氧化铝新工艺中强化烧结法的应用影响探析

赵 俊

（河南省三门峡（开曼铝业）有限公司，河南 三门峡 472143）

目前较为广泛的氧化铝生产方法主要是拜耳法以及烧结法，因为国内铝土矿的质量原因，选择烧结法居多，这一技术最开始是从苏联引进的，即便经过了长达几十年的理论研究与实践经验积累，但始终并未得以突破和发展。采用传统烧结法生产氧化铝能耗较大且工艺困难，所以设计一种高A/S矿石烧结法进行氧化铝生产：强化烧结法，表现出较强的经济性以及产出率。

1 氧化铝烧结法的基本原理

把碱、石灰以及铝土矿同时进行烧结，让原料内部的氧化铝在进行反应后转变为易溶于水的铝酸钠，氧化铁反应后转变为容易水解的铁酸钠，氧化硅进行反应后转化为不溶于水的原硅酸钠。上述三种化合物共同构成熟料，将其放入稀碱溶液之内，铝酸钠溶于稀碱溶液，铁酸钠在其中水解成氧化铁水合物同时沉淀，很容易清除，原硅酸钠和稀碱溶液之间不产生反应，沉淀去除[1]。这一过程则为溶出过程，其中进行二次反应会影响溶出率，二次反应的化学表达式如下：

实际的生产过程中，二次反应的影响因素还包括配方以及反应条件。

（1）配方的影响。配方对二次反应造成的影响一般来说是关系到铝硅比、碱比、钙比和生料加煤。第一是铝硅比，如果熟料内的铝硅比不是很高，那么原硅酸钙的含量增加，因此溶出过程和稀碱溶液内苛性碱反应往往较为强烈，可能造成二次反应出现较大损失，氧化铝以及氧化铝溶出率降低；第二是碱比，碱度较高会造成氧化钠溶出率降低，无法将全部氧化铝以及氧化铁反应为铝酸钠与铁酸钠；第三为钙比，若熟料内的钙含量超标，很容易产生铝酸钠，从而对氧化铝带来损失，同时溶出液苛性比值有所提升，沉降效果不佳，溶出率受到影响。如果熟料中钙含量不高，代表氧化钙含量无法把全部二氧化硅转化为原硅酸钙，即是一次化学反应中氧化铝以及氧化钠的损失率提升，溶出率受到影响；第四，生料加煤也会对二次反应带来影响。生料加煤会增加熟料窑产能，提高熟料质量，优化赤泥沉降性，提升溶出率。

（2）溶出条件的影响。溶出条件对二次反应的影响主要关系到温度、溶出液浓度、碳酸钠浓度、溶出液固比以及赤泥含量、溶出时间、熟料磨细度等几方面因素。首先是温度，这一反应会在温度相对较高的情况下加快速度，温度越高其出现的二次反应就越多，溶出率也相对更低。而温度过低会造成溶出不彻底，影响沉降效果，导致氧化铝以及氧化钠损失提高；第二是溶出液浓度，浓度越高出现的二次反应就越多，造成的损失就越大，能够了解到溶出液浓度主要是氧化铝浓度以及苛性比值决定的，氧化铝浓度保持不变，溶出液浓度往往会随着苛性比值降低而降低，但如果溶出液浓度太低则会出现分解；第三是碳酸钠浓度，碳酸钠可以和石灰乳发生反应而抑制二次反应，同时可以分解二次反应产生的铝硅酸钙，补充氧化铝的损失；第四是溶出液固比以及赤泥含量，溶出液固比越小，赤泥含量越高，同时固体面积就越大，对二次反应带来的损失越大，产生的氧化铝以及氧化钠越少；第五是溶出时间，即是熟料从入磨到溶液与赤泥相互分离的时间，即是溶液与赤泥相互之间接触的时间。溶出时间越长导致的二次损失就越大，因此必须要尽可能减少溶出时间；第六是熟料磨细度，固体表面积越大会对溶出过程带来更大的影响，同时也会对氧化铝产出量造成影响[2]。按照上述分析能够了解到，氧化铝溶出时，二次反应损失容易造成溶出率降低，因此降低二次反应能够实现提升溶出率的目标。

2 氧化铝新工艺中强化烧结法的关键技术

选择强化烧结法制备氧化铝以及选择传统烧结法制备氧化铝进行比较，通常来说是烧成熟料氧化铝含量、熟料溶出液、精液氧化铝浓度等数据指标的差异性，这些因素也是强化烧结法与传统烧结工艺在技术原理上的主要差异所在。由于高铝硅比的烧结工艺有效增加了熟料窑的生产率，高氧化铝浓度的烧结工艺进一步促进了湿法系统设备作业效率的提升，深度脱硅技术让氧化铝最终质量得以有效保证，因此从上述各方面技术手段出发来强化烧结工艺制备氧化铝，在同样条件和环境下，能够让整个生产系统的制备效率得以提升，且有效控制了生产成本[3]。

2.1 高铝硅比、高氧化铝含量的熟料烧结技术

传统氧化铝烧结工艺选用熟料的铝硅比不超过3.5，氧化铝含量通常在35%左右，采用此熟料的烧结温度不高，熟料越多，熟料窑的耐火度就越强。而采用强化烧结工艺能够明显提升熟料铝硅比，提高熟料中的氧化铝含量，烧结温度随之提升，在这样的环境条件下熟料窑怎样才可以维持持续稳定的运转是其中的关键问题。

通过实践证明，在高铝硅比以及高氧化铝含量的熟料进行烧结时，采用独特的工艺技术，可以在烧结时过上窑皮，确保熟料窑能够维持长时间的运转，因此高铝硅比以及高氧化铝含量的熟料烧结工艺可以有效促进年熟料窑生产作业效率的提升，也能够进一步减少熟料窑的能源损耗。这样的工艺技术转变了溶出过程，降低了二次反应，有效增加了氧化铝的溶出率，降低了废渣排出量，对环境保护也能够发挥出很大作用。

2.2 高氧化铝浓度铝酸钠溶液的深度脱硅技术

在进行反复的试验和工业生产实践之后了解到，选择强化烧结工艺生产氧化铝的新型技术方法能够让氧化铝浓度得以有效提高。完善优化生产工艺环境条件，同时把高活性种子加入到深度脱硅技术中的操作，让高氧化铝浓度环境下的深度脱硅技术得以进一步改善，不但确保了最终产出氧化铝的质量，同时促进了生产效率的提升，控制了生产成本，降低了能耗和对环境的影响。

3 结语

总而言之，无需调整任何设备就能够在传统氧化铝烧结法的基础上进行优化，这一新型生产工艺具有非常广阔的应用价值。选择强化烧结法对氧化铝进行生产，到目前来说已经得到了非常广泛的应用，例如说年产量能够有效增加20%左右，若能够在全国范围内大力普及强化烧结工艺生产氧化铝，必然能够有效缓解目前国内氧化铝供应不足的问题，无需再向其他国家购买，支付高额的关税等，还能够促进我国综合国力的提升。另外，全面推广普及强化烧结工艺生产氧化铝，能够有效减少各种能源的消耗，确保氧化铝生产的可持续推进，强化烧结工艺对于石灰石的消耗量在很大程度上降低，减少了矿产资源的消耗，废渣量也大大减少，对生态环境保护而言也具有重要意义。