拜耳法氧化铝生产中有机物去除的试验研究_曲晶
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［1 － 2 ］
。
有机物主要分为腐殖酸及沥青两大类 。沥青不
［ 收稿日期］ 2013 － 05 － 09 ［ 作者简介］ 曲晶（ 1983 —） ， 男， 吉林梅河口人， 大学本 科， 工程师， 主要从事氧化铭生产与研究工作 。
2013 年 10 月第 5 期 — —曲 晶， · 23· 拜耳法氧化铝生产中有机物去除的试验研究 — 曹继利
－ C 2 O2 4 － C 2 O2 4
Al2 O3 损失 / %
去除率
57. 30 152. 20 165. 50
7. 70 17. 33 14. 15 36. 38 9. 51
由表 4 看出： 洗液浓度增加到 150 g / L 后， 草酸 40% ， 120 g / L ， 根的去除率在 左右 不如 时高 氧化铝 损失不高。延长时间去除效果不大。 由上述试验可知， 在去除草酸根方面， 加钡盐具 但由于钡盐价 有一定效果且氧化铝基本不会损失， 格昂贵， 实际生产中不宜应用； 加钙盐去除草酸根， 低浓度 Al（ OH） 3 洗液加入 30 ～ 40 g / L Ca（ OH ） 2 ， 草 酸根去除率一般在 25% ～ 35% ， 氧化铝损失在 40% ～ 50% ； 浓缩 Al（ OH） 3 洗液浓度后， NT 120 g / L 左右 草 酸 根 去 除 率 一 般 在 45% ～ 时去 除 效 果 最 好， 50% ， 氧化铝损失不到 20% 。
溶液成分 / g·L － 1
－ C 2 O2 4 － C 2 O2 4
Al2 O3 损失 / %
NT 52. 25 48. 59
Al2 O3 23. 40 13. 80
去除率 / %
6. 16 4. 83 4. 40 3. 73 4. 00 16. 89 26. 20 38. 86 34. 69 36. 58 42. 95 37. 07 49. 14
由表 1 看出： 加 Ba （ OH ） 2 的去除效果不如加 Ca（ OH） 2 的去除效果好， 但加 Ba（ OH） 2 的优点为氧 化铝损失非常小。 1. 1. 2 单独加 Ca（ OH） 2 试验 试 验 条 件： 试 验 物 料 为 Al （ OH ）
表2
时间 物料 氢铝洗液 30 g / L 2h 40 g / L 30 g / L 5h 40 g / L 50. 05 11. 40 49. 32 49. 50 12. 60 13. 95
表4
时间 物料 氢铝洗液 蒸浓后氢铝洗液 30 g / L 2h 40 g / L 30 g / L 5h 40 g / L 182. 20 60. 00 13. 65 44. 25 28. 53 172. 32 179. 25 66. 00 64. 75 13. 80 14. 23 40. 41 40. 92 16. 87 21. 60
试验条件： 将 Al （ OH ） 3 洗液蒸发至 NT150 g / L Ca（ OH ） 2 的加入量分别为 30 g / L 和 40 g / L， 左右， 70 ℃ 下分别搅拌 2 h 和 5 h， 试验结果见表 4 。
浓度为 150 g / L 时去除草酸根试验结果
· L －1 溶液成分 / g NT Al2 O3 26. 40 66. 00 69. 00
0
前言
在拜耳法氧化铝生产过程中， 有机物带来的不 利影响主要包括以下几方面： ① 氧化铝产品的白度 差； ②草酸钠与氢氧化铝一起结晶析出， 碱耗升高， 氧化铝中杂质的含量升高； ③氧化铝颗粒过细， 降低 减少氧化铝产能； ④溶液的粘度提高 赤泥沉降速度， 并使溶液起泡沫， 降低种分槽母液槽等槽体的有效 影响其液位控制等 容积，
2 2 2 2
试 验 条 件： 试 验 物 料 为 Al （ OH ） 3 洗 液， Ca（ OH） 2 的加入量为 60 g / L， Ba （ OH ） 2 的加入量为 21 g / L， 70 ℃ 下分别搅拌 2 h 和 5 h， 试验结果见表 1。
Ca（ OH） 2 与 Ba（ OH） 2 去除草酸根的对比试验
有色冶金节能 · 24· □工艺节能
由表 3 看出： 洗液增浓后， 草酸根的去除率大大 提高， 去除率达到 45% ～ 50% ， 而且氧化铝损失较 延长时间去除效果不大。 低浓度时降低一半以上， （ 2 ） 浓度为 150 g / L 时的试验
不太理想， 最高达到 38% ， 氧化铝损失也高达 37% ， 为此， 进行了提高洗液浓度的试验。
表3
时间 物料 氢铝洗液 高浓度氢铝洗液 30 g / L 2h 40 g / L 30 g / L 5h 40 g / L 128. 40 40. 20 123. 61 123. 90 40. 80 41. 25
Ca（ OH） 2 的加入量分别为 30 g / L 和 40 g / L， 70 ℃ 下 分别搅拌 2 h 和 5 h， 试验结果见表 2 。 由表 2 看出： 2 h 后加量多的去除效果较好， 但 5 h 后加量多的就没有优势， 且氧化铝损失随加入量
3
洗 液，
的增加而增加。
单独加 Ca（ OH） 2 试验结果
· L －1 溶液成分 / g NT 59. 74 58. 27 59. 29 59. 13 58. 93 Al2 O3 26. 70 15. 15 25. 80 14. 55 26. 40
－ C 2 O2 4 － C 2 O2 4
Al2 O3 损失 / %
去除率 / %
5. 39 3. 58 4. 39 3. 75 38 41. 83 2. 64 44. 94 0. 24
拜耳法氧化铝生产中有机物去除的试验研究
曲 晶 曹继利
( 中国铝业山东分公司，山东 淄博 255000 )
［ 摘 要］ 针对拜耳法氧化铝生产流程中有机物杂质的富集对生产的诸多不利影响， 进行了大量实验研究来探究
解决方法。去除草酸根方面提出在氢氧化铝洗液中加入一定量的石灰乳， 也可以将氢氧化铝洗液蒸发到 NT 120 g / L左右， 加有效钙 30 ～ 40 g / L， 搅拌 2 h， 去除液不分离进入赤泥洗槽 。去除碳酸钠方面采用结晶析盐， 在蒸发后期 将液碱加入蒸发种分母液来提高母液 αk， 改善碳酸钠结晶形态， 解决生产上出现的结硬堵塞管道的问题 。 ［ 关键词］ 氧化铝生产； 有机物； 杂质； 草酸根； 碳酸根 ［ 中图分类号］ TF821 ［ 文献标识码］ B ［ 文章编号］ 1008 － 5122 （ 2013 ） 05 － 0022 － 04
1. 1. 3
高浓度下的草酸根去除试验 草酸根的去除率 正常浓度（ NT50 g / L 左右） 下，
（ 1 ） 浓度为 120 g / L 时的试验 试验条件： 将 Al （ OH ） 3 洗液蒸发至 NT120 g / L Ca（ OH ） 2 的加入量分别为 30 g / L 和 40 g / L， 左右， 70 ℃ 下分别搅拌 2 h 和 5 h， 试验结果见表 3 。
Experimental Study on Ｒemoval of Organic Compounds from Bayer Alumina Production
QU Jing，CAO Jili Abstract： A lot of test studies were performed to find a solution to weaken or eliminate the negative effects of organic matter impurites during the Bayer alumina production flow． Adding a certain amount of lime milk into the aluminum hydroxide washing liquor，or evaporating aluminum hydroxide washing liquor to roughly NT120 g / L，adding effective calcium of 30 ～ 40 g / L，stirring for 2 h，the removing liquor enters into red mud washing tank without separation to remove oxalate． In order to remove sodium carbonate，the crystallization salting process was adopted，the liquid alkali was added in evaporated seed pregnant solution to increase mother liquor ak，and to improve crystallizing morphology of sodium carbonate， to solve the problems of hard scale formation blocking the pipeline． Key words： alumina production； organic matter； impurity； oxalate； carbonate 溶于水， 在溶出分离时随赤泥排除。 腐殖酸类的高 分子有机物在碱和高温作用下生成各种腐殖酸钠 ， 然后逐渐转变为易溶的草酸钠和碳酸钠 。随着生产 的循环而积累， 含量逐渐增加， 如何去除这些有机 物， 降低其对生产的负面影响， 一直以来都是困扰拜 。 耳法氧化铝生产的难题 国内外许多学者对有机物 去除的方法进行了大量研究， 主要有： 焙烧氧化法、 湿式氧化法、 盐析法、 离子交换法等。目前工业上成 功得到应用的有焙烧氧化法和湿式氧化法 。焙烧氧 化法存在能耗高， 工艺复杂等缺陷。 湿式氧化法要 求条件苛刻， 而且具有爆炸的危险， 限制了该方法的 ［3 ］ 普及 。本试验研究旨在从湿法的角度， 利用结晶 法降低拜耳法溶液中有机物的含量 。
很大， 为此， 进行了不同 α k 下的结晶析盐试验。 试验条件： 取蒸发种分母液， 用液碱将母液调整 到不同 α k ， 在试验室蒸发结晶， 试验结果见表 5 。
浓度为 120 g / L 时去除草酸根试验结果
· L －1 溶液成分 / g NT Al2 O3 18. 45 48. 78 43. 05
－ C 2 O2 4 － C 2 O2 4
Al2 O3 损失 / %
去除率 / %
47. 26 122. 34 125. 81
6. 47 13. 50 7. 86 9. 32 9. 48 7. 25 54. 37 44. 93 44. 11 58. 76 12. 35 15. 45 14. 72 19. 80
表5
物料 液碱 蒸种母 α k = 10 蒸种母 α k = 11 α k = 12
1. 2 1. 2. 1
去除碳酸根试验
蒸发析盐 根据 NaOH 与 Na2 CO3 在铝酸钠溶液中的溶解 度不同， 结晶析盐是非常有效的去除碳酸根的方法 。 （ 1 ） 不同 α k 下结晶析盐
［4 ］ Na2 CO3 从铝酸钠溶液中 杨重愚在书中提到 ， 溶液苛性碱浓度对 Na2 CO3 的析出形态影响 析出时，
1
1. 1
有机物去除试验研究
［3 ］ 法流程中的草酸根 ， 为比较去除效果， 进行了加 入 Ca（ OH） 2 与 Ba（ OH） 2 的对比试验。
去除草酸根试验 1. 1. 1 Ca（ OH） 2 与 Ba（ OH） 2 对比试验 加入钡盐和钙盐可以去除拜耳 根据有关资料，
表1
时间 物料 氢铝洗液 加 Ca（ OH） 2h 加 Ba（ OH） 加 Ca（ OH） 5h 加 Ba（ OH）
01063936593522013年10月第5期拜耳法氧化铝生产中有机物去除的试验研究曲晶曹继利櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓毄设备节能毄毄毄炉渣缓冷爆炸分析及研究左池舟铜陵有色集团公司稀贵金属分公司安徽铜陵244000摘要缓冷场转炉渣渣包自投入使用后连续发生多次爆炸事故
有色冶金节能 · 22· □工艺节能
。
有机物主要分为腐殖酸及沥青两大类 。沥青不
［ 收稿日期］ 2013 － 05 － 09 ［ 作者简介］ 曲晶（ 1983 —） ， 男， 吉林梅河口人， 大学本 科， 工程师， 主要从事氧化铭生产与研究工作 。
2013 年 10 月第 5 期 — —曲 晶， · 23· 拜耳法氧化铝生产中有机物去除的试验研究 — 曹继利
－ C 2 O2 4 － C 2 O2 4
Al2 O3 损失 / %
去除率
57. 30 152. 20 165. 50
7. 70 17. 33 14. 15 36. 38 9. 51
由表 4 看出： 洗液浓度增加到 150 g / L 后， 草酸 40% ， 120 g / L ， 根的去除率在 左右 不如 时高 氧化铝 损失不高。延长时间去除效果不大。 由上述试验可知， 在去除草酸根方面， 加钡盐具 但由于钡盐价 有一定效果且氧化铝基本不会损失， 格昂贵， 实际生产中不宜应用； 加钙盐去除草酸根， 低浓度 Al（ OH） 3 洗液加入 30 ～ 40 g / L Ca（ OH ） 2 ， 草 酸根去除率一般在 25% ～ 35% ， 氧化铝损失在 40% ～ 50% ； 浓缩 Al（ OH） 3 洗液浓度后， NT 120 g / L 左右 草 酸 根 去 除 率 一 般 在 45% ～ 时去 除 效 果 最 好， 50% ， 氧化铝损失不到 20% 。
溶液成分 / g·L － 1
－ C 2 O2 4 － C 2 O2 4
Al2 O3 损失 / %
NT 52. 25 48. 59
Al2 O3 23. 40 13. 80
去除率 / %
6. 16 4. 83 4. 40 3. 73 4. 00 16. 89 26. 20 38. 86 34. 69 36. 58 42. 95 37. 07 49. 14
由表 1 看出： 加 Ba （ OH ） 2 的去除效果不如加 Ca（ OH） 2 的去除效果好， 但加 Ba（ OH） 2 的优点为氧 化铝损失非常小。 1. 1. 2 单独加 Ca（ OH） 2 试验 试 验 条 件： 试 验 物 料 为 Al （ OH ）
表2
时间 物料 氢铝洗液 30 g / L 2h 40 g / L 30 g / L 5h 40 g / L 50. 05 11. 40 49. 32 49. 50 12. 60 13. 95
表4
时间 物料 氢铝洗液 蒸浓后氢铝洗液 30 g / L 2h 40 g / L 30 g / L 5h 40 g / L 182. 20 60. 00 13. 65 44. 25 28. 53 172. 32 179. 25 66. 00 64. 75 13. 80 14. 23 40. 41 40. 92 16. 87 21. 60
试验条件： 将 Al （ OH ） 3 洗液蒸发至 NT150 g / L Ca（ OH ） 2 的加入量分别为 30 g / L 和 40 g / L， 左右， 70 ℃ 下分别搅拌 2 h 和 5 h， 试验结果见表 4 。
浓度为 150 g / L 时去除草酸根试验结果
· L －1 溶液成分 / g NT Al2 O3 26. 40 66. 00 69. 00
0
前言
在拜耳法氧化铝生产过程中， 有机物带来的不 利影响主要包括以下几方面： ① 氧化铝产品的白度 差； ②草酸钠与氢氧化铝一起结晶析出， 碱耗升高， 氧化铝中杂质的含量升高； ③氧化铝颗粒过细， 降低 减少氧化铝产能； ④溶液的粘度提高 赤泥沉降速度， 并使溶液起泡沫， 降低种分槽母液槽等槽体的有效 影响其液位控制等 容积，
2 2 2 2
试 验 条 件： 试 验 物 料 为 Al （ OH ） 3 洗 液， Ca（ OH） 2 的加入量为 60 g / L， Ba （ OH ） 2 的加入量为 21 g / L， 70 ℃ 下分别搅拌 2 h 和 5 h， 试验结果见表 1。
Ca（ OH） 2 与 Ba（ OH） 2 去除草酸根的对比试验
有色冶金节能 · 24· □工艺节能
由表 3 看出： 洗液增浓后， 草酸根的去除率大大 提高， 去除率达到 45% ～ 50% ， 而且氧化铝损失较 延长时间去除效果不大。 低浓度时降低一半以上， （ 2 ） 浓度为 150 g / L 时的试验
不太理想， 最高达到 38% ， 氧化铝损失也高达 37% ， 为此， 进行了提高洗液浓度的试验。
表3
时间 物料 氢铝洗液 高浓度氢铝洗液 30 g / L 2h 40 g / L 30 g / L 5h 40 g / L 128. 40 40. 20 123. 61 123. 90 40. 80 41. 25
Ca（ OH） 2 的加入量分别为 30 g / L 和 40 g / L， 70 ℃ 下 分别搅拌 2 h 和 5 h， 试验结果见表 2 。 由表 2 看出： 2 h 后加量多的去除效果较好， 但 5 h 后加量多的就没有优势， 且氧化铝损失随加入量
3
洗 液，
的增加而增加。
单独加 Ca（ OH） 2 试验结果
· L －1 溶液成分 / g NT 59. 74 58. 27 59. 29 59. 13 58. 93 Al2 O3 26. 70 15. 15 25. 80 14. 55 26. 40
－ C 2 O2 4 － C 2 O2 4
Al2 O3 损失 / %
去除率 / %
5. 39 3. 58 4. 39 3. 75 38 41. 83 2. 64 44. 94 0. 24
拜耳法氧化铝生产中有机物去除的试验研究
曲 晶 曹继利
( 中国铝业山东分公司，山东 淄博 255000 )
［ 摘 要］ 针对拜耳法氧化铝生产流程中有机物杂质的富集对生产的诸多不利影响， 进行了大量实验研究来探究
解决方法。去除草酸根方面提出在氢氧化铝洗液中加入一定量的石灰乳， 也可以将氢氧化铝洗液蒸发到 NT 120 g / L左右， 加有效钙 30 ～ 40 g / L， 搅拌 2 h， 去除液不分离进入赤泥洗槽 。去除碳酸钠方面采用结晶析盐， 在蒸发后期 将液碱加入蒸发种分母液来提高母液 αk， 改善碳酸钠结晶形态， 解决生产上出现的结硬堵塞管道的问题 。 ［ 关键词］ 氧化铝生产； 有机物； 杂质； 草酸根； 碳酸根 ［ 中图分类号］ TF821 ［ 文献标识码］ B ［ 文章编号］ 1008 － 5122 （ 2013 ） 05 － 0022 － 04
1. 1. 3
高浓度下的草酸根去除试验 草酸根的去除率 正常浓度（ NT50 g / L 左右） 下，
（ 1 ） 浓度为 120 g / L 时的试验 试验条件： 将 Al （ OH ） 3 洗液蒸发至 NT120 g / L Ca（ OH ） 2 的加入量分别为 30 g / L 和 40 g / L， 左右， 70 ℃ 下分别搅拌 2 h 和 5 h， 试验结果见表 3 。
Experimental Study on Ｒemoval of Organic Compounds from Bayer Alumina Production
QU Jing，CAO Jili Abstract： A lot of test studies were performed to find a solution to weaken or eliminate the negative effects of organic matter impurites during the Bayer alumina production flow． Adding a certain amount of lime milk into the aluminum hydroxide washing liquor，or evaporating aluminum hydroxide washing liquor to roughly NT120 g / L，adding effective calcium of 30 ～ 40 g / L，stirring for 2 h，the removing liquor enters into red mud washing tank without separation to remove oxalate． In order to remove sodium carbonate，the crystallization salting process was adopted，the liquid alkali was added in evaporated seed pregnant solution to increase mother liquor ak，and to improve crystallizing morphology of sodium carbonate， to solve the problems of hard scale formation blocking the pipeline． Key words： alumina production； organic matter； impurity； oxalate； carbonate 溶于水， 在溶出分离时随赤泥排除。 腐殖酸类的高 分子有机物在碱和高温作用下生成各种腐殖酸钠 ， 然后逐渐转变为易溶的草酸钠和碳酸钠 。随着生产 的循环而积累， 含量逐渐增加， 如何去除这些有机 物， 降低其对生产的负面影响， 一直以来都是困扰拜 。 耳法氧化铝生产的难题 国内外许多学者对有机物 去除的方法进行了大量研究， 主要有： 焙烧氧化法、 湿式氧化法、 盐析法、 离子交换法等。目前工业上成 功得到应用的有焙烧氧化法和湿式氧化法 。焙烧氧 化法存在能耗高， 工艺复杂等缺陷。 湿式氧化法要 求条件苛刻， 而且具有爆炸的危险， 限制了该方法的 ［3 ］ 普及 。本试验研究旨在从湿法的角度， 利用结晶 法降低拜耳法溶液中有机物的含量 。
很大， 为此， 进行了不同 α k 下的结晶析盐试验。 试验条件： 取蒸发种分母液， 用液碱将母液调整 到不同 α k ， 在试验室蒸发结晶， 试验结果见表 5 。
浓度为 120 g / L 时去除草酸根试验结果
· L －1 溶液成分 / g NT Al2 O3 18. 45 48. 78 43. 05
－ C 2 O2 4 － C 2 O2 4
Al2 O3 损失 / %
去除率 / %
47. 26 122. 34 125. 81
6. 47 13. 50 7. 86 9. 32 9. 48 7. 25 54. 37 44. 93 44. 11 58. 76 12. 35 15. 45 14. 72 19. 80
表5
物料 液碱 蒸种母 α k = 10 蒸种母 α k = 11 α k = 12
1. 2 1. 2. 1
去除碳酸根试验
蒸发析盐 根据 NaOH 与 Na2 CO3 在铝酸钠溶液中的溶解 度不同， 结晶析盐是非常有效的去除碳酸根的方法 。 （ 1 ） 不同 α k 下结晶析盐
［4 ］ Na2 CO3 从铝酸钠溶液中 杨重愚在书中提到 ， 溶液苛性碱浓度对 Na2 CO3 的析出形态影响 析出时，
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1. 1
有机物去除试验研究
［3 ］ 法流程中的草酸根 ， 为比较去除效果， 进行了加 入 Ca（ OH） 2 与 Ba（ OH） 2 的对比试验。
去除草酸根试验 1. 1. 1 Ca（ OH） 2 与 Ba（ OH） 2 对比试验 加入钡盐和钙盐可以去除拜耳 根据有关资料，
表1
时间 物料 氢铝洗液 加 Ca（ OH） 2h 加 Ba（ OH） 加 Ca（ OH） 5h 加 Ba（ OH）
01063936593522013年10月第5期拜耳法氧化铝生产中有机物去除的试验研究曲晶曹继利櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓毄设备节能毄毄毄炉渣缓冷爆炸分析及研究左池舟铜陵有色集团公司稀贵金属分公司安徽铜陵244000摘要缓冷场转炉渣渣包自投入使用后连续发生多次爆炸事故
有色冶金节能 · 22· □工艺节能