拜耳法生产氧化铝有机物的影响及去除方法研究

胡晓赟 孟玲龙 郭智峰 樊英峰 刘明江

摘  要：近些年来，伴随我国经济不断飞速蓬勃发展，我国城市化建设、工业发展及日常生活对于有色金属尤其是铝产品的需求呈现出逐年上涨的态势。有色金属铝产品的中间产品氧化铝的生产在技术的不断革新中，呈现出大型化、技术集中化的态势。目前，氧化铝的生产已基本淘汰烧结法，而主要采取拜耳法生产形式，但是拜耳法在氧化铝的生产过程当中，不可避免地会存在有机物的累积，以及危害。有机物当中最大的危害是草酸盐，草酸盐过多积累对于沉降、分解和蒸发等工序来说，有着严重的影响，其主要是体现在三个方面，首先是使分解过程中Al（OH）3颗粒过细，杂质含量高，影响产品Al2O3质量;其次是形成钠有机化合物，损失碱;第三是使溶液的粘度、密度、沸点提高，在生产过程中溶液起泡严重。上述影响都会对生产过程中的技术指标及设备效率等产生严重影响。尤其是在分解阶段有机物积累过高会导致分解槽因草酸盐析出而沉槽，影响整个生产系统。本文针对拜耳法生产过程当中，有机物对氧化铝生产所造成的影响，以及相关的解决策略进行了有效的探究，提供了相关的对策。希望通过本文的论述，能够为氧化铝生产中有机物的去除提供一些帮助和借鉴。

关键词：拜耳法;氧化铝生产过程;有机物;影响;对策

1、引言

我国氧化铝在早期生产过程当中，除了我国工业较为发达的地区采取先进的生产方式之外，其他相关地区氧化铝的生产通常采用的是传统的联合法。联合法生产工艺当中，在烧结熟料的过程当中，能够实现有机物的有效排除。因此此种氧化铝的生产方式，并不会由于有机物的存在，对于整体的生产过程产生巨大的不良影响及质量波动。但是近些年来，伴随着拜耳法生产工艺在我国氧化铝行业的应用和普及，有机物在生产过程中产出的影响越来越大，尤其对于分解粒度控制、碱耗方面的影响更为严重。近年来，加上进口矿的持续增加，有机物对于氧化铝生产过程的危害更为突出。相对于此种情况，一定要有效的探究氧化铝生产过程当中，采取拜耳法生产技术有机物对于整体生产过程的影响，并明确有机物危害有效处理的对策，这样才能够全面提升氧化铝生产的管理及技术水平，提高氧化铝产品的质量，有效降低氧化铝生产成本。本文则在此方面进行了深度的有效探究。

2、拜耳法生产氧化铝过程中有机物来源情况分析

拜耳法生产氧化铝过程中有机物来源一般包括三个方面，具体详见下面表1所示。

3、有机物对拜耳法生产氧化铝过程产生的影响

拜耳法在氧化铝生产过程当中，会存在一定数量的有机物，有机物的存在對于氧化铝的整体生产过程都会产生不同程度的影响。主要体现是氧化铝生产过程当中，有机物会伴随铝土矿溶入碱性的溶液，并在不断生产循环过程中，有机物含量会逐步的累积。如果有机物含量累积到一定峰值之后，铝土矿溶出过程中的溶出率会出现不同程度的降低，分解过程中的分解率会受到不同程度的干扰以及影响同时。同时赤泥沉降的速度、氢氧化铝相关白度都会受到不同程度的影响。一般来说，在拜耳法氧化铝生产过程当中，有机物对于生产过程的影响主要有以下几个方面。

第一，有机物的存在会转变溶液的物理性质。譬如：溶液的密度比重、比热等等方面，相关物理性质会由于有机物的存在导致发生巨大转变，而且溶液表面张力会由于有机物影响，存在着表面张力的提升。而如果单纯的将溶液的粘度进行增加，还会导致相关物料的输送过程存在巨大损耗（主要体现在泵的功率会提升）。这样氧化铝生产过程中的技术指标、产品质量、经济效益等所受到的影响是不可避免的;

第二，有机物的存在会严重的干扰晶种的分解，通过相关的大量研究显示：拜耳法生产氧化铝的过程当中，有机物对于氧化铝生产过程存在最大影响的是晶种分解。一般来说，有机物会对晶种的活性点进行吸附，相对于生产过程当中扩散出来的一部分偏铝酸根离子，由于有机物的存在，会导致晶种的吸附受到不同程度的干扰和阻碍。而且氢氧化铝增长趋势和速度，也会由于有机物的存在，受到严重抑制。如果有机物在溶液中的浓度不断增加，晶种的分解率就会随之降低，而氢氧化铝的产出率就会降低，这样如果要保证产量，就需要增加物料的流量，使整个生产的负荷增加。同样，在氢氧化铝焙烧的过程当中，会由于其颗粒过于细小而导致破碎的情况产生，进而影响产品质量，最终影响电解铝的控制指标及生产成本等。

第三，氧化铝生产过程当中，如果有机物不断增加，那么对于母液蒸发排盐过程，所产生的影响是十分严重的。有机物含量积累到一定程度后会导致碳碱析出的粒度不断变细，正常的过滤分离和沉降会受到不同程度影响。溶液当中会富含许多高分子、中分子，这些分子主要有腐植酸盐，如果存在着较大含量的腐植酸盐有机物，就会导致铝酸钠溶液其粘度和表面张力，会呈现出不断上升的态势。而在输送或者搅拌的过程当中，都会导致溶液所产生的泡沫不断增多，由此会降低生产设备的有效容积，并且对生产控制环节产生影响。

第四，有机物与碱作用会产生不良反应，并且会有更多种类的有机钠盐产生，由此会损失大量的碱。而且如果存在着草酸钠和氢氧化铝同时析出的情况，会导致板式换热器、晶种槽、种分槽、蒸发器当中会呈现出不断加重的结疤。结疤产生的速度会随有机物含量的积累不断加速，这样会对设备的损耗，呈现出逐渐上升的不良态势。最终影响设备的清洗、维护保养等。

第五，产品质量会受到严重影响。随着有机物的不断积累，分解时会干扰氢氧化铝粒子的附聚，同时在晶种分解过程当中，一些氢氧化铝在附聚过程当中会有大量的有机物附着其中，由此导致氢氧化铝的颜色产生转变，略带灰褐色，这种情况最危险的体现是存在着超标的碱含量。

4、有机物对拜耳法生产氧化铝过程产生影响的解决策略

基于有机物对拜耳法生产氧化铝过程产生的影响，其解决的措施主要是结合原材料的控制，以及各种方法的应用，将有机物的含量降低。

4.1严格控制生产原料

为了在氧化铝拜耳法生产过程当中，有机物含量得到有效控制及减少，要从源头上对于氧化铝所使用的原材料展开良好管控。在具体的生产过程当中，通常使用的处理方法是培烧法，培烧法的应用可以有效的分解和破坏矿石当中的有机物，真正在源头上将有机物展开良好的管控，并在生产环节当中，有效预防有机物的流入。这种方式首次在德国被应用，取得了非常理想的成效，其主要破坏有机物产生，将有机碳进行转化生成二氧化碳，并排除原材料之外。但是此种方法在应用过程当中，存在一定程度的不足，最主要表现是存在着较大的能耗，以及较高的经济成本投入，所以在我国此种方法并没有得到广泛的普及和应用。

4.2应用溶液氧化法降低有机物

氧化铝生产过程当中，可以在浆料之中将富含有一定氧化性质的气体输入其中。气体的融入可以将溶液当中有机物实现进一步的良好氧化和分解。同样，可以使用氧化剂对溶液中的有机物进行氧化，如氧气、二氧化锰、臭氧等。在现实的具体应用过程当中，在溶出过程中通入适量的氧气，促使有机物与氧气发生作用生产草酸钠等，从而达到控制或减少有机物对于氧化铝生产过程的影响。

4.3在蒸发过程中去除有机物。

主要有以下方法实现有机物的去除：向蒸发母液中添加石灰进行吸附、向蒸发母液中添加草酸钠晶种使有机物结晶析出、将母液蒸发排除的一水碳酸钠煅烧排除吸附的有机物。

4.4煅烧法去除有机物

将氢氧化铝与种分母液按一定比例混合，混合物通过蒸发、烧结后，有机物分解。烧结后的产物为固相铝酸钠，该部分物料返回溶出。煅烧法去除有机物可以事项有机物的绝大部分去除，同时可实现有机盐中碳酸钠的再次回收。该方法的缺点是投资大、生产成本较高。

4.5在分解槽添加草酸盐控制药剂改变其析出形态

在分解过程中将种分母液引出，将草酸盐控制药剂添加到引出后的种分母液中，可以将草酸盐基本形态有效析出，并让草酸盐形成球状颗粒进行有效的去除。之后采用分离机将固液分离后的种分母液返回分解槽，析出的草酸盐外排。这样可以有效降低氧化铝生产过程中的有机物。

4.6分解工序添加石灰乳苛化去除

去除原理是基于草酸鈉极易溶于热水而微溶于苛性碱液的特性。通过清洗吸附在细种子表面的草酸钠，使其溶解于溶液中，再送草酸盐苛化工序，添加石灰乳苛化使草酸钠与石灰乳反应生成草酸钙沉淀，经沉降分离后从流程中排出，以保持循环溶液中有机物的平衡。

5、结语

目前，伴随着拜耳法在我国氧化铝生产过程当中得到不断的普及应用和发展，在此种方式生产过程当中会产生大量的有机物的存在，有机物的存在对于氧化铝的优质生产会产生巨大的干扰，导致溶液的物理性质发生转变，进一步影响晶种的分解、蒸发设备的有效使用及氧化铝的质量。鉴于此种情况，必须要对氧化铝生产原料进行严格管控，对于生产过程中有机物的积累积极的采取有效的措施，降低其对生产及成本的影响。本文针对拜耳法生产过程当中，有机物对氧化铝生产所造成的影响，以及相关的解决策略进行了有效的探究。希望通过本文的论述，能够为氧化铝生产中有机物的去除提供一些帮助和借鉴。

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