拜耳法生产中氢氧化铝粒度的控制方法

王善涛，汤志彩

（山东南山东海氧化铝有限公司，山东 龙口 265706）

氧化铝产品粒度的大小是衡量氧化铝质量的重要参数，目前氧化铝均以生产砂状氧化铝为主，产品的粒度受到生产原矿石和各个工序的调控影响，尤其是在分解工序，晶种的分解是重中之重，分解时的晶种粒度的直径将直接决定焙烧后的氧化铝粒度大小，所以在拜耳法生产中根据生产过程的实际情况，把握工艺调控措施，控制好晶种分解后的氢氧化铝粒度是影响氧化铝品质的关键所在。

1 氧化铝生产概述

我国民营企业新建设的氧化铝生产公司主要集中在沿海地区，利用便利的运输条件大量的采用进口铝土矿作为料，而中铝系统在河南、山西等地区的老牌氧化铝生产企业则以国产矿石作为主要生产原料，国内的矿石多为一水铝石，其矿石的铝硅比在4.5左右，工艺管控条件较为细化，生产的氧化铝多为一级品，总体的生产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，这直接导致氧化铝产品质量的下降，过程控制难度增加。氢氧化铝颗粒吸附更多的杂质对后续的洗涤和过滤也造成很大的困难，使得洗水量增大，颗粒非飞扬损失增大也加重了电力收尘系统的工作负担。并引起烟气排放含尘量上升等问题，所以控制氢氧化铝的粒度、保持均匀且直径较大的颗粒是生产的关键要求。

2 分解工艺概述

分解的主要工作过程是逐步降低溶液温度并不断加以搅拌使得溶液中含有的处于不稳定状态的氢氧化铝附着在晶种上析出，目前分解工序根据生产工艺的不同，可以分为一段法分解和二段法分解两种生产工艺。一段分解方法的应用在早期建设的氧化铝厂更为普遍，其工艺过程为多个分解槽连续进行分解作业，并逐次溢流不断降温，两台分解首槽和两台出料槽以及一台缓冲槽，其中分解首槽和末槽均为一用一备，总体投用的分解槽数量需要根据总液量和溶液分解的时间而确定，同时投用的分解槽中均运行一台机械搅拌，通过机械搅拌的旋转搅动防止槽内的溶液发生沉淀并加快溶液的分解速度，同时在其中添加一定数量的氢氧化铝作为分解析出的晶种，这些添加的晶种会吸附溶液中小颗粒的氢氧化铝使得晶种不断变大。而且在搅拌的过程中也会使得部分晶体破裂形成更多新的晶核。与此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 生产中粒度变化的原因和规律

生产过程稳定但是氢氧化铝的粒度直径却呈现周期性的波动，且波动的周期和幅度以及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 控制粒度波动的措施

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，这会造成很大的生产损失，所以要根据整个的生产调控过程进行调整强化过程的分析和控制逐步采取以下措施：

4.1 总结分析颗粒直径变化的趋势

氢氧化铝粒度变化数据的和分析对优化生产控制提高作业水平有很大的作用，需要采用合理的分析方法，现在经常使用的主要有筛分和马尔文粒度分析仪等，利用筛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更快捷的观察粒子的变化规律，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 调控分解时溶液的温度

分解温度对分解工序的一个关键性参数，也是影响生产的主要性因素，所以对分解槽温度的掌握和调整至关重要，也是生产上最直接的控制措施，分解一般采用60多℃的初温，分解时间约60个小时，末槽的温度降低到50℃左右，利用宽流道板式换热器进行中间降温10℃～13℃。生产企业不同控制参数有所不同，但是根据生产条件的不同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 进一步提高分级效果

分级效果的好坏将直接影响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、降低进料溶液的固含同时提高进料溶液的温度的方式，进一步提高分级效果以实现更好的粒度分级效果。

4.4 调整分解首槽溶液的固含

正常生产情况下，分解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 确保液量的稳定平衡

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。