氧化铝厂的生产工艺流程与设备改造

2019-03-04刘志龙

世界有色金属 2019年22期

刘志龙

（东海氧化铝有限公司，山东烟台 264000）

自从铝制品工业的问世以来，铝制品在金属市场的产出量一直位居首位。冰晶石-氧化铝融化后电解是分解铝元素最为直接的办法，随着有色金属市场对铝金属的需求量越来越高，氧化铝的生产同期也开始快速发展，氧化铝的化学表达式为Al2O3，由于工业制品对铝金属的纯度要求较高，氧化铝的含杂质程度与生产的工艺流程及技术方法有着直接的关系，氧化铝厂通常使用拜耳法进行对应氧化铝的生产，产出氧化铝内所含杂质量低于煅烧电解法。以下针对氧化铝厂对氧化铝的生产工艺流程进行研究，同时对其生产设备进行改造，以提高生产出氧化铝金属的纯度。

1 氧化铝厂的生产工艺流程

氧化铝的生产方法主要是在对应的铝土矿物中提取一定量的氧化铝，通过生产设备采取一定的方法除去氧化铝内部所含的杂质，以下将详细研究氧化铝厂在进行氧化铝的生产过程中所使用的生产技术。

拜耳法生产氧化铝的工艺技术流程相对较简单，主要具有能耗较低、使用成本较低、提取纯度较高的特点，使用此种方法进行氧化铝的生产主要分为两个步骤：析出和分解。

1.1 使用拜耳法生产氧化铝的析出流程

提取矿物中含金属铝元素较多的样本，进行加水溶解，使用搅拌棒进行充分溶解，将溶解后的液体静止10分钟～20分钟后，使用过滤网滤掉沉淀物，提取过滤后的饱和液体混合物[1]。通常情况下饱和液所含杂质如下表1所示。

表1 氧化铝杂质含量表

如上述表1所示，通常氧化铝混合容易也中所含硅化物相对较高，将饱和溶液进行蒸发提纯处理，多次提取铝土矿中含铝样本，重复上述过滤步骤，再将提纯后液体进行加水溶解，经沉淀后过滤沉淀物[2]。析出纯度较高的氧化铝饱和液，析出步骤是拜耳法生产氧化铝的关键步骤，生产能力的高低及析出氧化铝溶液所处的指标等级直接影响到氧化铝厂的生产产量、产出质量。具体流程图如下图1所示。

图1 氧化铝析出流程

如上述图1所示，为拜耳法生产氧化铝的详细步骤，对饱和氧化铝溶液进行高浓度提纯的主要工艺流程，通过蒸发等一列技术手段提纯的氧化铝晶体，便可进行生产氧化铝步骤中的晶体分解步骤。

1.2 使用拜耳法生产氧化铝的分解流程

在将氧化铝高浓度饱和液提纯析出的基础上，对析出的晶体进行分解操作表可进行氧化铝金属的生产。在低苛性的铝酸溶液中以氢氧化铝作为结晶的晶种，经过不断的搅拌降温，铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝的形式进行分解，持续析出，经过析出铝酸钠溶液的苛性比值不断升高。此时分解后析出的晶体为高纯度氢氧化铝，反复进行上述两个操作便可将大批量的铝土矿转换成氢氧化铝，氢氧化铝与氧化铝在指定的条件下存在一定形式的转换，如下化学表达式所示。

如上述化学表达式所示镁拜耳法析出氧化铝的主要原理，在一定条件下，在晶体中加入搅拌，经过一定的处理，便可实现氧化铝与氢氧化钠铝之间的转换。

2 氧化铝厂的生产设备改造

在进行氧化铝的生产过程中主要的生产设备为矿浆磨设备，矿浆磨设备主要规格如下表2所示。

表2 矿浆磨设备

如上述表2所示，为拜耳法生产氧化铝中析出工艺的主要生产设备，随着经济市场下对铝及铝合金制品的需求量不断提高，又有设备已经无法满足提高产出量的要求，因此开展了氧化铝厂生产设备的管道改造，对其设备的改造不仅是要优化传统的设备，而是针对当下对金属制品的需求对氧化铝金属的产出量的提高，以下将详细阐述如何建设新型氧化铝生产设备的管道。

首先需要对矿浆磨设备的整体管道内部进行调平操作，使用与金属铝不发生化学反应的试剂在槽内进行反复多次流经操作，进行内部的填平，静置设备2h～3h，让试剂在设备内充分冷凝。避免饱和溶液在流经管道过程中，由于内部环境原因导致溶液的浪费。其次进行矿浆流经槽的改造，新建两个10＊25米的平整空槽，增加矿浆的缓存空间，使用MIG桨叶式搅拌法，为矿浆脱槽使用，溶液在空槽内四周向上翻，中间部分避免搅拌的不均匀，控制搅拌法使其向下翻，可实现对溶液搅拌均匀的作用。设备改造后内部示意图如下图2所示。