拜耳法生产工艺控制氢氧化铝粒度的措施

马 伟

（山东南山东海氧化铝有限公司，山东 龙口 265706）

氧化铝的粒度是产品质量的重要参数，受原料矿石及各个生产环节等多方面因素影响，尤其是晶种分解环节是影响最终产品粒度的关键工序，晶种分解工序中产品粒度的质量大小直接影响了氧化铝焙烧后的粒度大小，因此在氧化铝的生产环节中控制好晶种分解后的氢氧化铝的粒度对最终焙烧氧化铝的粒度有直接的作用，是影响产品质量的关键所在。

1 生产工艺介绍

目前国内沿海地区的氧化铝生产公司多采用进口的铝土矿石作为生产原料，而河南、山西等内地省份的氧化铝生产企业则以当地产出的矿石作为生产原料，这些当地的矿石多为一水硬铝石，矿石的铝硅比在4.5左右，生产控制条件较为细化产品均为一级氧化铝，生产过程的各项指标控制也非常优良，但晶种分解工序产出的氢氧化铝粒度出现周期性细化，且持续时间较长，直接影响到氧化铝产品粒度。晶种析出的氢氧化铝的粒度过细对不仅影响氧化铝的粒度，对生产过程的控制也有很大的危害，氢氧化铝颗粒过细容易造成吸附杂质和碱液对后续的洗涤和过滤造成困难，造成过滤机的产能降低洗涤水量增加，颗粒过细产品飞扬加大了焙烧炉电收尘的工作负担也最终导致烟气排放含尘量升高等一系列的问题，所以控制氢氧化铝的较粗且较为均匀粒度是生产的关键要求。

2 晶种分解工艺介绍

分解工序是通过溶液降温和添加晶种搅拌使处于溶液中不稳定状态的氢氧化铝附着在晶种上析出的过程，根据工艺流程控制的不同分解工序又可以分为一段法分解和二段法分解。相对二段分解法，一段分解方法的程应用早在早期氧化铝厂应用更为普遍，多个分解槽连续分解，逐级降低溶液温度，两台分解首槽两台出料槽一台缓冲槽，首槽和末槽用一备一，根据生产控制的分解时间和分解工序总液量确定其他分解槽的投用数量，每台分解槽内均安装有一台浆叶式机械搅拌，一方面防止分解槽内的溶液沉淀一方面加速溶液的分解过程。溶液中添加部分氢氧化铝作为晶种，使得溶液中的氢氧化铝持续附聚在种子表面并不断长大，在机械搅拌的过程中溶液不断流动晶种撞击使得晶体破碎产生更小的晶核形成种分过程中新的晶核。与新晶核形成和种子长大同时进行的还有附聚过程，溶液中细小的晶体粘连形成直径较大的晶体。在分解槽内完成这些反应后再由出料槽的离心式渣浆泵将溶液送入水力旋流器进行旋流分级，旋流器溢流的细液重新返回分解槽继续附聚长大，旋流器底流粗液进入焙烧工序的平盘过滤机。

3 氢氧化铝粒度变化规律及原因

生产控制条件稳定而氢氧化铝的粒度直径变化呈现一定的规律性，变化的周期、粒度变化的幅度和周期内粒度合格时间与不合格时间又有较大差别；在正常情况下保持分解工序整条流程的相对稳定状态，缩短粒度分布监测周期、提高作业水平精心操作， 采取常规的工艺调整控制各项生产参数的效果并不明显，只起到了延长颗粒直径变化的周期以及降低变化的幅度而无法从根源上杜绝粒度控制困难的问题，所以除了常规控制之外还需采取更多的措施。

4 采取的措施和建议

氢氧化铝粒度周期性的出现细化波动会给生产造成很大的负面影响，尤其是粒度细化周期持续时间较长的情况下造成的生产损坏非常大，因此针对这种情况还需进一步提出以下控制措施：

4.1 观察氢氧化铝粒度变化的趋势

氢氧化铝粒度变化数据的汇总分析对生产控制有很大的借鉴和指导作用，当前常用的几种方法有筛分和马尔文粒度分析仪等，筛分方法可以测出氧化铝产品中不同直径大小的粒子的重量百分比分布，马尔文粒度分析仪能使我们更方便更快捷的仔细观察微观世界粒子的变化规律，这非常有利于生产系统的超前控制。因而利用先进的观察仪器和分析方法对观察的结果和数据进行科学分析和归纳能够进一步确定系统中影响晶种分解和成核的规律，可以帮助生产操作人员尽早发现有可能出现的粒度变化趋势及时采取控制措施使得生产过程温度不至出现粒度控制的大幅度细化。

4.2 分解槽温度控制

分解槽内溶液的温度是影响氢氧化铝的粒度变化的主要性因素之一，因而分解温度的控制是至关重要的，更是最直接有效的控制措施，生产上一般采用初温度60℃～65℃，末温度48℃～53℃，分解时间45小时～60小时，利用宽流道板式换热器进行中间降温10℃～13℃。根据不同的控制条件，掌握分解首槽和分解出料槽的温度及和各中间分解槽的降温梯度。控制分解槽的温度方式经过实践证明对控制产品的粒度和提高分解率都有很大的好处。分解槽温度控制有一定的原则和规律，首先要保持分解槽首槽的温度控制的较高，逐级降温时分解初期的降温速度可适当快些而后期则要尽量慢，后期温度放慢不仅有利于提高分解率又能够减缓氢氧化铝粒度过细的变化趋势。

4.3 确保良好的分级效果

分级效果的好坏将直接影响到氢氧化铝的分解率和粒度的质量，是确保粒度质量合格的关键环节之一，因而加强分级机的操作确保最佳的分级效果能够很好的满足分解工序对产品质量和产量的要求。操作中如果出现氢氧化铝粒度变细的情况可以通过提高进料压力、降低进料料浆的固含同提高进料料浆的温度的方式提高分级效果也可以实现较为良好的粒度分级效果。

4.4 根据粒度分布调整首槽固含

正常生产情况下，分解槽首槽的固含一般控制在700g/L～800 g/L左右，这一指标适合于砂状氧化铝的生产，在溶液中加入晶种能够使溶液反应越过晶核形成阶段从而加速溶液的分解，这样控制也有利于制取颗粒直径较粗的氧化铝产品。出现粒度粗化时要及时向焙烧工序的平盘出料降低溶液的固含以避免溶液中成核数量突然升高；出现粒度细化时如果溶液固含较低则需要根据生产情况适当提高溶液的固含。

4.5 保证分解系统的液量平衡

系统液量的稳定对晶种分解工序的每个生产指标都十分重要。每次停车检修，分解工序作为控制全厂液量平衡最重要工序，系统液量一般会有较大波动。如何最大程度减少影响，及时采取相应预防控制措施就很有必要。比如，在停车之前，将分解首槽温度适当提高2℃～5℃，保证末槽温度及中间各种分槽温度不至于大幅度降低。

5 结语

分解工序的控制条件和生产过程较为关键，而一段法工艺生产氧化铝，氢氧化铝颗粒会出现周期性波动。虽然这问题有较为成熟的理论基础但仍需生产企业根据各自的生产工艺特点予以更深入的研究，通过生产上采取的调控措施达到延长粒度细化波动周期和降低氢氧化铝粒度波动变化的幅度是完全可以做到的，控制氢氧化铝粒度指标，首先要尽量保证整个生产系统相对稳定。在兼顾分解率和分解槽单位产能同时，优先采取通过调控分解温度及强化分级机操作来调控粒度；其次当氢氧化铝粗颗粒明显增多时和固含低于600g/L 时要适时调整首槽、中槽、末槽固含；当分解时间成为影响粒度主要因素时，可以撤空和并入分解槽来调整分解时间。