献中对氢氧化钙在铝酸钠溶液中的物相变化、在论坛上同其他的网友进行讨论以及总结操作经验后进行推断、总结，有不足、错误之处，望各位给予指出。

[1]毕诗文.氧化铝生产工艺[M].北京：化工工业出版社 2007，07：83.

[2]毕诗文，等.拜耳法生产氧化铝[M].北京：冶金工业出版社，2007，11.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.127