拜耳法晶种分解产出率提高的研究

拜耳法晶种分解产出率提高的研究
杨敏
（广西华银铝业有限公司）
摘要：晶种分解是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一，通过对晶种分解过程中精液、分解过程中的温度、时间及结晶助剂CGM添加讨论提高精液产出率的措施。

关键词：精液，分解温度，分解时间，结晶助剂
前言
晶种分解是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一，它不仅影响产品氧化铝的数量及质量，而且直接影响循环效率及其他工序。

因此，提高拜耳法晶种分解的精液产出率，在拜耳法氧化铝生产过程中非常重要。

目前国内外拜耳法氧化铝生产的精液产出率在85kg/m3以上，广西华银铝业有限公司达90kg/m3以上。

从控制过滤来的精液经过三级热交换降温后到达种子过滤区的晶种槽，与种子过滤机的滤饼充分混合后，由晶种泵送到分解首槽，在16个Φ14×31m的平底机械搅拌分解槽内进行晶种分解，其分解过程中利用中间降温板式及自然降温对料浆降温，料浆经长时间的分解后，由分级机组进行分级，底流供给焙烧车间的平盘过滤机。

末槽的氢氧化铝料浆自压到种子立盘过滤机进行过滤，滤饼到晶种槽与精液混合，滤液经立式叶滤机液固分离后，滤液经板式热交换器升温后蒸发浓缩后循环磨矿。

1、提高种分产出率的途径
在生产中，精液产出率的计算方式为：产出率=Na
2Ok
精
×(Rp
精
一Rp
母
)，可
以看出，提高精液N
K
浓度、精液的Rp值和降低母液Rp值，都能提高分解产出率。

根据广西华银铝业有限公司的长期生产实践经验，提高拜耳法部分的产出率，主要是提高精液的RP值和Nk值，降低母液Rp值，从而提高分解产出率。

铝酸钠溶液的晶种分解过程是在添加晶种的条件下进行，其分解反应可以写成入下：
Al(OH)
4-+xAl(OH)
3
→(x+1)Al(OH)
3
+OH-
1.1提高精液Rp值及精液Na
2
O浓度
1.1.1 精液氧化铝浓度
强化分解过程就是在保证产品质量的前提下,尽可能提高溶液产出率。

由前面的产出率公式可以看出,提高精液氧化铝浓度有利于提高溶液产出率。

但众所周知,在其它条件相同时,中等浓度的过饱和铝酸钠溶液具有较低的稳定性,若过度提高浓度反而会使溶液的粘度和稳定性提高,不利于分解过程的进行,从而导致溶液的产出率降低。

从产出率方面考虑,应该存在一个对应最大产出率的最佳氧化铝浓度,这个最佳浓度还与精液苛性比值有关,精液苛性比值越低,对应最佳浓度越高,分解槽的最高产能也越大。

氧化铝浓度较低时,溶液产出率较低;适度提高氧化铝浓度,可以提高精液产出率和分解率,还提高了溶液的循环效率。

根据生产实际情况，本文认为精液氧化铝浓度在180—185g/l，精液Nk浓度：170g/l—175g/l，精液温度：100～105℃最适。

1.2.降低母液Rp值
在氧化铝生产过程中，获得高的精液产出率与生产粒度粗、强度大的产品条件常常矛盾。

结合实际生产，华银铝业公司在部分条件上做出大量的研究及技术改进，对晶种分解产出率的提高及产品粒度控制取得良好的成果。

本文就在分解温度制度，搅拌条件，分解时间，晶种系数及晶种质量等方面因素对产出率的影响做出分析。

1.2.1.分解温度制度
分解温度是对分解过程的主要技术经济指标之一，也是影响产品质量的技术
指标之一。

根据Na
2O-Al
2
O
3
-H
2
O系平衡状态图可知，当其他条件相同时，降低分
解温度，可以提高精液产出率及分解槽的单位产能。

但是在生产中，分解初温是产品粒度的影响因素。

从生产数据可以看出，在首槽温度一定时，末槽温度降低，精液产出率升高。

但是由于料浆溶液在温度低于30℃，再次降低时，粘度明显提高，其稳定行增强，生产实际表明，分解末槽温度控制在46~47℃为最佳。

为保证较高的产出率及得到粒度粗大、质量良好的氢氧化铝，分解降温采用板式热交换器用母液和冷却水降低精液温度，以控制首槽温度；通过分解自然降温和中间降温的方法降低分解料浆温度，使末槽温度控制在合格的范围。

当中间降温板式料浆进出口温度基本稳定时，可将中间降温板式冷却水气动调节阀设为自动，通过设定中间降温板式料浆进出口温差，形成中间降温板式料浆进出口温差与中间降温板式冷却水气动调节阀开度的联锁，实现自动控制。

为得到粒度粗大的氢氧化铝及高的精液产出率，分解首槽温度的设定值通过分解条件进行模拟计算得出。

1.2.2.分解时间
当其他条件相同时，随着分解时间的延长，氧化铝的分解率提高，母液苛性比值增加，即母液Rp值降低，精液产出率提高。

为了尽可能地延长分解时间，采取以下措施：
a.分解系统只允许有一个分解槽退出或备用，并尽可能地投用所有分解槽。

b.分解槽不允许有溢流操作。

c.分解槽流量控制好，这就要求：当停精液时，必须开大循环泵，分解系统打大循环，且将溢流泵流程改往晶种槽，再将料浆用晶种泵送往首槽；当精液量较低时，最好将溢流泵流程改往晶种槽，过滤机少开；当精液流量较大时，过滤机多开，溢流泵流程进分解末槽，大循环泵停止打大循环。

d.退槽料浆必须打往前面的分解槽，或直接进入前面重新投用的分解槽。

1.2.3.结晶助剂添加对产出率的影响
大多数分解结晶助剂（CGM）都是非离子及阴离子的混合物，是一种有聚合性的添加剂。

在分解溶液中添加CGM，在获得同一粒度等级的产品氢氧化铝的情况下，使用CGM可使分解温度控制更低，分解溶液的过饱和度大，因而有利于提高产出率。

我公司于2010年6月开始在精液中添加CGM（NaLCO7837-1）。

图2是一组分解线在添加CGM前后200天的分解首、末槽温度变化情况，从图可以看出，横
坐标表示时间在73处开始添加，精液中添加CGM后，分解首槽温度逐渐下降至
56℃，然后又提高至57℃左右，最后稳定在56.5℃左右，末槽温度稳定在46.5℃
左右，而精液产出率由未添加CGM前的90Kg/m3上升至93Kg/m3。

图2 CGM添加前后精液产出率与分解槽温度图
通过不断的摸索及总结，在得到粒度好、质量高的氢氧化铝及氧化铝产品，
同时得到高的精液产出率，广西华银铝业公司通过高浓度的分解精液，合理的首
槽温度控制，使CGM剂量从开始添加的35PPM，已经降低至15PPM，大大的降低
了成本。

2、结束语
拜耳法生产氧化铝工艺晶种分解过程中，为不影响产品的粒度及质量，提在
采用高浓度的精液时，利用合理的分解温度控制，较长的时间分解，适当添加结
晶助剂CGM可以得到高的产出率。

参考文献：
[1] 氧化铝分解作业规程.内部资料.2008
[2] 毕诗文.氧化铝生产工艺[M].化学工业出版社.2006.2.
[3] 杨开国张杰张玉明.提高拜耳法种分产出率的途径[J].轻金属.2001.
[4] 谢雁丽毕诗文任文材.添加剂在拜耳法铝酸钠溶液分解中的应用[J]. 轻
金属.2000.
[5] 谢雁丽吕子剑等.铝酸钠溶液晶种分解[M].冶金工业出版社.北京.2003。