賀瑞國(guó) 姬學(xué)良（神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯010300）

鹽酸法粉煤灰提取氧化鋁工藝中，鹽酸在浸出粉煤灰中氧化鋁的同時(shí)，也會(huì)浸出一部分其它氧化物雜質(zhì)，并以沾附或包裹的方式夾雜于結(jié)晶氯化鋁晶體中，進(jìn)而影響產(chǎn)品氧化鋁的純度[1]。通過探索結(jié)晶氯化鋁洗滌純化工藝，對(duì)酸法粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。

1 飽和氯化鋁溶液洗滌

1.1 理論依據(jù)

在制鹽工業(yè)中，用飽和氯化鈉溶液洗滌氯化鈉晶體是一種常見的晶體凈化措施。同理，在飽和氯化鋁溶液中，由于溶質(zhì)氯化鋁已經(jīng)到達(dá)飽和，所以該溶液基本不會(huì)繼續(xù)溶解氯化鋁，但對(duì)其他氯化鹽仍有一定的溶解能力。所以用純度較高的氯化鋁飽和溶液洗滌結(jié)晶氯化鋁晶體具有理論可行性。

1.2 實(shí)施過程

典型的氯化鋁溶液三效蒸發(fā)工藝為，來(lái)自上游工序的氯化鋁溶液，依次進(jìn)入三效順流蒸發(fā)器，濃縮、結(jié)晶后的料漿進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出的固體即為氯化鋁晶體，液體母液部分返回三效蒸發(fā)器，另外一部分排出系統(tǒng)。具體流程見圖2-1。

圖2-1 改造前流程圖

基于上述理論，對(duì)三效蒸發(fā)工藝進(jìn)行改造，增加攪洗及二次離心環(huán)節(jié)。一級(jí)離心分離出的氯化鋁晶體首先進(jìn)入攪洗槽，經(jīng)由二效蒸發(fā)器抽出的飽和氯化鋁溶液充分?jǐn)囅?，之后送往二?jí)離心機(jī)進(jìn)行固液分離，成離出的固體即為成品結(jié)晶氯化鋁，母液較一級(jí)母液所含雜質(zhì)更少，所以返回二效蒸發(fā)器循環(huán)使用。具體流程見圖2-2。

1.3 取得的成效與不足

增加攪洗及二次離心后，中間產(chǎn)品結(jié)晶氯化鋁的雜質(zhì)含量顯著降低。表2-1為某時(shí)段改造前后結(jié)晶氯化鋁中雜質(zhì)含量對(duì)比。對(duì)于濃度高的雜質(zhì)洗滌效果更明顯。洗滌后的氯化鋁，純度完全滿足生產(chǎn)冶金級(jí)一級(jí)氧化鋁行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（Na2O≤0.45%、Fe2O3≤0.02%、SiO2≤0.02%）[2]。

圖2-2 改造后流程圖

表2-1 改造前后結(jié)晶氯化鋁中雜質(zhì)含量對(duì)比 （%）

存在的不足：

（1）飽和氯化鋁洗液由二效出料側(cè)線采出，且循環(huán)回二效的二級(jí)母液溫度降低，會(huì)加大蒸發(fā)結(jié)晶工段的能耗；

（2）循環(huán)補(bǔ)入系統(tǒng)的二級(jí)母液，會(huì)對(duì)三效蒸發(fā)器內(nèi)的晶體成核、生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的干擾，尤其是母液中雜質(zhì)富集到一定程度時(shí)，會(huì)使細(xì)晶增多，造成后續(xù)固液分離不暢。

2 濃鹽酸洗滌

2.1 理論依據(jù)

崔慧霞等[3]利用Bromley-Zemaitis 活度系數(shù)模型計(jì)算了六水氯化鋁在鹽酸溶液體系中溶解度隨溫度變化關(guān)系，得出在同一酸度的鹽酸溶液中，六水氯化鋁的溶解度隨溫度的升高略有增大，但是變化不明顯；在相同溫度下，六水氯化鋁在鹽酸溶液中的溶解度隨著酸度的增加急劇下降。在濃度大于30%的鹽酸中幾乎不溶解。為較低溫度下用濃鹽酸洗滌結(jié)晶氯化鋁晶體提供了理論依據(jù)。

2.2 實(shí)施過程

稱取一定量結(jié)晶氯化鋁晶體置于反應(yīng)器中，向其中加入36%的濃鹽酸，配成固液質(zhì)量比為1:1 的晶漿，攪拌5 分鐘，然后固液分離。分別取固液分離后液體和少量固體樣品作分析測(cè)試；然后將剩余固體繼續(xù)置于反應(yīng)器中并加入相應(yīng)質(zhì)量的濃鹽酸，繼續(xù)攪拌并固液分離。至少洗滌四次，每次留樣分析，直至固相樣品中的雜質(zhì)含量不再減少為止。

2.3 取得的成效與不足

經(jīng)濃鹽酸洗滌后，結(jié)晶氯化鋁中雜質(zhì)含量的變化見表3-1。經(jīng)三次洗滌后，氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣的去除率即可達(dá)到90%以上，氧化硅的去除率可以達(dá)到59%。濃鹽酸對(duì)雜質(zhì)的去除效果非常顯著。同時(shí)，洗滌過程中，氯化鋁的損失基本可以控制在5%以內(nèi)。

表3-1 濃鹽酸對(duì)結(jié)晶氯化鋁中雜質(zhì)的洗滌效果 （ppm）

存在的不足：

（1）本應(yīng)用目前還停留在實(shí)驗(yàn)階段，有待在生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)一步驗(yàn)證，包括攪拌方式、洗滌方式及洗滌時(shí)間等；

（2）可以通過降低濃鹽酸和晶體的溫度，最大限度地減少氯化鋁的損失；

（3）有待進(jìn)一步研究鹽酸提純的工藝和設(shè)備，以便洗滌液鹽酸循環(huán)利用。