1、 年第 期轻金属 收稿日期：低温拜耳法生产中提高叶滤机产能的措施蓝剑锋，丁星阳，杨群太，赵天相，王占领，陈少飞（广西华癉新材料有限公司，广西 防城港 ）摘要：针对进口三水铝石型铝土矿低温溶出的生产特性，分析了影响叶滤机产能的主要因素，并结合生产实践，通过降低粗液浮游物和粘度，适当控制石灰活性度并加精液活化，采用中等浓度液碱碱洗滤布，优化滤布选型及运行周期等措施，使叶滤机产能达到了设计要求，满足氧化铝生产满产稳产要求。关键词：低温溶出；粗液浮游物；粗液粘度；石灰活性度；碱洗浓度中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：，（，）：，：；拜耳法氧化铝生产的粗液中，还残留少量赤泥微粒以浮游物形式悬浮于溶
2、液中。如果不将这些浮游物去除，那么在晶种分解时会进入产品氧化铝中，影响产品质量 。目前氧化铝生产中的粗液精制基本上都用立式叶滤机作为过滤设备，它具有自动化程度高、产能大、占地面积小、工作周期短、快速卸饼等优点。精制过程实质上是一个固液分离（即过滤）过程，立式叶滤机主要由立式机筒和立式过滤机元件（滤叶）组成。过滤时，粗液被泵打入机筒内，在粗液泵提供的压力作用下，粗液通过滤袋成为精液，精液沿滤片导流进入集液管，最后进入机筒外部的精液总管；滤渣在滤袋外部形成滤饼。一个叶滤周期由进料、挂泥、正常过滤、卸泥反冲四个过程组成，每个周期通常设定为 分钟 。叶滤机结构简图见图。某公司 年 月两条低温溶出生产线
3、全部投产以后，叶滤机的产能就开始出现逐渐衰减现象，经常是 台叶滤机全开还不能满足氧化铝生产需求，单台通过量仅能达到 ，满足不了满产高产要求，导致叶滤机成为制约氧化铝生产的一个薄弱环节。为此，公司专门开展提高叶滤机产能攻关，经过操作实践，找出了主要问题并制定了改进措施。?图 叶滤机结构简图 降低粗液浮游物要保证立式叶滤机运行效能，必须对进料溶液的技术指标进行严格把控，以往的浮游物控制要求 蓝剑锋 等：低温拜耳法生产中提高叶滤机产能的措施 年第 期 ，但工业生产中用来检测粗液浮游物的滤纸的孔径为 ，粗液中铝针铁矿颗粒 ，很难通过现有的检测手段检测出来，即使化验检测浮游物 ，叶滤机的产能还有可能偏低
4、。为此，我们采用了更加精密的浊度仪进行检测，根据实践经验，粗液的浊度控制 ，不会对叶滤机产能造成明显影响。影响粗液浮游物含量的因素有：矿石组分、磨矿细度、稀释浆液固含及絮凝剂选型等。（）矿石组分企业所采用三水铝石型铝土矿的特点是氧化铁含量高：在 之间，溶出后赤泥的氧化铁含量更是高达 以上，从矿石化验结果可以看出：矿石中的氧化铁大约 是铝针铁矿（见表）。铝针铁矿是一种呈针状、粒度 的含铁矿物颗粒，在沉降分离中很难沉降，大部分会随着溢流带走，最后被阻挡在叶滤机滤布上，导致叶滤机过滤性能下降。在生产实践中，用矿石化验结果和单台叶滤机运行状况进行对比，从图 可看出，矿石中铝针铁矿含量在 之间对叶滤机产
5、能没有明显的影响，当铝针铁矿含量大于 时，叶滤机产能开始急剧下降，并随着含量增加，下降的幅度继续加大；同时矿石氧化铝含量低，其他的氧化铁、二氧化钛、氧化硅等杂质含量占比就高，这些杂质进入赤泥，导致赤泥量大，也会影响沉降效果。目前采取的措施是：一是通过不同品位的矿石混矿的方式，保证矿石中铝针铁矿含量低于 ；二是在絮凝剂选型上进行优化，并根据赤泥量来调整添加量。表 铝土矿的矿物组成物相组成三水铝石一水软铝铝针铁矿赤铁矿高岭石石英锐钛矿金红石含量?201918171615141312111010?/%130012120011001000900800700600?/(/)mh33456789图 铝针铁
6、矿含量与叶滤机产能流量关系图（）原矿浆细度原矿浆细度的控制必须要在一个稳定的合理范围内，矿浆细度过粗会使得赤泥沉速过快，过早带走絮凝剂，导致细颗粒无法成团沉降；矿浆细度过细导致赤泥沉降效果差，溢流浮游物含量高。所以，在原矿浆细度控制上要避免过粗或过细的两极分化现象，经过实践摸索，原矿浆细度控制 筛上 ，有利于改善沉降分离的效果。（）稀释浆液固含赤泥浆液固含是沉降分离和洗涤过程中的重要控制指标。固含即单位体积中固体的含量。从表 可以看出同一种赤泥浆液，固含高，则赤泥的沉降速度慢、压缩泥量多；固含低，赤泥的沉降速快、压缩泥量少。但也不能过低，如果赤泥浆液固含过低，赤泥粒子很难互相聚结成絮团，沉降速
7、度也有可能减小。根据实践控制经验：稀释浆液固含控制在 最佳。表 稀释浆液絮凝剂沉速试验试验样品矿浆固含 絮凝剂量 沉速 压缩量 稀释矿浆 稀释矿浆 稀释矿浆 稀释矿浆 无明显沉速（）絮凝剂的选型在处理三水铝石型铝土矿副产的赤泥时，由于进口矿中铁含量偏高，赤泥中带入了很多未反应的铝针铁矿，其在铝酸钠溶液中具有高分散性、比表面积大的特点，从而降低赤泥的沉降速度和压缩速度。现在处理进口矿赤泥的较为成熟的絮凝剂为含氧肟酸功能团的絮凝剂。这类絮凝剂引入了 官能团，氧肟酸能与铁离子形成一定结构配位化合物，对铁氧化物具有良好的捕捉性能。在碱性情况下，溶出料浆中的 与氧肟酸作用生成碱式盐氧肟酸高铁沉淀。含氧肟
8、酸功能团絮凝剂由于多点、多种作用力下，使得吸附形成的絮团较稳定，即有架桥絮凝剂作用，又起到螯合吸附矿粒的作用，可以有效 年第 期轻金属 的处理进口矿赤泥矿浆 。公司 年之前分离沉降槽使用聚丙烯酰胺类絮凝剂，单台叶滤机通过量只能达到 ，年 月分离沉降槽改用氧肟酸型絮凝剂后，叶滤机的产能得到明显的改善，从图 、图 可以看出，单台叶滤机通过量提升到 。1400120010008006004002000?/(?/)m?h3048121620242832364044?/min图 改进前叶滤机周期流量曲线?1400120010008006004002000?/(?/)m?h3048121620242832
9、364044?/min图 改进后叶滤机周期流量曲线 控制粗液的粘度粗液中除了浮游物会影响叶滤效能外，溶液的粘度也有影响，溶液的粘度越大，越难过滤，通过量越少。影响粘度的因素有粗液苛性碱浓度、温度、絮凝剂添加量、有机物及碳碱含量等 ，其中苛性碱浓度和絮凝剂添加量，对溶液粘度影响最大。（）粗液苛性碱浓度铝酸钠溶液的苛性碱浓度对其粘度影响较大，当溶液的苛性比值一定时，溶液的粘度随 和 浓度的升高而增大。当 浓度一定，苛性比升高，浓度升高，铝酸钠溶液粘度升高；溶液浓度提高，粘度增大，赤泥的沉降速度减小。实际生产中控制粗液 浓度 ，比较有利于提高叶滤机通过能力，又不致系统浓度过低。（）分离槽温度温度越高
10、，溶液的粘度就越小，越有利于过滤；反之，温度越低，溶液的粘度越大，通过过滤通道的阻力增大，得到的精液量减少，产能降低，实际生产中要求分离槽温度 。（）絮凝剂添加量絮凝剂主要用于促进矿浆液固分离，粗液中会含有部分絮凝剂，絮凝剂多，粗液粘度会增加，导致叶滤机压力升高。排查絮凝剂添加情况首先检查粗液是否有扯丝现象，如发现扯丝现象及时降低絮凝剂用量，实际生产中每班做絮凝剂沉速试验，根据试验结果微调絮凝剂添加量，做到精准添加。（）有机物及碳碱含量铝土矿，尤其是三水铝石矿和一水软铝石矿中常常含有万分之几至千分之几的有机物，三水铝石型铝土矿中有机碳通常在 。这些有机物可以分为腐殖酸和沥青两大类，沥青实际不溶
11、解于碱溶液，全部随同赤泥排出；腐殖酸类有机物是铝酸钠溶液有机物的主要来源 。有机含量高会导致粘度增大，碳碱含量高，全碱浓度高，也会增大粘度。目前清除铝酸钠溶液中的有机物的方法主要有湿法氧化、降温结晶等。目前公司采用向蒸发母液中添加草酸钠晶种析出法能起到很好效果，在排出草酸钠的同时，也能排出一部分碳碱，精液的草酸盐含量控制在 以下，这个浓度不会对叶滤机产能造成影响。改善石灰乳的质量（活性度）及活化添加石灰乳的作用是：石灰乳的主要成分是 （），当石灰乳加入铝酸钠溶液中，（）能与铝酸钠溶液反应生成多种水合铝酸钙，其中 最稳定，其反应式为：（）（）。六水铝酸三钙 是一种晶格为正四方体的物质，挂泥过程中
12、在滤布上不断积累，形成疏松、多孔的过滤层，同时阻挡粗液中的浮游物，从而达到帮助过滤的效果 。但是，随铝酸钠溶液成分以及反应条件的不同，会发生副反应生成多种中间产物（例如单碳酸铝钙 （）和 半 碳 酸 铝 钙 （），），影响单碳酸铝钙、碳酸铝钙的含量因素有：比值、合成温度，以及石灰活性度等，其中石灰活性度尤为显著，通过对活性度为 和 两种石灰乳做粒径分析发现石灰活性度越高，石灰乳晶粒越细，这些未 蓝剑锋 等：低温拜耳法生产中提高叶滤机产能的措施 年第 期充分长大的碳酸铝钙呈片状结构，晶粒较细，含量多时，很难在叶滤机滤布表明形成疏松多孔的助滤层。为了得到颗粒较大的六水铝酸三钙，目前采取的方式是：改
13、用活性度为 的石灰，向石灰乳槽按 比列添加精液进行充分混合，并停留 ，让石灰乳中的氢氧化钙和铝酸钠溶液中的铝酸钠有充分的反应时间。叶滤机的定期碱洗叶滤机滤布上的滤饼，运行一段时间会逐渐形成板结，粘在滤布上卸不下来，严重影响过滤效果。因此，叶滤机每运行 天需要进行一次滤布碱洗，恢复滤布再生能力，之前采用碱浓度为 的高浓度化清液进行碱洗，碱洗效果不佳，且高浓度的液碱容易造成管道、设备焊缝发生碱脆。为了验证叶滤机滤布的最佳碱洗浓度，攻关团队人员在化验室做了一次滤布浸泡试验，取 块同等重量的叶滤机滤布加入不同浓度的碱液中，并在 水浴槽中保温浸泡 小时，然后取浸泡液检测浮游物含量，从表可以看出，和 中等
14、浓度浸泡液的浮游含量最高，分别为 和 ，而 高浓度浸泡液和 低浓度浸泡液的浮游含量分别为 和 ，从而得到叶滤机滤布的最佳碱洗浓度为 。表 叶滤机滤布浸泡液浮游物化验结果浸泡碱浓度（）浸泡时间 浸泡液浮游物 优化滤布选型及运行周期立式叶滤机效能与滤布性能密切相关，一台 立式叶滤机，其正常的通过量在 左右。过滤速度在工作压力稳定下与滤布的性能分不开，高质量的滤布透气量好，过滤速度快。滤布根据溶液的性质和工艺质量指标的要求，以及经济效益、货源情况等进行选择，目前工业上主要采用工业绸、丙纶滤布，透光度为 ，既能保证通过效果，又不会影响精液质量。根据滤布的使用时间选择叶滤机的运行周期：换布后的前期，新布
15、的透气性好，选择 分钟长周期运行；到中后期，由于结疤的原因滤布的透气性变差，逐渐降至 分钟的短周期运行。结 论在低温拜耳法生产中，提高叶滤机产能的措施包括：（）降低粗液浮游物含量：采用矿石混矿方式来保证矿石中铝针铁矿含量低于 ；原矿浆细度按 筛上 中线控制；稀释浆液固含控制在 ；分离沉降槽使用氧肟酸型絮凝剂。（）控制粗液粘度：粗液 浓度按 控制；分离沉降槽温度 ；通过沉速试验做到精准添加絮凝剂，避免过量；采用向蒸发母液中添加草酸钠晶种析出法，持续排除系统中的有机物和碳碱。（）采用活性度为 的石灰，并加精液混合活化 小时以上。（）采用碱洗浓度为 的化清液定期碱洗滤布。（）选用透光度 的丙纶滤布，并根据滤布的使用时间调整叶滤机的运行周期。参考文献：杨重愚氧化铝生产工艺学 北京：冶金工业出版社，毕诗文氧化铝生产工艺 北京：化工工业出版社，付高峰，程涛，等氧化铝生产知识问答 北京：冶金工业出版社，广西华癉沉降絮凝剂选型试验报告 防城港：广西华癉新材料有限公司，瞿向东，刘保伟 全自动高效立式叶滤机在铝酸钠溶液过滤中的应用 轻金属，（）：潘明亮，方正 拜耳法助滤剂研制 轻金属，（）：王其观，胡惠萍，等 含氧肟酸基团絮凝剂的合成及其对赤泥的沉降效果 轻金属，（）：，：（责任编辑葛 辉）
