氧化铝生产过程中溶出工艺流程的改进研究

张󰀁琪

（龙口东海氧化铝公司，山东　烟台　２６４０００）

eading-edge technology

氧化铝生产过程中溶出工艺流程的改进研究

有色金属铝是目前消耗量最大的金属原材料，且每年的消耗量在持续的增加。制备以及获取金属铝材料的主摘 要：

要方法是从氧土矿石中提取氧化铝，以此将氧化铝转换为原材料金属铝。通过对原有的氧化铝溶出工艺进行探究，找出工艺流程中的问题，并从加强矿源规范管理、提高硅量指标、避免有机物对碳酸钠结晶变性的影响、避免过多碳酸钠、硫酸钠的积累、建立应急机制等方面对其进行改进，提高氧化铝的生产质量和效率，从而减少能源的浪费以及对环境的污染。

氧化铝；生产过程；溶出工艺关键词：

ＴＦ８２１　　Ａ　　１００２－５０６５（２０２０）０１－０１４９－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Study on the improvement of dissolution process in alumina production

ZHANG󰀁Qi

（Ｌｏｎｇｋｏｕ　Ｄｏｎｇｈａｉ　ａｌｕｍｉｎａ　ｃｏｍｐａｎｙ，Ｙａｎｔａｉ　２６４０００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract:　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　ｍｅｔａｌ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅｓｔ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｎｎｕａｌ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　

ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ．　Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｐｒｅｐａｒｅ　ａｎｄ　ｏｂｔａｉｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｓ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ａｌｕｍｉｎａ　ｆｒｏｍ　ｏｘｙｅａｒｔｈ　ｏｒｅ，　ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｃｏｎｖｅｒｔ　ａｌｕｍｉｎａ　ｉｎｔｏ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍｅｔａｌ．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ａｌｕｍｉｎａ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｌｏｗ　ａｒｅ　ｆｏｕｎｄ　ｏｕｔ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ａｌｕｍｉｎａ　ａｒｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｒｅ　ｓｏｕｒｃｅ，　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎｄｅｘ，　ａｖｏｉｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｎａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ，　ａｖｏｉｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ　ｓｏｄｉｕｍ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ａｎｄ　ｓｏｄｉｕｍ　ｓｕｌｆａｔｅ，　ａｎｄ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，　ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．　Ｗａｓｔｅ　ａｎｄ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．

Keywords:　ａｌｕｍｉｎａ；　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ；　Ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ

1 加强矿源规范管理

通过对氧化铝生产过程中的溶出工艺流程进行探究发现，造成氧化铝生产过程中碳酸钠结晶变性的主要原因在于生产前获取的矿源。碳酸钠结晶变性是影响氧化铝溶出工艺质量降低的主要原因[2]。铝矿的矿床分布较为广泛，尤其是民矿的来源更加复杂，开采的随机性更强，因此相对的固定成分波动小的铝矿石原料稀少，其中更有泥矿、黑铝土矿[1]。灰铝土矿的混合出现，这些铝土矿中本身就含有大量的杂质，再加上有机物及其它元素及微量元素的混合，利用其作为原材料会整个生产工艺造成巨大的影响和危害，因此必须加强对矿源的规范管理。在众多类型的矿源当中黑铝土矿的溶出性能更好，在氧化铝溶出工艺流程中，严格控制铝矿中的硫元素含量小于整体原料的0.8%，严格控制二氧化碳元素的含量小于整体原料的2%，只有这样才能保证氧化铝溶出工艺流程的顺利进行。对矿源品类的划分进行强化，对于一些批量购进的矿源要定期对其进行检测，在一定的生产周期当中不能将氧化铝生产原料的成分和结构进行随意的改动，稳定生产过程的各项技术条件和指标，保证氧化铝溶出工艺的正常运行。

存在板结变硬的问题产生。以此可以推断出，当碳酸钠结晶板结时，母液当中的SiO2含量就会增加。因此提升溶出原液当中的SiO2指数，可以有效的改善碳酸钠结晶变性的问题。利用沉降系统提高溶出原液中硅元素的含量，从而解决溶液中SiO2含量偏高对氧化铝溶出工艺的生产质量造成的影响。

提升溶出原液中硅元素的含量还可以通过利用氧化剂去除原液中的SiO2的方法，在原液中的SiO2会随着氧化剂成分的增加而减少，当加入漂白粉时，溶液中的硅元素脱离的最为彻底。同时利用漂白粉作为氧化剂还可以降低原液中碱的消耗，更有利于提升氧化铝生产的效率。其次在溶出工艺流程中还可以通过添加石灰乳的方法提高原液中硅元素的含量。

3 避免有机物对碳酸钠结晶变性的影响

有机物是氧化铝溶出工艺中造成碳酸钠结晶变性的主要原因，不仅会让晶体细化，还会造成晶体表面吸附一层杂质，影响碳酸钠结晶晶体的生长。同时还会使溶液的粘性增强，阻挡碳酸钠的结晶过程，使溶出原液的沉降以及分离工序变得十分复杂。

减少原液中的有机物含量的方法主要有以下几种：首先尽量避免含有有机物成分的原料进入到溶出工艺流程当中，可以在进行加工前增加一步烧结法，将原料中的有机物分离；还可以在原料中添加1g~2g的石灰，利用石灰的吸附功能将有机物吸附出去；或利用氧化剂将铝酸钠溶液净化，去除掉其中的有机物成分，氧化剂最好使用硝酸钠或漂白粉，节约生产成本。

（下转151页）

2 提高硅量指标

在氧化铝生产过的溶出工艺流程中，SiO2会造成碳酸钠结晶晶粒的细化，使碳酸钠结晶晶粒变成黄褐色并同时

２０１９－１２收稿日期：

张琪，男，生于１９８９年，汉族，山东新泰人，大专，助理工程作者简介：

师，研究方向：有色金属冶炼。

2020年 1月上 世界有色金属149

层工作的体制来确保数据记录的完整性能符合要求；对所勘察得到的结果要进行统一化编制和记录；为了使得所勘察的结构受外界因素的影响较小，对于复位测试要严格展开。

其三，基础地质勘察技术应用的另一个关键部分就是室内测试，针对该阶段的勘察要保证所操作人员严格按照相关规定进行勘察，针对于户外及野外的勘察结果样品也要在室内进行测试，用以保证数据的正确性。借助于基础地质勘察技术可保证室内测试样品的检测更加准确化，所得到数据会更加贴切于基本要求。在该部分需要注意的内容就是样品的保存，要保证样品不受到污染。

其四，在地质勘察工作中现场检测占据很大比例，通过现场检测可有效降低施工工程的皆不能预算，也可提升实际项目施工的安全性，保证施工质量符合要求。通常岩土工程会使用现场勘察结果来调整施工设计部分，用来保证岩土工程的质量于施工方案的符合程度，从而减少出现危险突发状态的概率，有利于提升工程施工质量。

证勘察工作按照设计的平面图纸进行开展。此外，为了保证

前期准备工作充分，除了要将所施工区域的地质条件进行调查，还要掌握项目的施工技术特征，要使用最先的技术来进行勘察，也要对工作进行最佳合理安排。4.2 保证地质勘察工作安排合理化

要对岩土工程的质量进行控制，就要保证对于所有工作的安排具有合理化，相应的交通组织也要合理化安排。由于很多工程项目的实施会在居民区或商业区进行，这些区域的地下管道等都会对勘察工作产生很大的影响，故针对这些区域的基础地质勘察，不仅要做到严格按照相关管理制度实施，还要做到勘察工作现场要封闭化处理，施工的钻探等要提前进行管道调查等。

5 结语

总结可得，岩土工程中基础地质勘察技术的研究具有很重要的作用和意义，不仅可保证地质勘察工作的如期高质量完成，还能为工程施工提供最具有科学性的资料。目前常使用的基础地质勘察技术包含钻探、槽探、地探等，这些技术可使用于前期资料信息收集、户外勘察、室内测试、现场检测等阶段，此外，还可用于岩土工程的质量控制。4 岩土工程中基础地质勘察技术的质量控制研究

4.1 保证地质勘察的主要依据

在建筑工程设计及施工过程中要有效避免所出现的突发问题，不仅要做到严格按照设计方案施工，还要做到合理安排工程的工作量，要保证如期高质量完成。为了达到对岩土工程的质量控制，相关规范中对地质勘察的要求进行了具体要求，在基础地质勘察工作开展之前，要做到对项目的基本内容资料进行收集，如工程的规模及结构等数据，还要保（上接149页）

或利用流化塔将原液中的草酸盐一类的有机物分解出来，选取大量的细粒草酸钠防止原液中含有的高分子有机物抑制草酸钠的作用。

[1]󰀡廖斌.岩土工程勘察中的基础地质技术应用初探[J].世界有色金

属,2018(01):287+289.

[2]󰀡杨磊.岩土工程勘察中的基础地质技术应用探微[J].建材与装

饰,2018(11):247.

酸钠在母液中的积累量。

5 建立应急机制

在氧化铝生产过程中的溶出工艺流程是一个闭路的循环流程，其中物料溶液会贯穿整个流程工艺，因此一个环节出现问题时，会导致整个工艺流程出现问题。因此，应当在每一个环节中建立相应的应急机制，当一个环节出现问题时，对其进行及时的补救，使其不会影响到其它环节的正常运行。首先当碳酸钠结晶晶体变性时应当立即对其进行回收，加强沉降环节的力度，并减少变性碳酸钠的停滞时间；其次在过滤环节要增加过滤的真空吸附的能力，将原有的母液过滤设备进行改造，并对过滤后的母液进行进一步的除杂处理，保证溶出工艺中碱的平衡，从而保证氧化铝溶出工艺的正常运作。

4 避免过多碳酸钠、硫酸钠的积累

将进入到氧化铝溶出工艺流程中的铝酸钠溶液中的碳酸钠、硫酸钠控制在与母液溶出量的一定比例之内，保持二者的平衡关系，原液中含有过多的碳酸钠、硫酸钠会破坏平衡，如图1所示。

6 结语

本文对氧化铝生产过程中溶出工艺流程的改进研究取

得了一定的进展，但仍有很多方面需要进行完善和提升：首先应当加强对溶出过程的实时监控，建立起细化溶出工艺流程模型；其次随着溶出工艺设备运行时间的增加，设备上会沉积大量的污垢，严重影响后续的生产，在日后的研究中，还将针对这两方面的问题进行更加深入的研究。图1󰀁󰀁母液中沉淀的形成

大量的沉淀还会造成溶液的黏度增加，导致母液在进行溶出工艺的过程中浓缩困难，最终造成加热管以及出料系统出现故障，影响生产工艺的效率。因此在溶出工艺过程中将碳酸钠、硫酸钠控制在每升小于30g的含量。但通常情况下，当碳酸钠、硫酸钠产生结晶变性时，碳酸钠的含量通常会高于每升60g，在溶出工艺流程中要严格控制碳酸钠、硫

[1]󰀡李鹏翀.氧化铝生产过程中的环境保护管理对策探究[J].低碳世

界,2018,180(06):035-036.

[2]󰀡曹阿林,李春焕.拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究[J].有色

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2020年 1月上 世界有色金属151