氧化铝生产赤泥的综合利用现状及进展

2021-12-04姜元军

世界有色金属 2021年17期

万明，姜元军

（龙口东海氧化铝有限公司，山东烟台 265710）

在当今社会能源问题是一个世界性的难题。目前世界上有很多国家对氧化铝的需求量很大，但由于国内的氧化铝生产技术还不够成熟，所以其产量和质量都不高。我国是一个资源大国，但人均占有量却不高。因此如何提高氧化铝的产率，成为了我们必须解决的问题。

1 赤泥概况

氧化铝是一种具有高比表面积的低密度、低熔点的优质金属材料，它在各个领域都有着广泛的应用前景。目前世界上的氧化铝产量约占了产能的三分之一左右，而我国氧化铁的生产量也占到了总产能的一半以上。由于氧化铁的价格低廉，且其本身所具备的耐腐蚀性和耐候性，使得它的使用范围更加广阔。而在工业上，氧化铝主要用于制造电镀设备、涂料等。但是随着社会的发展和人们对环境保护意识的增强，以及对产品质量的要求不断提高，对于污染环境的处理方法也越来越严格，这就导致了氧化铝的生产成本逐渐上升，这就迫使我们必须要将降低生产的工艺流程，减少工序，节约人力，并将其进行合理的改进与创新。

2 氧化铝生产赤泥的综合利用现状分析

近些年来，由于我国的经济快速发展，人民生活水平不断提高，对各种产品的要求也越来越高，而这些需求的满足都依赖于高质量的制革工艺，因此在生产过程中，对氧化铝的生产技术和设备的改进和创新十分迫切；此外，近年来人们对于环境的保护意识也日益加强，我们要从环境保护的角度出发，合理地使用好所需的原材料以及减少污染的排放量，从而达到可持续化的可持续化的目标；同时，要想实现资源的有效利用，就必须将其与其他的化工产业结合起来，形成一种新型的工业体系，使之成为一个有机的整体来进行综合利用。

对于氧化铝的应用而言，其主要是通过对其进行一系列的处理来实现的；而在对氧化铝的改性过程中，则可以将其分为两种类型，即有机结合和无机相结合的方式以及两者之间的相互融合方法这两个方面。其中，前者是以硅酸盐为主要原料的一种复合型材料，它能够将氧化铝的性能提升到了一个新的层次上，从而使得氧化铁的强度得到了显著的提高；而后者则是以硅酸钙为基础的新型陶瓷层，它具有较好的抗腐蚀性，并且还能有效的防止出现热膨胀现象，因此在使用的时候也更加方便。由于赤泥的组成成分较为复杂，所以想要对其进行综合利用，就必须要采用不同的工艺来对它们的性质加以改变，进而才会使氧化铁的功能得以最大程度的发挥出来。由于不同地区的自然环境存在较大差异，因此在对其进行处理时，需要根据当地的实际情况，选择合适的方法对其进行合理的改造和应用。赤泥的性质主要有物理化学性质、生物性能以及生化特性。①物理性质：对于氧化铝而言，它是一种非常重要的化工原料，它能够将氧化铝的活性物质转化为可溶性的化合物并提高了产品的质量和产量。同时也可以使氧化铝的反应温度降低，从而使氧化钛的强度得到增强。②生物功能：赤泥中的蛋白质具有很高的生理活性，其中含有人体所需的必需氨基酸，如赖氨酸等，所以在使用过程中，必须要严格按照操作规范，才能达到良好的效果；并且，在加工的时候要注意到，不能将其带入水中，以免造成不必要的浪费；另外，还要求添加白。赤泥的含量一定不要过高，否则会导致大量的损失和浪费。

3 赤泥的生产工艺

氧化铝的主要成分是碳酸钠，其在常温下，呈弱酸性，但当温度达到25℃时，会发生分解反应，生成亚甲基蓝，所以氧化铝的物理性质很活泼如耐热性、耐腐蚀性等。赤泥的生产工艺主要包括热塑性焙烧法、湿法压裂法和干式压裂技术。热塑性焙烧法是一种以高炉的炉内为原料，采用高压力的高压水的助燃剂，使其在高温下熔化，并产生蒸汽，通过加热将其冷却到常温的过程；湿式压裂则是利用了高炉的低负荷的特点来进行的生产工艺，它是以低真空的水作为辅助燃料，在常温下对火区的物料进行进一步的加工处理，最终形成成品。

（1）赤泥的前处理。利用前处理的方法是将氧化铝中的Al2O3溶出的过程进行了改进，从而使氧化铝的强度得到了提高，并使其具有较好的耐蚀性。在前处理的基础上，对其进行了一系列的优化和改良，如：电解液的选择、电泳工艺的改善、酸碱调节剂的使用以及酸洗等。

在赤泥的处理中，主要是通过对溶出的物质进行回收，将氧化铝的分解成小分子的小颗粒的过程称为赤泥的前处理。对于不同的氧化铁，由于其组成的差异可以分为铁基型和非铁基型。其中以铁基的氧化物为主要的原料之一，而非金属的氧化物则以锰的氧化物为最重要的来源；而锰的化合物又可划分为无机的硫酸盐与有机的硫酸盐。在这些杂质的影响下，氧化铝的结晶程度会有所降低，并且会有少量的晶粒，但是随着时间的推移这种现象也逐渐消失。

（2）赤泥处理工艺的确定。赤泥是一种固体废弃物，它具有一定的可塑性，在自然界中分布广泛，在自然环境中可以被降解，也可作为肥料。在生产过程中，要尽可能的减少对环境的污染以及降低成本。通过使用不同的方法将氧化铝的活性物质提取出来，并与其他的有机材料混合，从而得到的产物就是不同的产品组成。目前，主要有两种赤泥处理方法，一是化学法，二是物理法。①吸附解吸法：吸附解吸是利用物质的表面与分子之间的作用力，将其从固体材料中分离出来的一种处理技术。赤泥的活性成分在一定条件下可转化为可溶性的无机物，从而提高了它的稳定性和回收率。但是它的应用受到了限制。因此在实际生产中，要根据具体的情况来选择合适的原料和设备。②生化处理：利用微生物的新陈代谢，使其降解成简单的小分子量化合物，以降低成本，实现资源的合理化配置。常用方法包括厌氧型酸化、兼氧型酸化、兼盐结离子交换床等。由于生物膜的存在使得赤泥的水解度下降，所以对氧化铝的去除率不高。但经过分离后，氧化铝的比表面积增大，且具有很好的耐酸性，可以用于造纸工业。另外还应注意的是，在使用过程中，要避免过度添加纤维素，以免造成环境污染。

（3）赤泥的正交优化。在赤泥生产中，由于赤泥的组成成分复杂多样，需要采用的处理方法也不一样，因此在选择的时候要考虑到各方面的要求(如温度、pH值等)，并尽可能的将各个指标都能达到最好的组合状态。通过在工厂内进行氧化铝的制备与应用，来检验氧化铝的性能是否符合国家的标准要求，主要是看其在实际生产中的稳定性、耐腐蚀性以及，抗氧化性等。①外观特性：在使用前，要对设备白各项指标做检查，如有不符合规定的地方要及时更换。同时也要对生产环境的温度、湿度和氧气的浓度做检测，以保证生产过程的正常运行。②耐蚀性：氧化铝的耐久性是指其具有很强的抗化学侵蚀能力，可以抵抗外界的有害物质的影响而长期保持稳定。一般情况下，氧化铝的耐腐性研究需要达到以下两个方面：一是防止酸碱的侵入；二是延长了产品的保质期。前者包括了抗氧化剂的破坏和被酸分解的作用；后者则是使氧化膜的功能下降。因此必须考虑到这些因素的干扰后，才能继续改进。如果不能满足上述条件，那么就会导致最终的成品率低，甚至无法产能。所以说，对于不同的工艺流程，所选用的材料也应有所不同。

（4）赤泥生产中存在的脱除。从目前的情况来看，我国氧化铝生产中存在着大量的脱除赤泥，这些脱除的主要原因是由于氧化铝在生产过程中会产生一定量的灰分，而灰分又是影响产品质量的重要因素，所以必须对其进行综合的处理才能使其达到合格的指标要求。需要对氧化铝的原材料进行筛选，将含铁元素的原料与含磷的杂质等物质混合后加入到烧杯中，这样可以降低含铁的含量；在对氧化钛的选购上，要选择具有良好的耐磨性、抗压强度和硬度的材料；对于生产的工艺流程，也要严格控制，不能随意的添加和不加防腐剂的设备；在生产的同时也要注意防腐剂的使用量，避免因防腐剂的过多用而导致的环境问题。从当前的状况看来，我们国家的氧化铝的产量虽然一直处于稳定的增长状态，但是仍然有许多的资源浪费，因此需要加强节约型的理念来提高经济效益。

（5）样品检测。样品的检测主要是通过对不同批次的氧化铝产品进行分析，从而确定其质量的好坏。样品的检测方法主要有电化学法和红外光谱法。电感法是利用待测物与待测物之间的不同电感量的差异来进行检测的一种技术。它是利用待测物质对电磁波的敏感性来对其的电磁响应特性的分析测量。由于该仪器设备简单，操作简便，在工业上应用广泛。但它也存在一定的缺陷：如在测定过程中，需要用到的试样多为易燃易爆的物品；而在测试中，样品本身的性质也会影响到最终的结果；此外，有些有毒的材料还可能对人体产生危害。

红外吸收光谱法是根据光的波长、强度和散射的原理来判断被测物体的特征信息的一种技术。这种方法的特点在于：①可通过选择的光源种类确定每种被选的辐射源类型。②可用于多种目标的检测；③可应用于各种复杂的背景下的检测工作。但是因为其实验条件的限制以及受环境影响因素的制约等，很难应用于实际的生产当中。因此还需进行进一步的探索和改进。在对氧化铝的检测过程中，需要注意的是，不能将所有的样品都拿来做电极板的制作实验，因为这样的话，会导致氧化铝的表面会出现很多的杂质和粉状牛质，影响了整个氧化铁的性能；同时，在使用前，要先用滤纸将这些过滤后的样品中的水分除去，以免造成活性成分的流失而使测试结果产生误差。