李海東 張 健

（中電投山西鋁業(yè)有限公司，山西 原平 034100）

淺談粗液精制過程中添加石灰乳的作用

李海東 張 健

（中電投山西鋁業(yè)有限公司，山西 原平 034100）

在氧化鋁生產(chǎn)過程中，粗液精制是一個(gè)比較重要的工序，其主要設(shè)備是葉濾機(jī)，其過料量差影響氧化鋁產(chǎn)量，過濾效果不好造成精浮超標(biāo)影響氧化鋁質(zhì)量。在現(xiàn)在的生產(chǎn)過程中，為了提高葉濾機(jī)的產(chǎn)能和過濾效果，石灰乳作為助濾劑加入粗液槽中提高產(chǎn)能和過濾質(zhì)量。本文就作為助濾劑添加的石灰乳在鋁酸鈉溶液過濾中的作用及操作進(jìn)行探討。

鋁酸鈉溶液；粗液；石灰乳；助濾劑；精液

在氧化鋁生產(chǎn)過程中，為了保證產(chǎn)品中的硅含量不超標(biāo)，除了保證鋁酸鈉溶液中的硅量指數(shù)外，最主要的是要去除鋁酸鈉溶液中的浮游物?？刂七^濾工序通過葉濾機(jī)的過濾而達(dá)到粗液精制去除鋁酸鈉溶液中的浮游物。為了提高葉濾機(jī)的效率，石灰乳作為助濾劑添加到粗液中。

1 控制過濾添加助濾劑的作用

葉濾機(jī)運(yùn)行過程當(dāng)中，在不添加助濾劑的情況下，濾布是作為過濾介質(zhì)。如果濾布的孔徑過大，則浮游物很容易通過，起不到粗液精制的目的；孔徑過細(xì)，浮游物雖不能通過，但很快會(huì)將濾布孔徑堵死，造成葉濾機(jī)產(chǎn)能低下且不易卸餅。這就引入了用助濾劑解決這一問題。

助濾劑的加入，濾布成為過濾介質(zhì)的附著面，通過過濾前的掛泥，使濾布表面形成一層疏松、多孔的過濾介質(zhì)，液體可以輕易通過，而將浮游物阻擋在過濾介質(zhì)中。為了達(dá)到上面所說的目的，大多數(shù)氧化鋁廠在粗液精制過程中都是以石灰乳作為助濾劑的。

2 石灰乳在鋁酸鈉溶液中的相變

石灰乳的主要成分是Ca（OH）2，當(dāng)石灰乳加入鋁酸鈉溶液中，Ca（OH）2能與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成多種水合鋁酸鈣，其中3Ca·Al2O3·6H2O最穩(wěn)定，其反應(yīng)式為：

此反應(yīng)式為雙向的，其不同溫度下該反應(yīng)的等溫線如圖1所示，只有在原礦漿制備、儲(chǔ)存的過程以及溶出礦漿的自蒸發(fā)冷卻和稀釋過程中的液相位于3CaO·Al2O3·6H2O的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，具有生成3CaO·Al2O3·6H2O的條件。而粗液剛好位于溶出礦漿的稀釋儲(chǔ)存過程中，可以生成3CaO·Al2O3·6H2O。而在溫度不高的情況下，3CaO·Al2O3·6H2O在鋁酸鈉溶液中的溶解度比Ca（OH）2小的多，因此其就以固相的形式和浮游物同時(shí)懸浮于粗液當(dāng)中。

3CaO·Al2O3·6H2O是一種晶格為正四方體的物質(zhì)，隨著過濾的進(jìn)行，其在濾布上不斷積累，形成疏松、多孔的過濾層，同時(shí)阻擋粗液中的浮游物，從而達(dá)到幫助助過濾的效果。

在控制過濾前的粗液中，溶出稀釋礦漿通過常壓脫軌，其硅量指數(shù)已經(jīng)達(dá)到160以上，但其中還是有SiO2以鋁硅酸鈉的形式存在的。在石灰乳添加進(jìn)粗液中后，鈣能將鈉置換生成水化石榴石。水化石榴石的分子式表示為3CaO·Al2O3·xSiO2·（6-2x）H2O，其中系數(shù)x是指SiO2的飽和程度。

水化石榴石筆六水鋁酸三鈣在苛性堿溶液中具有更低的溶解度，其中的x值與其立方晶格常數(shù)之間存在正比關(guān)系。它的固相也是一種疏松、多孔的物質(zhì)，達(dá)到助濾劑的效果。

通過以上可以得出，實(shí)質(zhì)上石灰乳是不起助濾作用的，起助濾作用的是石灰乳中的氫氧化鈣通過與鋁酸鈉溶液及其中的鋁硅酸鈉反應(yīng)生成六水鋁酸三鈣和水化石榴石。這兩種物質(zhì)的固相都有疏松、多孔的性質(zhì)，吸附在濾布上形成過濾介質(zhì)，阻擋浮游物通過，增加了濾餅的疏松度，減少了過濾阻力，同時(shí)也使濾餅易于從濾布上脫落下來，易于卸泥。因此在生產(chǎn)上往粗液中加入石灰乳，能大大提高葉濾機(jī)的產(chǎn)能。

3 石灰乳的連續(xù)加入

在生產(chǎn)過程中，石灰乳是要連續(xù)加入粗液中的。有人認(rèn)為，既然石灰乳是作為助濾劑使用，在葉濾機(jī)工作的初始階段，用助濾劑進(jìn)行掛泥，在濾布表面形成過濾介質(zhì)，而正常過濾時(shí)則停止使用助濾劑，這樣可以減少使用助濾劑。

其實(shí)，不然。助濾劑雖然說只是用來形成過濾介質(zhì)，如果不是連續(xù)加入，雖然過濾前在濾布表面形成了一層疏松、多孔的過濾介質(zhì)；但是隨著葉濾機(jī)的正常運(yùn)行時(shí)間加長，過濾介質(zhì)因?yàn)楦街忠褐械母∮挝镌絹碓蕉啵瑒t會(huì)慢慢將這些小孔堵死，增大了過濾阻力，從而影響了產(chǎn)能。

圖1

助濾劑連續(xù)加入時(shí)，就可以充分保證濾餅的疏松度。因?yàn)殡S著濾餅的厚度增加，過濾介質(zhì)的厚度也在增加，濾布表面的浮游物越來越多，但仍能保證其濾餅疏松度。

4 石灰乳的配制

石灰乳的配制包括兩個(gè)方面，一是化灰工序?qū)τ行р}的配制，一是往石灰乳槽添加精液或者粗液的配制。

化灰工序主要是用熱水站的水對(duì)石灰即CaO進(jìn)行乳化，要求有效鈣CaOf含量在180g/L左右，但是波動(dòng)較大，就必須密切注意化灰來石灰乳的質(zhì)量。

往石灰乳槽按一定比列添加粗液或者精液，并停留存放一段時(shí)間，有助于提高葉濾機(jī)的產(chǎn)能，這點(diǎn)在國內(nèi)是相當(dāng)認(rèn)同的。筆者認(rèn)為，這無非是讓石灰乳中的氫氧化鈣和鋁酸鈉溶液及其中的鋁硅酸鈉有反應(yīng)時(shí)間，生成六水鋁酸三鈣和水化石榴石，真正起到助濾劑的作用。

5 控制過濾工序添加石灰乳的附加用途

控制過濾添加石灰乳主要是生成助濾劑，但其還有兩個(gè)附加的作用。

一是進(jìn)一步提高精液的硅量指數(shù)，雖然作用微弱，但通過以上所述，因?yàn)楹弯X酸鈉溶液中的鋁硅酸鈉反應(yīng)生成水化石榴石作為助濾劑最后通過濾餅送到沉降系統(tǒng)后排出，在一定程度上降低了鋁酸鈉溶液中的SiO2含量。

二是在洗滌沉降槽中能起到苛化作用。葉濾機(jī)的濾餅卸掉后被輸送到沉降系統(tǒng)，濾餅中的六水鋁酸三鈣固相存在于赤泥中。當(dāng)赤泥經(jīng)分離沉降后被輸送到洗滌槽中，由于苛堿濃度較低，赤泥中的六水鋁酸三鈣則有如文中的反應(yīng)式向左反應(yīng)，分解生成氫氧化鈣，對(duì)洗滌系統(tǒng)中碳?jí)A進(jìn)行部分苛化反應(yīng)：

降低系統(tǒng)碳?jí)A含量。

結(jié)語

本文主要闡述了在控制過濾工序中為提高葉濾機(jī)的產(chǎn)能而添加石灰乳的作用以及加入方法；分析了石灰乳在鋁酸鈉溶液中的物相變化，得出了真正起到助濾劑作用的是六水鋁酸三鈣和水化石榴石。但由于在控制過濾添加石灰乳作為助濾劑沒有相關(guān)的詳細(xì)資料研究，筆者只能通過各種文獻(xiàn)中對(duì)氫氧化鈣在鋁酸鈉溶液中的物相變化、在論壇上同其他的網(wǎng)友進(jìn)行討論以及總結(jié)操作經(jīng)驗(yàn)后進(jìn)行推斷、總結(jié)，有不足、錯(cuò)誤之處，望各位給予指出。

[1]畢詩文.氧化鋁生產(chǎn)工藝[M].北京：化工工業(yè)出版社 2007，07：83.

[2]畢詩文，等.拜耳法生產(chǎn)氧化鋁[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007，11.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.127