降低外排赤泥A/S方法的探讨

[摘 要]近年来，随着矿石品位的不断降低，氧化铝生产中的赤泥产量不断加大，而拜耳法外排赤泥A/S偏高带来了较大的氧化铝损失，致使矿耗增加，影响氧化铝生产成本。探讨如何降低外排A/S，对氧化铝生产成本控制意义重大。

[关键词]外排A/S；水解组成；影响因素；方法探讨

中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0008-01

1 生产现状

河南中美铝业有限公司采用拜耳法生产氧化铝，近年来随着矿石品位的不断下降，我公司生产氧化铝过程中产出的赤泥量逐渐增大，引起了较大的氧化铝外排损失，降低外排赤泥A/S，提高氧化铝净溶出率对我厂降本增效工作意义重大。我公司工艺流程图如下：

我公司沉降车间共有四次洗涤，沉降槽中分离、一洗、二洗沉降槽采用的是大型平底沉降槽（Φ42×7m），三洗、四洗沉降槽采用的是深锥沉降槽（Φ20×20m），所有槽子都较大，整个沉降洗涤过程中存在较大的氧化铝水解损失，这使氧化铝净溶出率偏低。下表为2010年至2013年我公司溶赤A/S及外排A/S情况，由统计可知我公司近年来虽然赤泥A/S不断降低，但净溶出率也是下降趋势，降低外排A/S十分必要。

2 现状分析

以中美铝业2013年生产情况为例。

2.1 外排A/S重要性

2013年矿石消耗1034745吨，石灰消耗146368吨，入磨矿石A/S为5.54，入磨矿石SiO2含量11.30%，石灰SiO2含量3.23%，外排A/S为1.28。若外排A/S减少0.01，一年Al2O3少排出量为：（1034745×11.30%+146368×3.23%）×（1.28-1.27）=1216吨。即可认为：外排A/S每降0.01，每月少排出101吨氧化铝。

2.2 沉降Al2O3水解组成分析

2013年溶赤A/S为1.183，外排A/S为1.279，水解损失为净溶出率与溶出率的差值，用A/S变化可表示为外排A/S与溶赤A/S差值，即为0.096。沉降车间流程为：将溶出车间送来的稀释矿浆采用沉降槽添加絮凝剂后进行液固分离和四次反向洗涤，分离后的粗液送往叶滤机进行精制，四次洗涤后的赤泥经过压滤机过滤使水份达到要求后外排，洗液加入溶出矿浆对矿浆进行稀释。

2.2.1 溶出矿浆在稀释、分离段发生的水解

溶出矿浆经过添加洗液进入分离沉降槽，分离沉降槽进行液固分离，分离出的底流中固相赤泥即为分离底流赤泥。由于溶出矿浆添加洗液后，物料浓度降低，铝酸钠溶液会在稀释前槽、稀释后槽、分离沉降槽中进行进一步脱硅，生成钠硅渣（Na2O・Al2O3・xSiO2・nH2O），此阶段由于洗液对矿浆进行冷却、稀释，同样伴随着水解损失，生成Al（OH）3。统计2013年溶赤A/S与分赤A/S[1]：

由统计可知，2013年溶赤A/S为1.183，而分赤A/S为1.177，分赤A/S较溶赤A/S低0.006，溶赤至分赤阶段脱硅生成的钠硅渣A/S较小，接近1.0，而水解损失明显较小，正常生产时可忽略不计。

2.2.2 分离底流在洗涤沉降段发生的水解

沉降系统中进入的物料有分离底流、叶滤机滤饼、蒸发苛化渣、镓车间污水、沉降系统机封水、洗涤热水、压滤机滤液。

叶滤机滤饼、蒸发苛化渣中均含有有效钙[Ca（OH）2]，会与铝酸钠溶液反应生成水化石榴石[3CaO・Al2O3・xSiO2・（6-2x）H2O]、水合铝酸钙（3CaO・Al2O3・6H2O），水化石榴石中当x=0时即为水合铝酸钙，所以这两种物质可统一用水化石榴石表示，滤饼与苛化渣中A/S均为4.0左右，可知水化石榴石中x=0.425。

分离底流进行四次洗涤，随着物料温度、浓度降低，铝酸钠溶液会脱硅生成钠硅渣、水解生成Al（OH）3。洗涤过程中脱硅反应较少，水解反应较多，大部分产物为Al（OH）3。

3 外排A/S影响因素分析

3.1 溶出矿浆影响

溶出矿浆对外排A/S影响最大的是溶赤A/S，溶赤A/S的高低是影响外排A/S的根本原因，溶赤A/S越低，外排A/S才会越低。其次是溶出矿浆αk（铝酸钠溶液中苛性碱与氧化铝的摩尔比），溶出矿浆αk越低，物料冷却、稀释后越容易发生水解，外排A/S升高。最后是溶出浆液中仍会含有部份游离的Ca（OH）2，其量随石灰添加量增加而增加，溶出浆液中游离Ca（OH）2的存在，会在溶出浆液稀释搅拌过程中反应生成水合铝酸钙、水化石榴石[2]。

3.2 沉降槽温度、浓度影响

拜耳法赤泥的分离和洗涤过程中，温度的降低使铝酸钠溶液自发分解，溶出矿浆温度135℃，添加洗液后降低到105℃，洗涤时只有85-95℃。通过上述分赤A/S与溶赤A/S对比可知铝酸钠溶液的水解均发生在洗涤沉降槽。我公司沉降洗涤系统中进入的物料有分离底流、叶滤机滤饼、蒸发苛化渣、镓车间污水、沉降系统机封水、洗涤热水、压滤机滤液。各种物料温度、流量如下：

各种不同温度物料的进入使沉降系统温度降低，产生Al（OH）3水解损失。表征水解的速度可以进行如下实验：同时取4个一洗底流样、4个一洗溢流样，放在90℃恒温烘箱中，每隔4个小时做一次液相全分析，可得出一洗底流、溢流中Al（OH）3的水解速度。

4 结论

本文通过研究我公司外排A/S的影响因素，讨论降低水解损失的措施，逐步对影响外排A/S的因素进行改进，如降低溶赤A/S、提高沉降槽温度、改冷物料流程、沉降洗涤槽低液量泥量操作、降低分离底流L/S，使我公司外排A/S由2013年的1.279下降为1.198，共下降0.081，每月减少820吨外排氧化铝损失，取得了较好的经济效益。

目前我公司外排A/S仍有继续降低的空间，研究方向为减少进入沉降洗涤系统的高浓度物料量、Ca（OH）2量，稳定沉降系统操作。

参考文献

[1] 河南中美铝业有限公司.2013年生产技术年报.2013年.

[2] 赵福辉，芦东.拜耳法外排赤泥铝硅比升高原因及抑制措施的探讨.世界有色金属，2002年第二期.

作者简介

程孝龙，男，学士学位，助理工程师，从事氧化铝制取相关研究工作。

张海涛，男，学士学位，工程师，氧化铝制取技师，从事氧化铝制取相关研究工作。