预脱硅溶出工艺的研究与设计
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[摘 要]本文主要从研究和设计预脱硅溶出工艺的实际价值和意义出发，分析了预脱硅溶出工艺在实际应用中存在的问题，并对预脱硅溶出工艺进行了相应的实验分析和相应的设计。
中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0086-01
一、研究和设计溶出工艺的目的、价值和意义
通过对溶出工艺进行创新性的研究和探索，不仅可以使溶出工序的蒸汽消耗大大降低，而且在一定程度上，还提高了溶出物质的硅量指数。从这个方面来讲，对溶出工艺进行创新性的研究能够在很大程度上为以后的工序奠定坚实的基础。除此之外，对于机械设备而言，设备的运行周期在很大程度上得到了非常明显的延长，而机械设备在自动控制方面的水准也得到了很大的提高。这样就使得，在工业生产的过程中，劳动人员的劳动强度大大降低了，而通过自动化的生产，直接提高了整个生产过程的劳动生产率。首先，在溶出工序的进行过程中，在合适的时间设置预脱硅这一工序，从而将绝大部分可溶的二氧化硅在进入套管溶出器之前就进行脱出的处理过程，这样做的目的就是为了降低其结疤速度，从而使得设备的运行周期得到延长。
二、预脱硅溶出工艺在实际应用中存在的主要问题
在预脱硅溶出工艺的实际应用过程中，涉及到一个非常重要的过程，那就是铝土矿溶出过程。所谓的铝土矿溶出过程事实上就是促成铝土矿和其他物质的反应。但是这个反应的过程，它与一般的反应不同，它实际上是属于液固多相反应。我们可以发现，在氧化铝溶出的时候，同时也有一些杂质溶出，这一部分杂质就包括硅铝化合物等等。
如果我们在实际的工业生产中应用了间接换热溶出的工艺技巧，就导致料浆在溶出的时候也会产生脱硅，然后结疤的情况。在这样的情况下，其在生产的过程中，会严重降低其导热性，使得导热性大大降低，这样就直接降低了换热器在生产过程中的换热效率，最终使得整个机械设备对换热的处理能力大大降低。
我们所说的结疤是一个复杂的关于化学反应的过程，其主要是在换热器的管道中进行，一般来说，不同的区域，其温度也会有一定的区别，所以就直接导致换热器的结疤速度也有所不同。所以，在实际的工艺研究当中，如何提高热能的利用率，乃至在一定程度上提高机械设备的运行效率，这个同样是需要研究和探讨的一个问题。
三、预脱硅溶出工艺在实际应用中的理论基础
要想顺利实现对预脱硅溶出工艺的创新，就必须首先从理论上进行研究和探索，重点对铝土矿中各种物质在溶出过程中的具体反应加以分析。其设计的反应过程主要包括下面几个过程。第一，三水铝石在实际反应中的行为；第二，含硅矿物在实际反应中的行为；第三，含铁矿物在实际反应中的行为；第四，含钛矿物在实际反应中的行为；第五，钙镁矿物在实际反应中的行为。
四、预脱硅溶出工艺的实验研究和设计
从铝土矿的溶出理论中，经过分析和研究，可以发现，它的溶出是一个复杂的过程，在这里，我们可以通过一个实验，找出一个最佳的工艺手段，并最终实现预脱硅的工艺标准，并对其工艺进行优化和探究。
（1）实验材料。在自然物质的构成当中，矿石的组成存在千差万别的区别，所以在具体的实验中，为了实现更好的工艺手段，需要我们经过认真思考，首先确认矿物的化学成分和物质组成。在这个实验中，铝土矿主要来自附近的铝土矿场。下面是采集的铝土矿的化学成分表。
除此之外，我们对调配液的选择也是选自生产过程中的蒸发母液。之后经过一定手工的调配，其化学成分如下表所示。
（2）实验过程。
（3）溶出性能实验。
进行溶出性能实验的目的主要是对其整个的溶出过程进行进一步的工艺优化。通过溶出性能实验，分析和研究温度和时间对其整个溶出率的影响。下面是铝土矿的溶出率的相关公式。仅作参考。
在进行溶出性能实验的时候，主要考虑的是温度和时间，此外还有预脱硅过程对铝土矿溶出率的不同影响。
（4）实验总结
本次实验的过程，主要是对铝土矿的预脱硅进行溶出实验的数据进行分析，大致可以得到下面几个结论。第一，铝土矿的预脱硅温度达到九十五摄氏度的时候，如果没有其他物质的干扰，就可以实现预脱硅的效果，而且其在实际过程中的保温时间可以达到六到八个小时。此外，在实验的过程中，还发现，除了上面提到的温度和时间，如果可以对时间和温度进行增加，结果适得其反，反而达不到理想的效果。第二，预脱硅温度下大部分硅己形成钠硅渣，减少了在溶出套管内的脱硅量，有助于延长套管换热器的运行周期。第三，预脱硅温度下三水铝石已大部分溶出，特别是预脱硅的前十五分钟到三十分钟，由于三水铝石溶出需要吸收热量，因此，要保证预脱硅的温度，需要向预脱硅流程中增加热量。第四，三水铝石型铝土矿的最佳溶出温度为140一145度，溶出液分子比为1.35一1.45，加热到溶出温度的三水铝石型铝土矿即便有了预脱硅流程，仍要增加保温脱硅时间，从而进一步的脱硅，保证溶出液的硅量指数，一般保温时间可以比直接溶出保温时间减少15一30分钟。
结束语
用三水铝石型铝土矿生产氧化铝，采用预脱硅溶出工艺有着直接溶出工艺不可比拟的优势。同时优化的三级自蒸发溶出技术运行也表明，该技术能量分配能力强，节能效果显著，便于实现自动控制。根据本文的试验研究分析和新设计的溶出工序工业运行数据表明：
（l）铝土矿的预脱硅温度达到95℃时就可以达到预脱硅的效果，预脱硅保温时间应在6一8小时。
（2）预脱硅温度下三水铝石已大部分溶出，特别是预脱硅的前15到30min，由于三水铝石溶出需要吸收热量，，因此，要保证预脱硅的温度，需要向预脱硅流程中增加热量。
（3）三水铝石型铝土矿的最佳溶出温度为140一145℃，溶出液分子比为1.35一1.45，加热到溶出温度的三水铝石型铝土矿即便有了预脱硅流程，仍要增加保温脱硅时间，从而进一步的脱硅，保证溶出液的硅量指数，一般保温时间可以比直接溶出保温时间减少15一30分钟。
（4）采用预脱硅溶出工艺可以大幅度的减少套管内的结疤速度，有效延长套管运行周期，较无预脱硅溶出套管的运行周期可以从30天延长到90天以上。
（5）采用三套管溶出器使单台设备的处理能力较单套管成倍的增加，使溶出工序设备进一步大型化，并为进一步提高自动控制水平奠定了基础。
（6）优化后的自蒸发系统有较强的能量分配能力，可以大幅度的提高热利用率，同时凝水闪蒸加热矿浆技术的应用也提高了凝水热能的回收率，新建溶出生产线较原有生产线汽耗降低10%左右。
总之，预脱硅溶出工艺的实施，为新建氧化铝生产线进一步降低蒸汽消耗，提高设备运转率，降低劳动强度等方面提供了可靠的借鉴。相信预脱硅溶出工艺将在氧化铝生产中发挥重要的作用。
参考文献
[1] 王志.预脱硅溶出工艺的研究与设计[D].西安建筑科技大学，2010.
[2] 沈王庆.煤系高岭土脱硅工艺与动力学的研究[D].安徽理工大学，2005.
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