改善氧化铝生产流程中碳酸钠结晶变性的方法
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【分类号】：TF821
摘要：氧化铝生产流程中碳酸钠结晶变性的现象以及对其机理进行研究的基础上，提出了改善氧化铝生产流程中碳酸钠结晶变性的方法。关键词：碳酸钠；结晶变性；方法
氧化铝生产流程中碳酸钠结晶变性的现象可归纳为：铝酸钠溶液的粗液、蒸发原液及蒸发母液呈黑褐色，并带有油亮色彩，粘度较大；蒸发过程碳酸碱浓度增高，饱和度增大，但结晶析出困难；蒸发过程浓度增大（浓度也增高），出料温度降低，均有利于的溶解度降低，但生Na2OKNa2OT Na2OC产过程 Na2OC的结晶析出，仍然十分困难，且析出量也减少；析出的Na2OC结晶，晶粒发亮板结，颜色为黄褐色，与正常生产中析出的Na2OC结晶状况和颜色迥然相异；Na2OC结晶变粗、结块。而溶液中的有机物、二氧化硅、硫酸钠、微量杂质五氧化二钒等是影响蒸发过程碳酸钠结晶变性的主要因素。碳酸钠结晶变性的机理是上述引起碳酸钠结晶变性的各种物质在蒸发过程中细化碳酸钠结晶晶粒，阻碍晶体长大及结晶析出，造成碳酸钠结晶体在物理性质和化学成分上的异常，表现出蒸发过程的碳酸钠结晶变性。
长期的氧化铝生产实践证明，发生Na2CO3结晶变性是可以避免的。经过对Na2OC结晶变性机理的研究，可从以下几个方面来改善解决该技术问题。
一、对进入生产流程的矿源严格把关通过生产现场调研，并对其现象和结果进行分析，可以断定造成目前氧化铝生产流程中碳酸钠结晶变性的主要原由来自矿源。作铝土矿原料进入生产流程，而这些矿体本身所含杂质成分复杂，有机碳、有机物、硫及各种微量元素杂质充斥其中，如果这些原料和杂质进入拜耳法生产系统，则带来的影响和危害极大。将铝土矿用于拜耳法溶原料，必须进行矿石的预处理（采用焙烧法先将有机质等烧掉）或在溶出前特别是在溶出后对溶液进行去除有机碳等杂质的处理，严格控制进入拜耳系统铝矿和其他原料含硫量
二、提高蒸发原液的硅量指数
溶液蒸发时，其中的SiO2细化Na2OC结晶晶粒，使晶粒为黄褐色并产生板结变硬现象。实践证明，Na2OC结晶板结时，蒸发母液中的SiO2含量比正常时高0.3%.提高蒸发原液的硅量指数，是改善Na2OC结晶变性的技术措施之一。对拜耳、沉降系统进行添加石灰乳脱硅试验2，以提高溶出浆液和粗、的硅量指数，其A/S可以大于300以上，从而缓解了溶液中SiO2含量偏高对母液蒸发时碳酸钠结晶变性造成的不良影响。提高溶液的硅量指数，还可以采用氧化剂去除SiO2的方法。铝酸钠溶液中的SiO2随氧化剂添加量的增加而减少，加漂白粉时，溶液脱硅最彻底，用漂白粉作氧化剂还能降低碱损，这是因为鲕绿泥石分解时，不生成含水铝代硅酸盐，而主要生成水化石榴石的缘故。目前在生产中采用添加石灰乳是简易而可行的方法。可以在拜耳―――沉降系统添加石灰乳，进一步提高溶液的硅量指数。保证溶出液的硅量指数>300；从生产现场资料统计中知道未出现Na2OC结晶变性时，一的硅量指数在340-356之间。
三、消除有机物对Na2OC结晶变性的影响
有机物是蒸发过程中造成Na2OC结晶变性危害最大的杂质，它不仅细化晶体，而且能吸附于晶体表面，使晶粒粘结，阻碍晶体的长大；另外，还会增大溶液粘度，妨碍结晶过程，使蒸发母液的沉降和分离变得十分困难。清除铝酸钠溶液中的有机物可用如下方法：
1、尽量避免含有机物的黑铝土矿、灰铝土矿等进入拜耳流程系统，此类矿可供烧结法系统作原料。
2、往蒸发母液中添加石灰（也可在拜耳沉降系统添加）进行吸附，有机碳可降低。
3、用氧化剂（漂白粉），采用KMnO4和漂白粉净化铝酸钠溶液，除去有机物特别有效。在所采用的氧化剂中，漂白粉和硝酸钠是最适用且比较便宜的。
4、加铝土矿焙解循环母液：将循环母液与细粒氢氧化铝混合，最后磨细的铝土矿作为苛化的混合剂。
在流化塔中分解草酸盐―有机质的混合物：试验证明未蒸发循环溶液加晶种连续分解草酸钠的方法，由于伴随分解出来的高分子量有机物有抑制草酸盐晶种的作用，使操作颇为困难。因此，为了在合理的时间内很好的分解，需要大量细粒草酸钠另外，细粒草酸钠晶种在流化塔中是很难处理的，要获得澄清的溢流，循环溶液在塔中向上流动的最大速度不能超过6cm/h.
在有填料的细流喷淋塔中分解草酸盐：是对“草酸钠塔”工艺的重大改革，将只经过稍微浓缩的循环溶液用细流喷淋法喷到钢屑填料层上。分解的临界饱和度，就愈容易引起分解，并且需添加的不稳定剂量也愈少。
从饱和蒸发循环溶液中分解拜耳有机物：此方法包括两个方面：①选择好蒸发结晶阶段适当的温度范围；②循环溶液在蒸发前先行化学处理。分解的有机物大约含有30%草酸钠，相当于溶液中的草酸盐基本上完全除净，其余70%分解的碳则是带色的腐殖质有机物。
四、消除微量元素杂质对Na2OC结晶变性的影响
进入氧化铝生产流程的微量元素，不同程度地影响着Na2OC结晶析出过程，它们虽然量少，但会造成吸附、晶粒细化、晶核分散等不良影响，甚至生成一些复盐夹杂在Na2OC结晶中，使Na2OC结晶不能很好成长和长大析出，同时产生结晶细小、结块等症状。往母液中添加石灰可以除去硅、磷、钒及砷等一系列杂质，并可达到相当高的沉淀率。其适宜的作业条件为：母液中每摩尔配入一摩尔有效CaO，温度85-95，搅拌2h，这是一种很有效的方法。
另外，用冷却结晶法从铝酸钠溶液中析出钒酸钠结晶时，添加重金属硫化物能加速这一过程，并且可清除溶液中很多杂质。用粒度很细的含水铝酸钙可将母液中几乎全部的钒和磷除去，这一方法是基于吸附作用。
五、采取应急措施，稳定生产过程技术条件
氧化铝生产中，工艺流程是闭路循环的，物料溶液贯穿整个流程，一个环节出现问题，必然牵动全局。如Na2OC结晶变性问题一旦发生，不可能去治理处置影响Na2OC结晶变性所涉及的各个生产环节。为了稳定生产，此时应着重对蒸发工序作技术上的应急处理，即1.先将变性Na2OC结晶结块回收，增加沉降能力，以减少变性Na2OC的停留时间；2.增强过滤的真空吸附率；3.改造蒸发母液的过滤设备和装置，并将沉降过滤母液进一步除杂，以保持生产中碱的平衡，最终保证整个生产的正常进行。