活性氧化铝的生产方法简介

活性氧化铝的生产方法简介（通用8篇）

篇1：活性氧化铝的生产方法简介

活性氧化铝的生产方法

活性氧化铝采用先进的成型技术制成，具有比表面积稳定、抗压强度好、磨耗低，孔结构适宜、杂质含量低、活性组分浸渍特性好等特点，并可根据用户要求，采用不同的工艺条件、调整物化性能生产不同晶相、不同孔径、不同助粉含量的催化剂载体，广泛用于石油化工、加氢脱硫、低变等催化剂载体。

变压吸附剂产品纯度高，一般可在室温和不高的压力下工作，节能经济。设备简单，操作、维护简便。连续循环操作，可完全达到自动化。利用这种特性采用变压吸附法进行氧、氮分离。

活性氧化铝干燥剂是一种具有多孔性高分散度的固体物料，有很大的比表面积，既有良好的吸附性能，又有良好的耐压、耐磨损和耐热性能，因而，被广泛地用作高效吸附剂、干燥剂以及各种反应的催化剂载体。

活性氧化铝球生产方法，涉及化学品氧化铝生产工艺，该方法以氢氧化铝为原料经粉碎、快速脱水、制粒、水化、活化焙烧、筛分包装等工序，主要的技术特点是，在上述快速脱水工序，闪速焙烧炉的入口温度为850－950℃，其出口温度控制在430－490℃，在制粒工序所用粘结剂的配方为100份水、8－12份碳酸氢铵、6－10份碳酸钠、40－60份ρ氧化铝，在料球的水化工序，料球水化处理后再用蒸气水化，温度为90－100℃，时间4－6小时，所述活化焙烧工序，其焙烧温度为390－430℃，焙烧时间30－40分钟。采用本发明工艺方法制出的活性氧化铝球，其比表面达280m＃＋〔2〕／g以上，广泛应用于石油化学工业，特别在净化乙烯、丁烯等化工原料时吸附净化效果很好，同时能有效防止丁烯单体发生异构化反应。

氢氧化铝为原料经粉碎、快速脱水、制粒、水化、活化焙烧、筛分包装等工序，主要的技术特点是，在上述快速脱水工序，闪速焙烧炉的入口温度为850-950℃，其出口温度控制在430-490℃，在制粒工序所用粘结剂的配方为100份水、8-12份碳酸氢铵、6-10份碳酸钠、40-60份ρ氧化铝，在料球的水化工序，料球水化处理后再用蒸气水化，温度为90-100℃，时间4-6小时，所述活化焙烧工序，其焙烧温度为390-430℃，焙烧时间30-40分钟。采用本发明工艺方法制出的活性氧化铝球，其比表面达280m，精密过滤器

γ型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶．其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中．γ型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或强碱溶液，将它加热至1200℃就全部转化为α型氧化铝．γ型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强．工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好．在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二磷，使用后在175℃以下加热6-8h还能再生重复使用．

篇2：活性氧化铝的生产方法简介

兰军,吴贤熙,解元承,马黎,刘彬彬

(贵州大学化学工程学院,贵州贵阳 550003)摘 要:介绍了硫在铝土矿中存在的形态、硫及其化合物对生产工艺、产品氧化铝质量的影响。对浮选法、碱性铝

酸盐溶液浮选法,电位调控浮选法、碱石灰烧结法以及添加脱硫剂的氧化铝湿法除硫等几种脱硫方法的主要优缺

点作了简要评述,详述了氢氧化钡、铝酸钡、氧化钙脱硫剂湿法脱硫的原理及其特点。关键词:铝土矿;硫;脱硫方法

中图分类号:O 613.51;O 614.3 + 文献标识码:A

文章编号: 16710446进入溶液,约占全部硫含量的90% ～94% ,其余为S2O2的含量不断变化,且变化范围大,据资料[ 6 ]报道,当铝酸钠溶液中S22x)H2O而减少NaOH的损失,既有利于硫的化合物排除,又可促进针铁矿的裂解提高Al2O3 的溶出率,并加速针铁矿向磁铁矿转化,改善赤泥的沉降性能;既能减缓结疤,又有利于赤泥综合利用等等[ 19 ]。但也存在某些缺点,如Al2O3 溶 出率较低,附液损失较大等。2.5 碱石灰烧结法[ 4, 20 ]

篇3：活性氧化铝的生产方法简介

为减少设备结垢对生产的危害,人们一直在研究设备结垢的防治方法。本文主要就设备结垢的组成、形成以及如何防止设备结垢、设备结垢的清除等方面做一些概述。

一、氧化铝设备结垢的组成

不同的工序,设备结垢的组成是不一样的。对各个工序的设备结垢进行物相分析,得出的结果如表1。

从表1可看出:氧化铝生产设备结垢的主要成分是含水铝硅酸钠。

二、设备结垢的形成

氧化铝设备结垢的形成与铝土矿中各成分在溶出过程中的行为有着密切的关系。

铝土矿除含主要成分一水或三水铝石外,还含含硅矿物、铁矿石、含钛矿物等杂质。在氧化铝生产中,随着一水或三水铝石的溶出,铝土矿中其它成份也以各种形式进入溶液中:1)各种形式的含硅矿物与苛性钠反应,都生成硅酸钠进入溶液,再与溶液中的铝酸钠反应,生成含水铝硅酸钠沉淀,这些含水铝硅酸钠,一部分附着于设备表面形成结垢,另一部分则经沉降分离,随赤泥排除厂外;虽然绝大部分含硅矿物在溶出时已成为含水铝硅酸钠析出,残留在溶液中的SiO2仍然是饱和的、不稳定的,这是溶出以后各工序设备结垢的主要原因。2)铁矿物在铝土矿中主要以针铁矿和赤铁矿形式存在,它们一般很少与苛性钠反应,直接沉降分离。3)含钛矿物在铝土矿中含量极小,一般不超过3%,在150～250。C,苛性钠100～400g/1条件下,TiO2与苛性钠反应,生成水合钛酸钠Na2O·3TiO2·2H2O,该物质易发生水解,残留部分为Na2O·6TiO2沉淀,成为设备结垢的一部分。

三、防止或减缓设备结垢的方法

由于结垢的生成分两步:1)晶体析出,2)析出的晶体附着在设备内壁。所以防止或减缓设备结垢的方法大都基于两个原则:1)减少料浆中沉淀的生成量,对溶液和料浆进行深度预脱硅和脱钛。2)把沉淀物的结晶区从设备的表面移到溶液中去,降低设备表面和溶液接触区内待结晶物质的过饱和度。

方法一、通过使料浆在管道内多次循环或提高搅拌强度的办法,增加料浆运动的线速度。实践证明,增加流速会降低结垢的生成速度;但若速度太大,则会增加对设备的磨损,一般以1～2m/s为宜。

方法二、使用抗粘附材料做大型设备或管道的内表面涂层,降低结垢的生成速度。对热交换设备而言,因为所有的涂层都会明显降低传热能力,所以换热表面允许的涂层除具有抗粘性能外,还必须具有相当高的导热性能。

方法三、添加预防结垢生成的化学添加剂。在氧化铝生产中,往料浆中添加石灰,既可脱硅,又可脱钛。

方法四、用磁场对料浆进行预处理。实验结果表明:1)经磁场处理过的物料,与设备内壁的结合力明显降低。2)只有当磁场呈脉冲或交变状态时,才能对物料的性质和结晶过程的速度发生影响。3)磁处理的效果随磁场强度的增大而增大。

方法五、用电场对料浆进行预处理。1)原理:结晶体都带有表面电荷,电场的作用能使这些电荷的排布发生变化,从而影响结垢的生成。2)效果:电场能使含水铝硅酸钠的生成温度降低,结晶的比表面积增大,从而使结垢变得稀松。3)注意:在任何情况下,对被处理的设备以及与其连接的导管和管路,都必须进行电绝缘处理。

方法六、用超声波预处理生料浆。1)原理在超声波的作用下,结垢晶体出现共振,从而破裂,从设备表面脱落下来。2)效果:在工业条件下加热生料浆,超声波能使结垢减少二分之一。3)注意:超声波振荡的强度会在金属中衰减,因而必须把超声波振荡直接送到目标设备的表面。

四、设备结垢的清除方法

方法一、机械法:用人工或机械将沉淀物破坏,再用水将打碎的沉淀物彻底清除干净。

方法二、热法:将结垢的设备逐渐加热到300～400℃,然后突然冷却,由于设备内壁和结垢层的热膨胀系数不同,结垢层从设备内壁脱落。

方法三、流体动力学法:用特制高压水枪喷射出高压水流,冲击结垢层,使结垢层从设备内壁脱落。

方法四、化学法:1)分碱法和酸法两种,也就是通常所说的碱煮和酸洗。2)酸洗适用于溶出器和蒸发器等热交换器结垢的清理,碱法主要用于分解工序设备结垢的清理。3)注意事项:A.酸、碱两法处理结垢的适宜厚度为1～1.5mm。B.最合适酸为5～10%的硫酸、盐酸。C.为防止设备本身被酸腐蚀,在酸洗的同时,必须加合适的抑制剂。D.用碱法清理分解工序设备结垢时,亦需注意设备本身被碱腐蚀。

参考文献

篇4：活性氧化铝的生产方法简介

我国年产秸秆6亿吨左右，除了少部分秸秆做烧柴和牲畜饲料外，剩余的大部分都付之一炬。焚烧秸秆不仅浪费资源，还严重污染环境。如果自己用秸秆和酵素菌种生产生物活性有机肥，则不仅可以大幅度节约种植农作物的生产成本，改善土壤，增加肥力，克服连作障碍，减轻病虫害，增强抗旱能力，而且能使各种蔬菜、瓜类、水果增产15%～20%，使棉花、油菜、水稻、玉米等增产10%左右。

生产生物活性有机肥的方法：配料比：生产1吨生物有机肥需要各种秸秆900公斤、人畜粪或饼肥100公斤、酵素菌种3公斤。堆制程序：先将秸秆平摊在水泥地面上（或铺在农膜上面），厚度30～40厘米，再往秸秆上均匀喷水，反复喷，以喷透为度，或在堰塘池内将秸秆浸湿1小时再捞上来。将人畜粪或饼肥与酵素菌种拌均，逐层均匀地撒在浸湿的秸秆上。经多层堆积，使秸秆达到高2米、宽3米，呈馒头形。堆时不能压实，要保持透气性。堆后用编织袋或条花布盖好（不用薄膜盖），以防水分蒸发和阳光照射。在堆的中间打很多孔，插一个温度计。翻堆：成堆后，夏季4天、春秋季6天、冬季8天后，堆温可升到50℃以上，这时进行第一次翻堆。共需翻堆4次，约半个月就生产好了。在生产过程中应注意以下四个环节：1.温度：堆温以保持60～65℃为宜，不能超过70℃。降温用散堆方法，以免杀死酵素菌。2.湿度：春、秋季料的湿度保持在55%左右，夏季60%左右，以用手握料时指间有水而不滴水为度。适当的湿度能避免“烧白”。否则，会造成养分损失，导致堆肥失败。3.颜色：成功的堆肥呈黄褐色或黑褐色。如出现白色、有酸臭味，则是水分不足所致。4.气味：正常情况下，第一、二次翻堆时有酒香味。发酵好后，一般无异味。保管：自己生产好的生物有机肥暂时不用时，不要放在外面被太阳晒干，否则会杀死大量有益微生物。要放在阴凉干燥处阴干，装在塑料袋内备用。

生物有机肥施用方法：将50%发酵好的生物活性有机肥与50%的土混合，制成营养钵育棉花、蔬菜、果木苗很好；如作为各种农作物如棉花、蔬菜、瓜果的基肥、穴肥，施用量每667平方米100～200公斤。生物有机肥与各种化肥拌用时，要现拌现用，以免损害有益微生物。生产成本每667平方米10元左右，可增收上百元，减少化肥用量20%左右。比自己到市场上购买的生物有机复合肥便宜90%以上。（湖南省常德市药用真菌研究所 马永春 邮编：415000）

篇5：氧化铝生产实习

学院：材料科学与工程学院

班级：金属10-1班

实习时间：2013.9.6--2013.9.18

实习地点：河南焦作中州分公司

一、前言

金秋时节，这是个收获的季节！作为祖国的未来，我们也不能闲着，也要不断地收获，俗话说教学与实践相结合才能学到真本领，所以，带着这份憧憬，我们去到了位于河南的中国铝业中州分公司进行实习，希望在这里能学到课堂上没有的专业知识，和看到未来事业发展的方向。

二、实习背景

2013年9月6日，在亓老师的带领下我们来到了河南焦作这块富饶的土地，这里拥有丰富的煤、铝矿石、地下水等各种资源，这里的人能吃苦耐劳、坚强勇敢，从此中州铝厂便在这块肥沃的土地扎根发芽，创造了一个个奇迹为国家和人民带来了巨大的经济效益。

三、公司简介

中国铝业股份有限公司中州分公司是中国铝业股份有限公司下属氧化铝生产厂之一，是我国铝工业产业政策规划优先发展铝工业基地的重点区域和首批循环经济试点企业。中州分公司现有员工6525人，氧化铝年产能281万吨，拥有1.08亿吨国内矿石资源储备。主要产品为冶金级氧化铝和化学品氧化铝，其中，化学品氧化铝已形成高白、干白、细白三大系列十几种产品，年生产规模28万吨，产品广泛应用于冶金、建材、阻燃、陶瓷、玻璃、牙膏、医药等行业。在企业发展过程中，中州分公司坚持科技兴企战略，大量采用国际、国内先进生产工艺，在生产过程中实施“产学研”相结合，先后取得科技成果200余项，科技创新贡献率超过40%，使公司生产工艺水平及产品产量、质量实现跨越式提高。其中，拥有自主知识产权的“强化烧结法”、“选矿拜耳法”生产氧化铝新工艺属国际首创或世界领先。强化烧结法生产氧化铝新工艺可以使烧结法系统产能提高35％，该工艺获专利方面唯一由中国政府组织评选的最高奖——中国专利金奖；选矿拜耳法生产氧化铝新工艺是国家“九五”重点科技攻关成果，该技术具有生产能耗降低50%、资源服务年限延长3倍的优势，可以使占河南省绝大多数的中低品位铝土矿资源得到充分利用，选矿拜耳法生产线荣获“国家高技术产业化示范工程”荣誉称号；“后加矿增浓溶出”技术成功嫁接选矿拜耳法生产线，利用现有国内一水硬铝石高温高压溶出机组的闪蒸汽溶出进口三水软铝石，达到提高系统产能、降低能耗和余热利用的目标，创造了世界上一条生产线同时应用两种矿石资源的全新模式，该技术荣获中国有色金属工业科学技术奖一等奖。

四、实习目的

接触生产实践；了解生产工艺，熟悉专业内容，印证和加强在课堂上所学的知识，为后续的专业课、毕业设计、毕业论文奠定基础。培养理论联系实践的学风。

深入工厂生活，虚心向带队负责人和工程技术人员学习，培养学生的群众观点和树立为祖国冶金工业的现代化发奋图强、刻苦学习的思想。

掌握氧化铝生产工艺流程，把那个掌握冶炼工序的定量流程（包括成分、数量、条件、指标等）。

深入了解主要设备的规格、详细结构、材质、主要尺寸、工艺操作的特点和存在的问题，以及主要工序之间的相互联系。

熟悉工厂常用机电设备、仪表、化工设备的规格、性能。

了解工厂的技术经济指标，生产管理概况。

对主要岗位生产技术问题进行研究分析，并提出自己的见解

五、实习内容

9月9日首先是由公司安全部的副主任给我们讲解中州分公司的安全管理制度，让我们明白在公司不论做什么，安全是所有工作的重中之重，特别强调的是所有员工都具有一个很重要的权利，即安全优先权。中州分公司主要采用的是13409安全管理模式，1代表一个原则：安全优先、确保质量、高效运行。3代表是那个观念：任何事故都是可以预防的；崇尚安全技术；追求本质安全 严细程序 自觉管理。4代表四部曲：事故预测；风险辨识；行为确认；经验分享。0代表三零：零缺陷；零事故；零伤害（零职业病）。9代表九大体系：快乐的安全教育；严谨的安全标准；明确的安全责任；可行的安全指标；有效的安全训练；精干的安全队伍；严肃的安全奖惩；接轨的安全理念；全员的安全参与。此外还给我们讲了公司员工所拥有的权利和义务，各种安全标识和标志，还有安全帽、防护眼镜和面罩等各种劳保用品的重要作用。

安全教育课是很重要的一门课，因为在生产操作中，如果疏忽大意或违规操作，就会容易出现安全事故，轻则伤及个人重则危害生命，并造成公司的巨大损失，所以安全生产要时刻牢记在心。

下午我们一起去参观了中州铝厂的厂史馆，在解说人员的带领和解说下，我们了解了中州分公司从成立到现在所发生的各种重大事件，它的辉煌历史和各级领导人来到中州铝厂视察的情况。中州分公司前身为原中州铝厂，1987年开工建设，1993年建成投产。2001年底，根据中国铝业境外上市需要，改制分立为中州分公司和中州铝厂。根据发展需要，2009年、2010年，中州分公司先后与中州铝厂、中铝矿业有限公司实施合并重组，成立新的中州分公司，并组建中铝中州矿业有限公司，该公司对外作为中国铝业股份有限公司的独立子公司，对内作为二级单位，由中州分公司统一管理。

9月10日，我们学习了氧化铝生产的基础知识，中州铝厂所在地区富含铝矿石，其主要成分是一水硬铝石，铝硅比较低，所以中州公司采用的是选矿拜耳法和强化烧结法生产氧化铝。选矿拜耳法是指在拜耳法生产流程中增设一选矿过程，以处理品位较低的铝土矿的氧化铝生产方法。其工艺流程如图1所示。选矿拜耳法旨在应用选矿手段提高矿石A/S，以改善拜耳法处理较低品位铝土矿生产氧化铝时的整体经济效益。

强化烧结法一种强化烧结法氧化铝生产工艺，其特征在于高铝硅比矿石、石灰、煤、蒸发碳母、碱粉进行原料磨制制得合格的生料装，生料浆经烧成工序而得到熟料，将熟料进行溶出，再经赤泥分离得到粗液，粗液经压煮脱硅、硅渣分离得到一次精液，再经常压脱硅、钙硅渣分离，得到二次精液，二次精液分别经碳化和种分可以得到氢氧化铝浆液，再经分离、洗涤后的氧化铝经焙烧得到氧化铝成品，碳分母液经蒸发返回配料，种分母液直接送溶出工序作调整液，从而实现碱的循环利用，一次硅脱浆液经硅渣分离所得到的纳硅渣经石灰乳脱纳和赤泥分离所得的赤泥经洗涤后外排，而得到的洗液再作为调整液循环利用。常压脱硅经硅渣分离后所得钙硅渣返回配料。

下午学习了氧化铝的生产设备，主要有旋回破碎机9013号，预均化设备即堆料取料机，料浆制备设备（球磨机），浮选机，过滤机，溶出设备，沉降槽，焙烧炉等等。

9月11日来到了选矿车间参观学习，整个选矿车间共分为四个环节，分别是：破碎环节、自磨和球磨环节、磁选环节以及过滤环节。矿石由进入溜井后,用电机车运到粗破碎,粗破碎的进口900*1200mm，破碎后矿石粒度小于350mm，经皮带运往储矿藏，然后进入自磨机。从自磨机出来的矿浆进入大选机进行选别，尾矿将从尾矿管排入尾矿库，精矿浆经高频筛进入球磨机，出来后再次进大选机，然后入精选机进行精选，出来后经过滤成精矿粉即产品。

9月12日早上参观了溶出车间，在这里师傅给我们讲解了溶出车间的整个生产流程，首先是选矿车间送来的矿浆注入预脱硅槽里，保温95度至8个小时，再用矿浆泵送到套管里，然后蒸发车间输送过来的蒸发碱液注入到碱液槽，再用碱液泵送到套管里与矿浆混合注入混合器，然后再经过多个溶出器溶出，溶出后矿浆经十级闪蒸，温度从260度降到125度注入到稀释槽中，从沉降来的洗液同时加入稀释槽中，稀释后料浆用泵送往溶出后槽，停留2小时以上，以进一步脱除溶液中的硅、铁、锌等杂质，最后将矿浆送往沉降车间。

下午我们来到了中州铝厂的技术中心，这里主要的任务是检测进出厂的物料和产品，并开发新产品。在中州铝厂的发展过程中这里发挥了极其重要的作用，保证了中州铝厂的信誉，也为中州铝厂的不断发展壮大提供了技术支持和技术创新。先后取得科技成果200余项，科技创新贡献率超过40%，使公司生产工艺水平及产品产量、质量实现了跨越式的提高。

9月13日我们来到了沉降车间，分离沉降槽溢流由两台溢流泵经两根溢流管送入粗液槽，用配有1：5调速范围的液力偶合调速泵打到叶滤机，在压力差作用下滤液穿过滤布经集液管汇总后自流入精液槽，通过精液泵送至分解的板式热交换，被隔离在外的硅渣附在滤布上，在停车后，通过冲洗泵送来的热水淋洗滤饼并冲洗壳内部，滤饼和热水的混合物经溜槽自流到滤饼槽，与蒸发来的苛化渣在充分搅拌均匀后送至沉降2#洗涤槽，经反向洗涤回收其中的附液。

9月16日我们去到了分解车间，分解车间是全厂最醒目的车间，一进厂区，看到的一排排红色的高大的圆柱型建筑就是分解车间的标志性设备分解槽。从控制过滤工段来的精液经板式换热器，与分解母液进行热交换。热交换后分解母液温度由50～55℃升高至85～90℃后送到蒸发车间；精液温度由100～105℃降低到61～62℃，然后用精液冲刷晶种，制备成一定固含的氢氧化铝（AH）料浆。AH料浆被送至分解首槽，从分解首槽经槽间溜槽依次自流入最后一个分解槽，从而完成氢氧化铝的结晶长大过程。

9月17日到了烧结车间，强化烧结法氧化铝生产工艺是中州铝厂与中南工业大学联合研发的一门炼铝新技术，拥有自主知识产权，其主要流程是将高铝硅比矿石、石灰、煤、蒸发碳母、碱粉进行原料磨制制得合格的生料装，生料浆经烧成工序而得到熟料，将熟料进行溶出，再经赤泥分离得到粗液，粗液经压煮脱硅、硅渣分离得到一次精液，再经常压脱硅、钙硅渣分离，得到二次精液，二次精液分别经碳化和种分可以得到氢氧化铝浆液，再经分离、洗涤后的氧化铝经焙烧得到氧化铝成品，碳分母液经蒸发返回配料，种分母液直接送溶出工序作调整液，从而实现碱的循环利用，一次硅脱浆液经硅渣分离所得到的纳硅渣经石灰乳脱纳和赤泥分离所得的赤泥经洗涤后外排，而得到的洗液再作为调整液循环利用。常压脱硅经硅渣分离后所得钙硅渣返回配料。这项新工艺可以使烧结法系统产能提高35％，曾经大幅度的提高了氧化铝的产量，为中州铝厂带来了巨大的效益，也为公司生产化学品氧化铝和特种氧化铝提供了强有力的技术支持。

9月18日上午去到了蒸发车间，母液蒸发是利用加热的方法，在沸腾的状态下，使溶液中的水分气化排除，提高其溶液浓度。蒸发受设备内的压力、温度、蒸汽和溶液流动状态及系统传热系数等诸多因素影响，按蒸发器内部压力可分为常压蒸发和减压蒸发，大多蒸发过程是在真空状态下进行的，因为真空下溶液的沸点低，蒸发效率高。原液进入分离室由循环泵送到加热室顶部，经顶部的布膜器均匀流入加热管内，在溶液本身的重力作用下，溶液沿加热管内壁呈膜状进入分离室，过程中物料与加热管另侧的蒸汽进行热交换，溶液获得足够的热量使其中的水以水蒸汽（二次汽）逸出，作为下一效的加热蒸汽，六效出来的二次蒸汽进入水冷器冷凝，母液浓缩后再经过三级闪蒸降温，降压，进一步浓缩并回收部分热量。

下午来到了成品车间即焙烧车间，这里是氧化铝生产的最后一道工序了，这里有从丹麦Ｆ.Ｌ.Ｓｍｉｄｔｈ公司引进一套日产850ｔ的沸腾化焙烧炉和从法国道尔公司引进的51ｍ2平盘过滤机，料浆从蒸发车间过来经过高压泵注入到平盘过滤机上，在上面完成洗涤和过滤得到氢氧化铝粉末，再通过皮带运送到焙烧炉中高温焙烧脱水，从而得到成品氧化铝粉末。

六、感想

篇6：活性氧化铝的生产方法简介

林 珊

（佛山市陶瓷研究所检测有限公司）

摘要：本文通过对氧化铝原料理化性能对氧化铝陶瓷生产的影响进行分析，提出在氧化铝陶瓷生产中应该进行的检测要求，检测结果为生产和科研提供有效数据，保证产品的性能和质量。关键词：氧化铝，氧化铝陶瓷，检测

1、前言

在陶瓷生产中，为提高产品的性能和拓宽产品的用途，添加功能材料是历史悠久的做法，其中添加氧化铝粉最为常用。氧化铝陶瓷也是氧化物陶瓷中应用最广、产量最大的陶瓷。据不完全统计，氧化铝陶瓷的应用包括：陶瓷刀具、工业用阀、电子配件、化工陶瓷（滤膜、涂层等）、医用陶瓷、建筑卫生陶瓷、耐火陶瓷材料、航空航天陶瓷等等。

氧化铝陶瓷中氧化铝粉的加入量对产品有不同的影响，氧化铝的理化特性对产品的影响非常明显，检测并控制氧化铝粉的特性指标对生产有着重要意义。普通型氧化铝陶瓷以产品中氧化铝含量分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷，氧化铝含量在75%以上都归为普通高铝瓷。还有更多的添加氧化铝的陶瓷产品，其氧化铝含量在40%以上，即便氧化铝的加入量不高，产品的性能也已发生变化。最显著的性能提高有：硬度、强度、耐高温、耐磨性等等。

氧化铝本身的特性具有多样化，比如化学成分、晶型组成、微观结构、颗粒级配等项目繁多，这些特性正是影响产品的重要因素，由于各项特性指标的不同，可能导致生产过程收缩程度不同、烧结温度不同而最终引起产品的优异性能大打折扣。研究氧化铝的特性及检测方法，分析检测数据的变化，对生产用料及生产工艺都有指导意义。

目前最常用的氧化铝及产品的检测方法有很多，氧化铝粉检测的国家标准为《GB/T6609-2009氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》系列，该法对氧化铝样品的化学成分、物理性能中的安息角、松装密度、颗粒度、吸附指数、α-Al2O3含量、磨损指数、流动指数等等的检测都进行了规定。与氧化铝相关的国家标准还有：《GB/T 2479-2008 普通磨料 白刚玉》、《GB/T 3044-2007 白刚玉、铬刚玉 化学分析方法》、《GB/T 15154-1994 电子陶瓷用氧化铝粉体材料》等更多方法。

而关于氧化铝陶瓷产品，则无论是国家标准，行业标准都非常多，比如《GB/T 27979-2011 氧化铝耐磨陶瓷复合衬板》、《JC/T2024—2010 陶瓷金卤灯用半透明氧化铝管》、《JC/T848.1-2010 耐磨氧化铝球》、《JC/T848.2-2010耐磨氧化铝衬砖》等等，在这里不一一列举。

本文主要是通过分析氧化铝原料理化特性对氧化铝陶瓷生产的影响，提出相应的检测方法，建议氧化铝陶瓷生产企业选择合适的方法监控生产，以便使结果更具针对性，对产品研究和质量控制提供科学的帮助。

2、氧化铝的理化性能对氧化铝陶瓷生产的影响及检测 ⑴氧化铝纯度与α-Al2O3含量~ 氧化铝陶瓷原料中的氧化铝粉对陶瓷产品性能起重要作用的因素是其中的α-Al2O3晶相氧化铝，氧化铝有12种晶相，最常见的3种是α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3。

α-Al2O3的特点是晶体结构紧密，硬度大、耐磨损、耐腐蚀、高温稳定，氧化铝陶瓷的优异性能源自原料中α-Al2O3的加入量。工业Al2O3中含有较多γ—Al2O3和β—Al2O3，而γ—Al2O3有较强的吸水性，并在加热至1200℃以上后不可逆地转变为α—Al2O3，同时伴有14%左右的体积收缩，β—Al2O3含有Na2O、CaO等碱性成分，影响产品的最终性能，所以为消除这些不良影响，在制坯前应该对工业Al2O3进行预烧，目的就是消除过大收缩和除去Na2O等物质，提高原 料的纯度。

随着产业分工细化，工业氧化铝的预烧由氧化铝生产厂家完成。生产企业作为原料使用者，首先要监控氧化铝的纯度。依据《GB/T6609氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》标准第34部分，大于98%质量分数的氧化铝含量需检测其杂质含量后进行计算，GB/T6609标准第1~21部分是对氧化铝中可能存在的化学成分进行检测的方法，其中原子吸收光谱法、分光光度法为主要方法。比较先进的方法是用X射线荧光光谱法迅速测定氧化铝粉末中的全部化学成分，该法的测定范围更大，氧化铝含量大于45%均在该法的测定范围。氧化铝质量分数大于99.9%的氧化铝则需要更高科技的检测方法，如ICP-MS方法。

其次是要测定α-Al2O3的含量，依据GB/T6609标准第32部分，规定了测定α-Al2O3含量采用X射线衍射方法。尽管α-Al2O3能带给产品许多优异性能，但是γ—Al2O3具有较强的化学活性，对吸附材料有一些作用。⑵颗粒度与微观形状

许多研究表明，氧化铝的颗粒度对制品的性能影响很大，降低氧化铝的粉体粒度，更有利于制品的高性能形成。一般，工业氧化铝经过1400℃的预烧，其中的γ—Al2O3转换成α-Al2O3，松散的粉体会结聚，转换后的α-Al2O3晶粒会长大，所以使用预烧过的氧化铝需进行研磨，研磨工序也由氧化铝生产厂家完成。经研磨后的氧化铝粒度被降低，有利于提高制品的断裂韧性、耐磨性，也有利于消除制品中刚玉与玻璃相膨胀系数差异导致的应力集中，从而提高抗热震性能。氧化铝陶瓷生产企业根据科研和生产的要求，选定不同粒度的氧化铝粉体，进行原料和配料的颗粒级配监控，保证原料的稳定性。

《GB/T6609氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》标准对20μm和更大粒度氧化铝颗粒度的测定制定有3个方法，分别是第27部分、第28部分和第37部分，这些方法主要针对中粒度和大粒度氧化铝粉末制定的，采用的是筛分的方法。对于微小粒度的氧化铝粉末的颗粒度测定无论是专门的检测机构还是企业的质量监控都是采用激光粒度仪进行检测。

经过1400℃预烧的氧化铝，其颗粒呈不规则的长片状，带有齿边（图1）；经研磨后，氧化铝颗粒呈等轴状，接近球形颗粒状，有时有些带有棱角（图2）。研磨时间越长，颗粒越细，这样的球状颗粒效果更明显，使用效果更佳。

图1 图2 有条件的生产企业，可以进行原料和制品的微观结构检测和研究，通过扫描电镜检测可获得甚至放大几十万倍的颗粒形貌，对研究和生产必定有帮助。

球状颗粒均匀分散在制品配料中，不同大小的颗粒级配互相填充能得到相对致密的坯体，并且坯体不易断裂，制品的强度、韧性等机械性能相对更好。

⑶流动性与分散性

氧化铝无论作为主原料还是添加原料，均匀分布在配料中是制品性能稳定的重要条件之一。这一条件取决于原料的流动性和分散性，工业氧化铝是松散的结晶粉末，分散度较高；高温煅烧过的氧化铝，已形成长片状，分散性较差，流动性也差。经过研磨，颗粒形状改善，流动性提高，分散性也得到提高。《GB/T6609氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》标准第31部分：流动角的测定、第36部分：流动时间的测定，可以评价氧化铝的流动性与分散性。第24部分：安息角的测定也可以评价氧化铝的一些性能。如当氧化铝的粒径越小，安息角会较大；氧化铝的粒子比较光滑，安息角就会较小，间接表征了原料的流动性与分散性。

⑷可塑性与烧成收缩

氧化铝是瘠性原料，氧化铝加入量越大的氧化铝陶瓷配料塑性越差，需要加入粘结剂。配料达到合适的塑性指数，成型效果最好，坯体干燥时不易开裂。对于不同氧化铝加入量的制品配方，粘结剂的加入量也不一样，对于每一配方都有适合的塑性指数，研究塑性指数与制品性能的关系，调节粘结剂的加入量，对于生坯干燥和素烧工序的时间和温度设定能提供有效依据。塑性指数由可塑性仪进行测定。

由于氧化铝颗粒形状的原因，压制成型的氧化铝陶瓷制品可能在受压的垂直和平行方向出现不一样的收缩率，影响生坯的干燥和制品的烧成效果，严重时造成产品尺寸差异或变形、开裂等。经过预烧和研磨的氧化铝颗粒形状比较对称，这种影响会降低。检测加入不同氧化铝原料的坯体收缩率，并加以控制，有利于提高产品质量。测定收缩率由车间进行更合理，样片的产销压力、煅烧过程与产品的条件一致，结果更接近生产需要。

⑸其他相关指标

氧化铝陶瓷的优异性能源自优质氧化铝原料的加入，评价氧化铝质量的指标有很多，其中比重也是重要指标之一。不同晶相氧化铝的比重不同，α-Al2O3的比重为3.96~4.01g/cm3，β-Al2O3的比重为3.30~3.63g/cm3，γ-Al2O3比重为3.42~3.47g/cm3。通过测定原料比重可以初步判定α-Al2O3的含量是否满足使用要求。比重测定用比重瓶法，也可以用真密度仪法。

《GB/T6609氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》标准有对氧化铝松装密度、有效密度、吸附指数、磨损指数、比表面积的检测方法，对不同产品的工艺需要提供帮助。

其中松装密度决定成型模腔的装粉高度。影响氧化铝粉松装密度的因素很多，如颗粒形状、尺寸、表面粗糙度及粒度分布等。在生产中，为了保证制品密度的一致，必须要求粉末松装密度稳定。

3、结论

氧化铝陶瓷的优异性能来自氧化铝的优异特性，氧化铝陶瓷生产从原料利用到生产规模都越来越广泛，优质的氧化铝价格昂贵，氧化铝陶瓷生产历经原料的优选与加工、配方的研制、成型方案的设计、坯体的干燥与素烧、烧结温度的制定和执行、后精细加工等复杂冗长的工序，批量生产若出现差错损失严重，严格控制每一工序的质量非常重要，而控制氧化铝的纯度、α-Al2O3含量、颗粒级配的稳定性尤为重要，配合生产的要求进行检测，是最有效的监控方式。

通过检测保证生产质量，通过对检测数据的系统研究，还能开发出功能新异、更符合现代需求的氧化铝陶瓷产品。

氧化铝的各项检测的结果既相关又分别表述不同特性，检测做得越细对氧化铝陶瓷的性能判定和了解也更精确，积累和总结检测结果对氧化铝陶瓷产品的研究和生产具有科学意义。

参考文献

⑴徐平坤，董应榜，《刚玉耐火材料》，冶金工业出版社

篇7：拜耳法氧化铝生产中的有机物

有机物的积累和危害是大多数拜耳法氧化铝厂必须面对的问题。溶液中有机物含量较高时，其所产生的负面影响往往是多方面的，工厂的产量、产品质量及其它技术经济指标将因此受到严重影响。文献[1]报道，仅澳大利亚每年由于有机物造成的氧化铝产量损失就达130万吨。某些有机物的存在使生产砂状氧化铝变得困难。因此，有机物问题成为氧化铝生产中的主要研究方向之一。国外就拜耳法生产中有机物的行为、对生产过程的影响及其排除方法等进行了长期的、大量的研究，取得了重要进展。

我国大多数氧化铝厂采用混联法或烧结法生产，有机物的影响很小或完全不存在。平果铝业公司氧化铝厂是我国目前唯一的采用纯拜耳法生产的工厂，投产较晚，原矿中的有机物含量也较低，有机物的影响需继续观察和研究。我国在“九五”期间进行的中、低品位铝土矿选矿研究取得了重大的进展，但除原矿中部分有机物进入精矿外，还有一定数量的浮选药剂被带入精矿，这种浮选药剂在拜耳法生产中的行为及其影响如何，尚未见诸文献报道，非常值得重视。

一、拜耳法溶液中的有机物

拜耳法溶液中的有机物主要来自铝土矿，絮凝剂、消泡剂、脱水剂等添加剂也会带入少量有机物。但据文献报道，其数量和影响均较小。铝土矿中的有机碳含量通常为0.1-0.3%，但亦可低至0.03%或高达0.6%(某些地表矿)。热带铝土矿中有机碳含量较高，一般为0.2~0.4%，而一水硬铝石型铝土矿中的含 1 量则较低，通常为0.1%。南美、非洲、澳大利亚铝土矿中的有机物含量较高，而欧洲、俄罗斯和中国的大多数铝土矿有机物含量较低。

铝土矿中的有机物分为腐殖质和沥青两种[2]。腐殖质主要成分为木质素转变的产物—腐殖酸。腐殖质成分复杂，其平均元素组成为，%：58%C，36%O2，4%H2，2%N2及其它杂质。腐殖质易溶于碱液。沥青中的C和H含量比腐殖质中的高，实际上不溶于碱液。据文献[3]，铝土矿高压溶出时，腐殖质几乎全部溶入溶液，而沥青的溶出率不高于10%，在赤泥浆液稀释及沉降分离过程中，又全部析出进入赤泥。Jose G.Pulperiro等[4]报道，在铝土矿溶出条件下，60-90%的腐殖质溶解于强苛性碱溶液中，生成腐殖酸钠。不溶解的腐殖质是由于被铝土矿中不溶的无机物结合或吸附。

虽然原矿中有机物的含量一般不高，在铝土矿溶出时也非全部进入溶液，但由于种分母液与洗液是循环的，拜耳法流程中的有机物会逐渐积累，直至达到进出平衡为止。溶液中有机物的平衡浓度主要取决于铝土矿中有机物的含量及其组成，也与溶出条件等有关。一般情况下，拜耳溶液中有机碳含量为7-15g/L，在极端情况下可达25g/L[5]。文献[6]报道，处理热带铝土矿的德国施塔德氧化铝厂的溶出液中，有机碳含量甚至高达34g/L。

Β.Α.Зинченко[7]早期所作的乌拉尔氧化铝厂有机物的平衡表明：随铝土矿（一水硬铝石型）进入流程的有机物占全部有机物的88.5%，其余11.5%来自面粉（当时用作赤泥絮凝剂），而赤泥排走的有机物占全部有机物总量的83%，仅有17%进入溶液。进入溶液中的有机物主要随苏打结晶（据有关资料，苏打结晶中有机碳含量达0.5~1.5%）和氢氧化铝排出，二者分别占原矿中有机物总量的5.7%和4.5%，按对进入溶液中的有机物总量计算，则分别占33.5%和26.5%，其余则随苏打苛化后的石灰渣、蒸发母液等排出或循环。

文献[4]列举了铝土矿中的有机碳在浸出过程中降解产物的一组典型数据：其中成为碳酸钠的占15%，草酸钠10%，溶解的有机物钠盐（TOC）占55%，20%的有机碳未溶出而进入赤泥。

S.C.Grocott[8]测定了澳大利亚Darling Range铝土矿中总碳在浸出过程中（150C，实验室条件下）的平衡。该矿中有机碳占总碳量的80%，20%为无机碳。浸出时总碳的40%进入赤泥，其余60%中变成草酸钠、非草酸钠形态有机物以及碳酸钠形态的碳分别占10%，40%和10%。

文献中还报道了一些国外拜耳法厂溶液中有机物的含量、组成及性质等情况，因各自处理的铝土矿及生产工艺不同而存在较大差异。

G.Lever，J.C.Guthrie，K.Yamada，P.T.The，N.Brown，C.Sato，K.Solymar，S.C.Grocett，Gilbert Bouzat及Э．Е．Мовсесов等许多学者对铝土矿中有机物在拜耳法生产中的行为、存在形态、溶解度、分子量及各种有机物的含量等进行了广泛深入的研究［9-19］。采用了诸如气相色谱法（GC）、凝胶渗透色谱法(GPC)、气相色谱／质谱法（GC/MS）、红外光谱以及根据溶液中各有关离子形态的热力学数据建立草酸钠与三水铝石在拜耳法溶液中溶解度（种分条件下）的物理化学模型等现代检测手段和实验方法。

研究表明，溶出过程中有机碳的溶解量主要取决于铝土矿种原始腐殖质的化学成分。在溶出过程中，腐殖酸钠即开始水解并缓慢地氧化，降解为中间的和稳定的化合物，其降解程度又取决于浸出温度以及铝土矿中氧化剂和催化剂的存在。这个过程是高分子量有机物逐渐降解为中等分子量有机物，再转变为低分子量有机物，最后的稳定产物为草酸钠和碳酸钠。在低温溶出条件下（130-150C），大多数铝土矿中的有机碳约有５％转变为草酸钠，而采用高温溶出条件时（220-250C），生成的草酸钠约增加一倍。草酸钠是最重要的一种 3 降解产物，它是在拜耳法条件下唯一的具有低溶解度的稳定产物，能对生产过程造成严重负面影响（见下文）。在拜耳法溶液中存在不同类型的、数以千计的有机物。为了表征溶液中的这些有机物的含量水平，文献中常以总有机碳(TOC)数量来描述。所以拜耳法溶液中有机物的组成相当复杂，性质差异也大，与原矿中的有机物化学成分已大不相同。

Lever将拜耳法溶液中的有机物分为三类(以下提到的各种有机酸,实际上均以其钠盐形态存在于拜耳法溶液中)：

1）腐殖酸

包括新从铝土矿中溶出的高分子有机物及其初始降解产物，分子量大于500；

2）中等分子量降解产物，主要为苯羧酸和酚酸； 3）低分子量降解产物。

Lever用于研究的两种溶液取自两个以牙买加铝土矿为原料的拜耳法厂，两厂溶出温度分别为135C和240C，溶液中有机碳含量分别为8.5g/L和15g/L。研究表明，溶液中有机物包括上述三类，分子量变化范围约为50-10000。溶液中大约一半的有机碳是以低分子量有机物形态存在，其余一半分属中、高分子量有机物，且二者有机碳含量相近。

Lever的研究表明，上述两种溶液中高分子有机物的绝大部分（88-89%）的表观分子量为1000-5000，低温（135C）溶出液中的高分子有机物按有机碳含量计为2.1g/L，而高温溶出液为3.6g/L，大致分别相当于两种溶液中存在有苯五羧酸等18种中等分子量的有机物，并测定了这些有机物在两种溶液中各自的含量；此外，还认定了在低温溶出液中存在草酸、甲酸、醋酸、乳酸及琥珀酸等五种低分子量降解产物，并测定了其各自的含量。

J.C.Guthric等研究了两种拜耳法厂的种分母液中的有机物，测定了溶液 4 中的总有机碳含量，不同分子量的有机物的含量及其所占比例，并确定溶液中存在苯五羧酸等35种有机化合物。

二、有机物对拜耳法生产的影响

分析有关的文献资料及国外一些拜耳法厂的生产实践，我们可以取得如下认识：

1）当流程中某些有机物积累到一定含量后，其对生产的影响是很大的，且涉及到拜耳法生产的大多数工序；除极个别情况外，它的影响都是负面的；

2）溶液中有机物种类繁多、数以千计，组成复杂、性质各异，对生产的影响及影响程度也不相同。只有相对少数的有机物造成有害影响。高、中分子量的有机物以及低分子量中的草酸钠产生不同的负面影响，而其它低分子量有机物的不良影响要小得多；

3）溶液中的有机物改变溶液的物理性质：溶液比重、粘度、沸点、比热均增加，界面张力降低，这些对拜耳法生产都会造成一定的负面影响； 4）某些有机物含量较高时，拜耳法湿法工序（包括原矿浆储存、赤泥沉降分离、种分及母液蒸发等工序），由于溶液或浆液中往往产生大量泡沫而减小设备容积并造成溶液损失。文献[5,16]报道，产生泡沫的原因是溶液中存在较多的腐殖酸盐等高、中分子量有机物使溶液的界面张力降低之故[20]；

5）在个别特定情况下，某些有机物对一水硬铝石型铝土矿溶出有良好作用，但有的有机物则使氧化铝溶出率降低。有机物对分解的影响最大，当溶液中某些有机物积累到一定程度后，种分产出率和产品质量（粒 5 度、强度及杂质含量）都将受到严重影响。有机物对种分母液蒸发以及苏打结晶长大及分离也有负面影响。某些有机物在换热设备表面析出形成结疤，影响传热并降低设备产能；

6）由于有机物与碱反应生成各种有机钠盐，造成碱的损失。

下面扼要介绍有机物对拜耳法某些主要生产工序的影响。A． 对一水硬铝石型铝土矿溶出及赤泥分离洗涤的影响

М.Н.Смирнов详细研究了某些有机物对乌拉尔一水硬铝石型铝土矿(A/S 9.08，TiO22.2%，CaO0.8%)铝土矿溶出过程的影响，溶出温度为205C，其结论为：

1）某些有机物能达到大大提高一水硬铝石型铝土矿的Al2O3溶出率，用工厂循环母液溶出与用配制的纯母液溶出相比，前者的Al2O3溶出率要高出许多；

2）不是所有的有机物都能加速一水硬铝石型铝土矿的溶出，只有含有醇基的有机物才会有此作用。含醇基的有机物本身对溶出并无明显影响，而是因为它使CaO得以活化，即生成了比CaO溶解度高得多的醇酸钙之故。因此，当存在这种有机物时，石灰添加量可以减少。

Деревянкин[23]的研究证实了Смирнов的上述结论。

3）含醇基的有机物对一水硬铝石型铝土矿溶出的强化作用只是当CaO添加量在3-4%以下时才很显著，CaO添加过量时，有机物的这种作用便不明显了；

4）溶于苯而不溶于碱的有机物（主要是沥青）可降低铝土矿的溶出率，因其包裹在铝土矿颗粒表面，阻碍碱液向内渗透。当矿石中沥青含量 6 较高时，需要增加石灰添加量。

溶液中有机物对拜耳法赤泥分离洗涤过程不利，随着有机物含量的提高，溶液粘度增加，赤泥沉降速度降低，沉降槽溢流浮游物增多[22]。S.Ostap指出，当采用合成高分子絮凝剂时，这种影响便不明显。如上所述，腐殖酸钠等高分子有机物含量高时，赤泥分离洗涤系统可产生大量泡沫。

B.对晶种分解的影响

许多研究以及拜耳法厂的生产实践表明，晶种分解是受有机物影响最为严重的工序。早在30年代，Волъф等人就发现有机物可降低晶种分解速度。经过许多学者多年来的研究，关于有机物对晶种分解影响的认识已大大深化。

有机物对晶种分解的影响可概括为如下几个方面：

1）2）降低分解速度和氧化铝产出率；

使氢氧化铝粒度变细、易碎，在过滤特别是煅烧过程中易碎裂，从而成为拜耳法厂生产砂状氧化铝的主要困难之一； 3）4）5）6）7）增加产品中的杂质特别是Na2O的含量； 不利于分解产物氢氧化铝的沉降、过滤和分级； 种分槽内产生大量泡沫；

溶液带颜色直至黑褐色，分解产物氢氧化铝的白度降低； 加速种分槽内氢氧化铝结疤。

种分原液中的有机物达到一定含量后才对分解过程产生明显危害。国外有的文献中称这一对种分过程造成负面影响的最低有机物含量为“危害临界值”。不同的文献中报道的这一临界值有所不同[24]。如Волъф提出的为1%（以耗氧 7 量占溶液中Na2OT的百分数计），法国的资料为0.6%，而А.И.Лайнер等人则认为是1.77%，等等。很明显，这一数值不同的原因在于各研究者所用溶液的有机物的存在形态以及分解原液成分、作业条件不同。不同类型的有机物以及分解条件的不同对种分造成的影响差异很大。高分子腐殖酸钠降解的稳定产物，被认为是对晶种分解危害最大的杂质之一。溶解于溶液中的草酸钠被认为对于拜耳法生产的任何方面都没有影响，只是超过溶解度后才给生产造成严重影响[1, 12]。一些学者对草酸钠在铝酸钠溶液中的溶解度和行为进行了研究。

Brown等人的研究表明，拜耳法溶液里高分子有机物的众多降解产物中，草酸钠是唯一能积累到超过其在溶液中溶解度的化合物，它可以在生产流程中温度最低的地方结晶析出。Brown研究了拜恩提思兰氧化铝厂种分母液中草酸钠平衡溶解度与溶液温度及浓度之间的关系。草酸钠的主要排出点为氢氧化铝产品中的固体草酸钠。细粒氢氧化铝中的草酸钠含量高于粗粒部分。焙烧时，氢氧化铝中的草酸钠结晶在~250C时分解，使氧化铝碎裂，颗粒变细，同时液增加了产品中的钠含量。

P.J.The 等的研究表明，拜耳法溶液中草酸钠的溶解度与温度成正比，与全碱浓度成反比。在工业溶液中，由于其它离子的存在，草酸钠的表观溶解度要比在纯溶液中高出很多。

The 确定了工业铝酸钠溶液中草酸钠表观溶解度与温度、全碱浓度及有机碳浓度之间的关系。

B.Gryra等指出，拜耳法母液中Na2C2O4的过饱和度通常超过100%。一般认为，溶液中含有高分子量的腐殖酸盐有机物，使草酸钠的溶解度提高。

以往文献中报道的草酸钠溶解度模型均为由实验结果建立的经验模型，其应用有局限性。Gilbert ouzat等根据溶液中相关离子的热力学数据，建立了在 8 种分作业条件下草酸钠和三水铝石（氢氧化铝）溶解度的物理化学模型，可以计算在广阔的Na2Ok及杂质（Na2SO4、Na2CO3、NaCl）浓度范围内，计算铝酸钠溶液中草酸钠和Al2O3的平衡浓度。计算结果与实验结果吻合良好。

如上所述，草酸钠在铝酸钠溶液中的溶解度取决于很多因素。一般情况下，在种分时，当溶液中Na2C2O4超过6g/L时，即可能开始与氢氧化铝共同析出。

草酸钠对种分最主要的影响是生成细粒子氢氧化铝，其机理[1，25]一是由于过饱和的草酸钠以细小的针状结晶析出，氢氧化铝在其上产生二次晶核；二是由于降低了附聚效果，固体草酸钠（也包括溶解的有机物）能结合于长大的氢氧化铝晶种中，从而增加碱含量。草酸钠在~250C分解，既减小了煅烧产品的粒度，也增加了氧化铝产品中的碱含量，这些对铝电解过程均很不利。草酸钠附着在氢氧化铝上影响后者的分级、晶种制备。由于草酸钠的共同析出，加速了种分槽内的氢氧化铝结疤的生成速度，清理核维护工作量增加。

如上所述，有的文献指出，溶解于溶液中的草酸钠（溶解度以下）对种分并无危害。Satapathy[26]也认为，溶液中的草酸盐含量很少时无害于氢氧化铝质量，以草酸盐形态存在的碳含量只有高于溶液中Na2Ok的0.5%时才影响分解产品质量。但很多拜耳法厂深受草酸钠的影响。

乌克兰处理进口红土性三水铝石矿的尼古拉也夫拜耳法氧化铝厂，自1980年投产后的短短几年内，溶液中有机物（特别是草酸钠）含量迅速增加，致使氧化铝产品粒度大大变细，过滤作业困难，种分分解率下降[27]。

Β.Γ.Τесля[28]报道了尼古拉也夫氧化铝厂投产后5年内溶液中有机碳和碳酸钠的积累情况，种分分解率及晶种和分解产品中细粒子（-45μm）含量与溶液中有机碳浓度的关系，并详细研究了上述杂质对种分过程的影响。作者认为，为了减轻有机杂质对氧化铝生产指标的有害影响，首先必须尽可能实现将 9 草酸钠从循环母液中分离出来。

大多数关于草酸钠杂质影响的研究均限于其溶解度极限以下。Roberto Cacalo等[25]研究了在草酸钠溶解度以下时，其对种分产出率、产品质量及分解动力学的影响。

Cacalo等种分试验所用溶液为合成的纯铝酸钠溶液，Al2O3/Na2CO3比为0.70，分解温度为70℃，添加的草酸钠最高达5g/l。作者研究了草酸钠含量及晶种等因素对产出率等的影响。结果表明，草酸钠（在溶解度以下时）显著提高Al2O3产出率。根据作者的研究是由于界面张力降低，分解活化能降低，而细颗粒的成核与附聚都有所加速，颗粒粒度分布及特点均有变化。作者测得的分解活化能（△Ec）为74kJ/mol（对纯溶液），这与文献报道的数据相符。对含5g/l草酸钠的溶液的分解活化能为65kJ/mol，较上述数值低12%。Cacalo等采用激光散射技术（Laser light scattering techniques）和扫描电镜研究了草酸钠对种分产物粒度分布和结构特点的影响。

除高分子有机物降解产物草酸钠外，拜耳法溶液中还有不少溶解度较高而对种分造成负面影响的有机物。

A.Lectard等[29]用欧洲、非洲及澳大利亚等地铝土矿高温溶出后的工业溶液进行种分实验，以确定氧化铝产出率与原液苛性碱浓度、有机物含量之间的关系，建立了相应的经验模型。实验结果表明，为了获得高的氧化铝产出率，溶液的净化是必要的。

B.Gryra等认为[5]，高分子量腐殖酸化合物由于提高氧化铝的溶解度而增加了溶液的稳定性，同时也氢氧化铝晶种失去活性（Deactivation）。

高分子腐殖酸钠遏制草酸钠的排除，并使铝酸钠溶液呈黑褐色，氢氧化铝 10 也带色，且是造成溶液中产生泡沫的根源。

P.J.The等研究了杂质对拜耳法溶液中钙含量的影响[30]，研究表明，分解原液中约90%的钙含量将进入分解产物氢氧化铝中。当原液中碳酸钠浓度一定时，拜耳法溶液中的钙含量受有机物含量的影响很大。有机物与碳酸钠还有一种叠加效应，使溶液中钙的含量进一步提高。

并非所有类型的有机物都具有上述同样有害影响。在低温溶出（143℃）下，腐植质及带5个羟基的有机物能提高CaO溶解度。葡萄酸钠（Sodium gluconate）的影响最大。提高溶出温度至235℃，除腐殖酸钠外，所有杂质均使氧化钙的溶解度降低。这是因为钙化合物的溶解度是随温度的升高而降低的，但在235℃溶出温度下，添加3g/l腐植质，溶液中CaO从0.008g/l提高到0.038g/l，这可能是由于钙离子与腐殖质降解产物间发生反应而引起的。这种降解产物看来是随着温度的提高而增加的，特别是溶液中的碳酸钠浓度较高时。

文献[31]中还报道了有些有机物使种分产物中的碱含量增加，其中有的是吸附于晶种表面（如gluconate），有的是成为结合碱进入氢氧化铝中。

И.Д.Бибик等[32]研究了有机物对种分的影响。作者从帕夫洛达尔铝厂的铝酸钠溶液中分离出6种有机物—腐殖酸、富里酸、石炭酸、酚酸、中性化合物、高分子树脂化合物，用与帕厂工业溶液化学成分相当的合成溶液进行种分实验。结果表明，高分子树脂化合物、酚酸及中性化合物对分解无影响，其它有机物则降低分解率，石炭酸的负面影响最大，当其含量为～2.5g/l时，分解率可降低10%。作者认为有机物吸附于晶种表面，阻碍了氢氧化铝晶种与液相之间的接触，因而阻碍其长大。关于有机物引起溶液产生泡沫的实验表明，腐 11 植酸、富里酸及石炭酸导致溶液中产生泡沫，而其它三种则否。产生大量泡沫的原因作者也认为是气泡（空气）与溶液界面上表面张力大大降低之故。

P.J.The的研究[33]表明，往人工配制的铝酸钠溶液中，按0.8%有机碳添加异糖精葡萄糖酯（Glucoisosaccharinate），与不添加这种有机物的分解实验相比，氧化铝产出率降低了17%（由69.4g降至57.1g），同时分解产物中<20um的细粒子由22%增加到45%。如添加同等数量的上述有机物于铝土矿高压溶出的溶液中，种分氧化铝产出率降低18%，但对分解产物粒度的影响不如合成溶液那样显著。

The对葡萄糖同质异构盐的有害影响进行了解释。Abdolmohecmmad

Alamdari[34]

用

甘

露

糖

醇(Mannitol)[CH2-(CHOH)4-CH2OH]作为一个典型的羟基有机物以研究拜耳法溶液中有机物对种分的遏制作用。合成的纯种分原液含Al2O3120g/l，分子比Na2O/Al2O3=1.5，用蒸馏水调整其浓度。在恒温（60℃）下分解。采用不含有机物的高纯氢氧化铝做晶种（60g/l），其平均粒度约40um，几何比表面约0.2m2/g，使用纯晶种是为了避免颗粒磨损。种分过程中产物的粒度分布采用库尔特分析仪（Coulter Multisizer Zone analyser）测定，用电镜研究其颗粒结构，对比纯溶液和添加不同数量甘露糖醇在种分过程中的晶种长大和成核速率，以确定其抑制种分过程的机理。

Alamdari的研究结果表明，甘露糖醇能够大大地抑制氢氧化铝的析出，其添加量少到20mg/g晶种即足以使氢氧化铝晶种约90%的活性点“中毒”（poisoning）。甘露糖醇分子吸附于晶种的活性点上，阻碍了铝酸根离子向这些活性点扩散。种分的机理包括铝酸根离子的聚合形成晶核或铝酸根离子扩散 12 至晶种表面，通过化学反应而结合到晶格中（grouth）。甘露糖醇的作用机理在于其同时降低成核和长大速率。其量越多，影响越大。

John F.Coyne等[31]研究了羟基有机物在氢氧化铝晶体上的吸附。作者研究了一系列脂肪族羟基化合物对氢氧化铝的吸附以及这些化合物对种分的影响。

采用配制的纯铝酸钠溶液，所用羟基有机物均为分析纯试剂。重点研究了葡萄酸钠（Sodium gluconate）、酒石酸钠和甘露糖醇（Mannitol）三种，同时也研究了其它一些羟基有机物。

配制的种分原液成分为：

TC=180g/l(以Na2CO3表示)TA=225g/l(以Na2CO3表示)A/TC比=0.6 试验中也使用了美铝Kwinana氧化铝厂的工业溶液。种分温度74℃，接料器转速350rpm,晶种量100g/l。

根据研究所获得的吸附等温线表明，吸附量最多的三种有机物为葡萄酸、甘露糖醇和酒石酸钠。有的有机物没有吸附。

吸附量最多的有机物也是P、J、The发现的抑制种分的那些化合物，而且也是Grocott和Rosenberg认为提高种分产品中碱含量的那些化合物。因此，这些研究结果表明，羟基有机物的吸附是抑制种分过程的机理。但是众所周知，这些化合物仅在PH 不大于10时才能与含铝离子络合。因此，作者对其机理进行了进一步研究。

Coyne等通过深入的试验研究和理论分析，得出如下结论：葡萄酸钠等羟基有机物吸附于氢氧化铝的量小，仅覆盖氢氧化铝总面积很小的一部分，但它 13 能显著抑制氢氧化铝晶体成长，从而降低分解速度和产出率。如添加相当于吸附氢氧化铝有效面积3.5%的葡萄酸钠，即可使种分几乎完全停止进行。通过实验证明，有机物杂质是通过吸附于占晶种表面很小一部分的活性生长点而起作用的。用拜耳法厂溶液进行的分解试验表明，工厂溶液中的有机物杂质只有一小部分（约＜1%＝是真正影响氢氧化铝晶体长大的。尽管作用工厂溶液中含有大量有机物（TOC=30g/l），当添加少量葡萄酸钠（0.2g/l）时，种分产出率即明显降低。无论是合成溶液还是工厂溶液，其影响都同样存在。

Coyne等的研究对于从理论上阐明拜耳法溶液中有机物是如何影响种分Al2O3产出率的具有较大意义。

C.对种分母液蒸发的影响

Ф.И.Цымъал 的研究[35]表明，有机物杂质可使蒸发母液中的Na2Oc浓度提高（有资料表明，工业溶液中的碳酸钠浓度一般比平衡浓度高出1.5～2.0%），亦即使溶液中Na2CO3过饱和，有机物含量越高，这一影响越明显。有机物提高溶液粘度，并使析出的一水碳酸钠粒度变细，造成沉降和过滤分离的困难。

三、有机物的排除方法

许多研究人员对氧化铝生产中有机物的排除进行了长期的、大量的研究，发表了很多研究报告和专利。从拜耳法生产流程中排除有机物的方法很多，这些方法可分为两类：一类是从溶液中将有机物排除，主要是通过母液煅烧、吸附、生成沉淀等方法除去；一类是部分或全部地将其破坏于溶液中，主要是通 14 过各种氧化方法将有机物部分或全部氧化为Na2CO3。这些方法可单独使用，也可以联合使用。在众多的方法中，只有少数已用于工业上，有些方法因为投资大、作业费用高难以采用，还有些方法处于不同规模的试验阶段。每种方法都有其优缺点。没有一种方法能够普遍适用于所有拜耳法厂，选择适当的排除方法要根据各厂的具体情况。各种方法所处理的有机物种类也有不同，有的主要用于除去草酸钠，有的则主要针对高分子有机物。有机物排除可以结合拜耳法溶出过程中进行，也可以从赤泥洗液、氢氧化铝洗液、种分母液或蒸发母液中排除。

溶液（或料浆）煅烧法

此法已在日本、加拿大、美国与匈牙利等国的某些拜耳法厂采用。50年代初，加拿大Arvida氧化铝厂即采用了这一方法[5]。使用初期，种分母液蒸发后即直接送往“煅烧炉”，导致全部苛性碱碳酸化，而后，曾采用母液与细粒氢氧化铝混合煅烧，显然这一方法有其缺点，最后使用磨细的铝土矿作为苛化剂，煅烧产物主要由铝酸钠、铁酸钠组成，必须浸出。浸出可在赤泥洗涤系统中进行。

日本某厂1979年开始用此法除有机物[36]，用氢氧化铝与种分母液混合（保持Al2O3/Na2O分子比略高于1），经蒸发、干燥后，在1000℃煅烧1小时，使溶液中有机物盐分解，并与氧化铝反应生成固体铝酸钠，而后进行溶出。

文献[3]报道了对这一方法所作的改进，使设备生产能力大大提高。美铝（Alcoa）的Kwinana等氧化铝厂采用溶液煅烧温度为816～1093℃。M.A.Hollanders等对草酸钠与铝土矿混合物煅烧过程进行了详细研究[38]。拜耳法厂排除的草酸钠常常弃臵以致引起环境污染问题，同时也造成其中铝和钠的损失。为此，将其与铝土矿混合煅烧是避免上述缺点的一个途径。研究表 15 明，煅烧温度不能低于850℃，以保证生成铝酸钠的反应速度。900℃时氧化铝回收率最高。草酸钠在≥900℃下煅烧分解率≥96%（生成铝酸钠）。煅烧温度在1100℃时，由于生成β—Al2O3而使氧化铝回收率降低。

溶液煅烧法几乎可以完全破坏其中的有机物，同时也回收了有机钠盐中的钠几碳酸钠，也没有由于环境污染而需要处理的废渣，但是这一方法投资大，费用高[5]。因此所处理的液量受到限制，实际上其所处理的溶液仅约为工厂总液量的1%，因而工厂溶液中TOC的降低是缓慢的[39]。文献[4]还指出，该法的主要缺点除费用高外，还有操作困难，工作环境不好等问题，但这些现都已获得解决[40]。

结晶沉淀法

结晶沉淀法用于排除溶液中的草酸钠，有多种方案：如用石灰乳处理氢氧化铝洗液（或晶种洗液），使之生成草酸钙沉淀。采用高晶种比的拜耳法厂的氢氧化铝洗液中含有较多的有机物，其中大部分为草酸钠，可用蒸发浓缩的方法将其结晶析出。用石灰苛化赤泥洗液，也可生成不溶性草酸钙。种分母液经蒸发或不经蒸发而添加较大量的草酸钠晶种，均可使溶液中的草酸盐结晶析出，这一方法在国外某些拜耳法厂采用，如San Ciprian氧化铝厂采用蒸发结晶的方法，以控制溶液中杂质，主要是碳酸钠和草酸钠[41]，从1982-1983年的统计数据看，每月排除的草酸钠达数十吨。添加少量的吸附剂（活性碳或阳离子多价螯和剂）于草酸钠过饱和的种分母液中，破坏草酸钠的过饱和状态，草酸钠即自动析出，用钡盐[42]（如铝酸钡、氧化钡等）加于氢氧化铝洗液中，在40～70℃处理半小时，可除去溶液中的60～70%的草酸盐，此法也可除去SO42-、CO32-、PO42-及VO42-，效果好，但钡盐昂贵，BaO〃Al2O3回收工艺复杂，包括结晶液固分离及煅烧等工序。利用低沸点的有机溶剂，例 16 如醇类，能有效的控制拜耳法溶液中的草酸钠[12]。在所实验的醇类中，甲醇对降低拜耳法溶液中的草酸钠含量（降低其溶解度）最有效，乙醇次之，丁醇作用最小。但甲醇能和溶液完全混合，因此需要一个蒸馏过程以回收甲醇，循环利用。

J.A.Chartouni报道了加铝（Alcan）OURO Preto氧化铝厂草酸钠排除系统的改进情况[43]。改进的主要部分为使蒸发母液经过一个由预先获得的细粒草酸钠的床层以强化其接触，以利草酸钠结晶长大，使系统更为有效。

F.S.Williams与A.J.Perrotta的研究[44-46]表明层状双氢氧化物（layered double hydroxides）和活性炭具有从拜耳法溶液中排除有机物的能力，并从而导致草酸钠从所处理的溶液中析出过程的强化。他们所开发的这一强化草酸钠排除的工艺已工业化，称为普罗克斯法（Purox process）。氢氧化物复合物为Mg2Al(OH)7·nH2O(Hydrotalcite)、Mg2Al(OH)6(CO3)0.5·nH2O（Hydrotalcite）、Ca2Al(OH)7·3H2O（Hydrocalumite）、Ca2Al(OH)6(CO3)0.5·nH2O（Hydrocalumite）。这些复合物由相应的氧化物或氢氧化物在拜耳法溶液中反应生成。

作者进一步的研究表明，当使用两种或两种以上的吸附剂时，由于其协同效应，草酸钠的沉淀析出可以得到进一步强化。因为在工厂的草酸钠沉淀系统中，循环的草酸钠晶种随着时间的推移，由于积累了其它共沉淀的有机物而失效。加入多种吸附剂时，它们对于不同类型的有机物稳定剂将有不同的吸附能力，从而从溶液种排除更多的这些草酸钠稳定剂，恢复草酸钠晶种的活性。具体作法是将加有草酸钠晶种的苛性碱浓度低的溶液用两种或两种以上的吸附剂处理，以排除阻碍草酸钠沉淀的那些有机物，然后将处理后的晶种浆液与种分母液混合，在一定温度下使后者中的草酸钠结晶析出。试验表明，从活性炭、17 ESP（氢氧化铝电收尘收集的炉灰）、氧化钙和氧化镁中选择两种吸附剂是最为有效的，而出乎意料的是，活性炭与ESP炉灰两种吸附剂组合使用效果最好，虽然ESP炉灰单独使用对草酸钠的排除效果很小。

作者将上述强化草酸钠排除的工艺称为多功能普罗克斯法（Multi-functional Purox process）.采用吸附剂和离子交换树脂处理

原则上可用活性炭、活性氧化铝、细粒氢氧化铝、不同镁化合物及离子交换树脂，对后两种方法的研究较多，其中用镁化合物排除有机物已经工业化。

文献中报道了用多种镁化合物净化种分蒸发母液中有机物的方法。这种方法之所以引起重视在于其易行和吸附剂回收的可能性。

德国[47]Ludwigshafen氧化铝厂将MgSO4·2H2O加入溶出过程中，在90℃以上水解产生的Mg(OH)2与溶液反应生成铝酸镁，新生成的铝酸镁对腐殖酸盐有很好的吸附能力。该厂从1974年使用该法后，生成明显改善，经济效益显著。据报道，溶液中SO42-未见升高，产品中MgO含量亦为增加。德国另外一个厂使用此法也收到了良好的效果，在一定条件下可使用价格较低的煅烧白云石，其附加优点是不带入其它阴离子。在溶出一水硬铝石矿时，白云石中的CaO可代替石灰添加剂，因此费用相应降低。

乌克兰的尼古拉也夫氧化铝厂蒸发母液中总有机物为18.8～24.2g/l，其中主要为高分子化合物（HMC）、羧酸（CA）及酚（H），而HMC对该厂溶液中有机物总量及溶液颜色均起着首要作用，如前所述，带颜色的有机物给拜耳法生产造成很多困难。溶出澳大利亚Darling Range铝土矿时，高分子有机物占进入溶液中全部有机物的一半以上。

Yury A.Zaytsev等对用镁化合物（氧化镁、氢氧化镁及铝酸镁等）排除“尼”厂及澳大利亚拜耳法蒸发母液中的有机物进行了研究[

48、49]。试验表明，镁化合物是种分母液中带颜色的有机物（COS）的有效吸附剂。吸附剂用量是决定COS吸附量的首要因素，而温度和时间对吸附效果的影响小。随吸附剂损失的氧化铝以使用氢氧化镁和铝酸镁为最小，起吸附效果也优于氧化镁，因而更适用于拜耳法。对“尼”厂蒸发母液而言，适宜的作业条件为：添加量（以MgO计）15～30g/l，处理时间30～60min，温度60～80℃。从母液中吸附的COS可达50～60g/l。

只有当镁化合物能够再生循环使用或者有很可靠的用途时，采用镁化合物排除拜耳法中的有机物才有可能。利用途径之一是用于生产镁铝尖晶石，热法处理（将吸附有机物后的吸附剂经干燥煅烧）是应用最广的恢复其吸附性能的方法。再生后得到的铝酸镁对吸附COS是很有效的。根据作者提出的蒸发母液净化与吸附剂再生工艺，1m3蒸发母液的镁化合物（以MgO计）用量可以降至12Kg。

前苏联对用离子交换树脂吸附有机物进行了较多的研究[51，52]。试验结果表明，用强碱性阳离子交换树脂AB－17可除去种分母液中70％的有机物，而从洗液中可除去100％，此法已经进行了半工业化试验。

但一些研究人员对上述方法持否定意见，因为阳离子聚合物昂贵，在通常的用量情况下，只能除去少部分有机物，采用大剂量（50g/L）效果才好，但不经济。因此，关键在于要有一个有效的阳离子聚合物的回收工艺，或者开发价格低廉的阳离子聚合物，否则离子交换树脂交换法是没有工业应用可能的。P.Atkins等曾试验了几种阳离子聚合物和再生方法，但证明都不经济。加铝（Alcan）Pierre G.Cousineau等报道在一小型试验厂用离子交换法将拜耳 19 法厂排除去的草酸钠转化为草酸产品的试验结果[53]。这一方法是基于以下反应

Na2C2O4 +2R H==H2C2O4 + R Na 树脂的再生采用5-10%的稀H2SO4

R Na + HX==R H + Na X 在采用H2SO

4的情况下，X代表SO42，再生反应生成的Na2SO4作为副

－产品。

试验厂总计运行了约1000小时，作者认为这一工艺是可行的，操作简单，维修工作量小，得到的草酸符合试剂级质量标准。

氧化法

氧化法是使工业溶液中的有机物部分地氧化为碳酸钠，另一部分氧化成低分子量有机钠盐，后者（草酸钠除外）对拜耳法生产的危害通常比其原来的高分子有机物要小得多。氧化剂可用软锰矿（MnO2）、空气、氧气及臭氧。

西德联合铝业公司（VAW）研究出用氧气在管道溶出器内湿法氧化拜耳法溶液中的有机碳的方法已成功在Stade氧化铝厂应用多年。该厂在管道溶出器中270℃温度下溶出铝土矿，溶液中有机碳含量曾高达34g./L.使用的效果明显，有机碳含量下降，种分Al2O3产出率提高，氢氧化铝粒度改善，并成功地解决了生成易爆气体混合物而产生的安全问题。溶出时产生的废气中除含有氮气和甲烷外，主要还含有氢[6]

J.Matyasi等认为湿式空气氧化（用O2或压缩空气）首先是破坏有机物中危害最大的腐殖酸，破坏程度随着反应温度和氧的分压的提高而增加。Matyasi等用匈牙利与德国多个拜耳法厂的浓溶液和种分母液在不同溶出条件以及不同规模下进行的湿法氧气净化有机物试验取得了满意的效果。

B.J.Foster等（凯撒铝和化学公司）针对Gramercy铝厂（高温溶出一水铝土矿）进行的湿法氧化试验[55]以除去溶液中腐殖酸盐有机物证明是有效的。在通常的溶出时间内，大部分腐殖酸盐可被破坏。

但是有机物的氧化反应除非氧化率很高，否则会产生中间化合物草酸钠，结果使氧化后的溶液中的草酸钠含量反而提高。大多数采用传统高压釜溶出铝土矿的溶出温度不高于240－250℃，这就不利于将氧气直接通入溶出过程，因为这不仅会导致有机物氧化效果低下，而且溶液中的草酸钠含量可大大提高，更高的温度和搅拌强度以及采用催化剂是达到高氧化程度以及氧化后溶液中低草酸钠含量所必需的。

N Brown[56]以结晶硫酸铜（CuSO4.5H2O）为催化剂，在管道溶出器内对两个拜耳法厂的溶液进行了有机物氧化反应动力学的研究，试验规模包括小型试验及试验厂试验。对催化剂作用，温度及氧气、搅拌等因素的影响以及催化剂的回收和循环利用等进行了研究，确定了

对两厂溶液有机物氧化率达≥８５％，氧化后溶液中草酸钠含量不高于2g/L以及苯羧酸（一种最难用湿Ｏ３氧化而破坏的有机物）不积累所需要的作业条件。

文献[39]了论述了有机物湿法氧化及采用铜盐催化剂的一些问题。MnO2是一种众所周知的氧化剂，并在一系列湿法冶金过程中被采用。对于用MnO2矿氧化拜耳法溶液中有机物的研究颇多。

T Tran 等[57]研究了用MnO2矿氧化拜耳法溶液中草酸钠及其它有机物时温度等因素对氧化效果的影响。试验证明，MnO2对草酸钠．甲酸钠．乙酸钠．腐植酸钠有良好的氧化效果。而苯三羧酸盐难于氧化。温度是最主要的因素，在240℃用MnO2 矿处理，效果远好于190℃，用矿量也是主要的因素，随眷MnO2用量的增加，氧化效果显著提高。

氧化过程发生的主要反应为：

Na2C2O4 + 2MnO2 + 2NaOH==2MnOOH + Na2CO3 HCO2Na + 2MnO2 +NaOH==2MnOOH + Na2CO3

C2H3O2Na + 8MnO2 +3NaOH +H2O ==8MnOOH +2Na2CO3 C9H3O6Na3 +30MnO2 +15NaOH +6H2O==30MnOOH +9Na2CO3

反应产物中有Mn3O4 Mn2O3

氧化反应消耗NaOH，而增加nNa2CO3浓度。

MnO2矿是比较便宜而又稳定的氧化剂。本身及其反应产物均不溶于溶液中。

用MnO2氧化拜耳法溶液中有机物有多种可能的方式。一是从循环溶液中分出一部分溶液单独进行处理，此溶液可以是蒸发种分母液，也可以是氢氧化铝晶种洗水，在稀苛性碱液中进行的氧化反应较快。上述方案的优点是MnO2矿回收容易，便于多次循环使用。提高其利用率。但要增加设备。另一种方案是将MnO2矿加于铝土矿溶出过程中，优点是需要或只需要很少的设备投资，MnO2矿反应残渣与赤泥一道排放。但这一方案受制于高温溶出的拜耳法厂的溶出温度与时间，对于采用高温溶出的拜耳法厂是有利的，因为低于200℃时，没有明显的氧化反应，而在250℃浸出时，能有效地除去有机物。

AD Stuart也研究了各种因素对MnO2 矿氧化效果的影响[58]，在250℃及MnO2矿量大(200-500g/L)的条件下，种分母液与MnO2接触一次（反应时间30min）可以除去有机碳3-8g/L.作者还进行了矿石循环使用的研究，溶液可连续地流过MnO2矿料柱，直至MnO2矿全部耗尽为止。

A.D.Stuart和T.Tran[59]进行了在铝土矿溶出过程中添加MnO2矿及用MnO2 矿处理种分母液的进一步研究，实验仍然表明，为取得有机物氧化的好效果，22 必须高温、高矿量（MnO2添加量）。在溶出过程中添加MnO2需要添加铝土矿10-50%的MnO2矿才能显著地除去有机物。而采用低矿量则也有直接氧化有机物为Na2CO3以及加速有机物的降解反应。经过MnO2矿六次循环使用后，最终氧化铝产品中没有发现Mn杂质。作者认为，单独分出一小部分母液用MnO2排除去有机物的方法适用于所有的拜耳法厂，而且可以采用高的MnO2添加量，容易回收重复利用。

如本文第二部分所述，并非所有有机物都影响种分产出率和产品质量。但迄今为止，大多数致力于有机物问题的论述均着眼于排除全部有机物，如果把重点转移到选择性地氧化溶液中的某些有害物质，则有可能比以往确定的温度（＞200℃）更低的条件下进行拜耳法溶液的MnO2矿处理。从而将MnO2处理与铝土矿溶出过程结合起来，当溶出铝土矿要求不高的处理温度时，以往的研究证明，当用MnO2 矿处理的温度较低时，经MnO2处理后溶液中的有机碳含量降低也较少。但是这对处理后的溶液种分指标的影响却没有研究过。

A RobertGee 等[61]研究了用不同溶液用MnO2矿处理后对种分过程的影响。首先用种分原液进行MnO2矿处理。矿量50g/l，处理温度145－250℃，处理后溶液地在规定条件下进行种分，发现经MnO2矿处理后溶液产出率显著提高（提高幅度随处理温度提高而提高，较不处理时相对提高值最大可达7％），氢氧化铝产品中的Na2O 含量显著地降低。但是在生产上MnO2矿处理种分原液不可行的，因为要经过一个提高温度再降低温度的过程。

在铝土矿溶出过程中（175℃，30min）进行MnO2矿氧化处理的试验结果，发现也有类似效果。但不如处理种分原液时显著。作者认为是铝土矿中通常不被溶出的有机物以及溶出时存在易氧化的有机物部分地消耗了MnO2矿氧化能力之故。当MnO2矿用量为50g/L时，处理后溶液的种分产出率仅提高约 23 2g/L，从经济上的可行性看，这可能是不够的。

A Robert Gee等的研究表明，采用种分蒸发母液进行MnO2矿处理是有效的，蒸发后高浓度溶液中富集了活性有机物，根据用两个低温溶出的拜耳法厂的蒸发母液进行的MnO2矿处理试验结果（50g/LMnO2，250℃），用处理后溶液进行溶出后的溶液进行种分，由于MnO2排除了使溶液中Al2O3稳定的某些有机物，使每一循环的Al2O3产出率提高，并改善氢氧化铝质量（Na2O含量降低）氢氧化铝粒度及微量元素含量无明显变化。而Fe2O3，CaO,TiO2含量还有降低。在实践中是分出一小部分蒸发母液进行MnO2矿处理，处理后溶液因为草酸钠含量提高，必需通过加晶种冷却结晶的方法除去，再将过滤分离后的溶液与末经MnO2矿处理的蒸发母液合并，送往溶出。用MnO2矿处理蒸发母液，由于某些有机物被MnO2部分地氧化而生成草酸钠，例如：

3MnO2 +RCHOHCOONa +NaOH—Mn3O4 +NaC2O4 + H2O +ROH 式中R 代表脂肪烃或芳香烃基团

经济评价表明，将少部分母液用MnO2矿处理，而后排除草酸钠是最可的方案。

电解净化法是利用阳极上析出的原子氧氧化有机物杂质.ВСАнашкин等认为此法前景良好[62]其优点是从溶液中直接产生氧化剂，过程不复杂，也不含带入污染溶液的其它杂质。但此法关键在于降低电耗，Gnyra 等对这一方法持否定意见。

哈萨克科学院冶金与选矿研究所对使用臭氧氧化工业铝酸钠溶液中的有机物进行了多年的研究，并进行过工业规模的试验，用臭氧与空气混合，研究者认为采用臭氧氧化是降低拜耳法溶液杂质含量最有前途的方法之一[63,64]。

Gnyra及Lever等也研究了用臭氧处理拜耳母液[5]用含O31.7-2.0%O3的氧 24 气通过含有机碳10-12g/L的拜耳母液，从溶液中结晶出粗大的Na2C2O4针状结晶，并有部分有机碳氧化成Na2CO3,母液从棕黑色变成淡色，不再产生泡沫。Gnyra建议了一个处理140m3拜耳法母液的臭氧氧化装臵。

俄罗斯博戈斯洛夫铝厂（并联法）从1993年3月起在种分工序采用晶体成长修饰剂（MPK）[66]这是Hалко Кэмикал公司生产的一种有机试剂，它可以强化晶种附聚，减少新晶核生成，提高氢氧化铝晶体长大速度，并可阻碍草酸钠与其它有机物与氢氧化铝其沉淀，在保证氢氧化铝粒度．强度及杂质含量的情况下，提高Al2O3产出率，在工业条件下，修饰剂添加量多少，Al2O3产出率提高了1-3Kg/m3，当添加量为15-25%时，产品中细粒子(-10和-20μ)的数量减少一半，产品粒度稳定，种分过程氢氧化铝粒度周期性变化

敏感性降低。并明显减少了氧化铝煅烧时的飞尘损失，根据试验，采用Hалко 7832MPK的效果最好。

如前所述，草酸钠是严重危害种分过程的一种杂质，大多数拜耳法厂均采取从溶液中将其排除的方法，但通常要为此付出较大的费用。澳大利亚为Nalco及Alcoa等公司开发了一种草酸盐稳定剂，为选择性表面活性剂添加剂（Nalco138）[66]，其作用在于抑制种分过程中草酸钠与氢氧化铝共沉淀，草酸钠稳定与以上所述晶体成长修饰是可以单独或同时应用于晶体分解的两种技术，目的都是在于优化种分作业。

草酸钠稳定度是以其在一定条件下，溶液中不致发生自发结晶析出草酸钠的最高浓度作为衡量尺度的。试验结果表明，添加很少量的稳定剂(Naclo 138 10ppm)即可明显地提高草酸钠的稳定性，Naclo 138可添加于种分原液中，它是一种选择性表面活性剂，在种分过程中不吸附于氢氧化铝上，而留在溶液中或吸附于草酸钠晶体表面上，N138对种分产品粒度或产出率没有影响，大量 25 的过程添加仍具有使草酸钠稳定的作用。而无明显的副作用。由于延缓或阻碍了草酸钠的结晶析出，种分过程得以改善。

但是，在拜耳法的流程中的某些点上，草酸钠沉淀析出（从而利于它的排出）仍然是重要的。否则，尽管有N 138的稳定作用，该处草酸钠的浓度将继续上升，以至可能发生共沉淀。如果一个氧化铝厂他铝土矿进入流程中的草酸钠量不大，则可不需要设臵草酸钠排除系统。否则，仍需要设臵草酸钠排除系统（尽管有N138的稳定作用），此时需要消除该处稳定剂的活性。否则，它将阻碍草酸钠的排除，而提高草酸钠稳定发生性带来的利益将丧失。N138在130℃以上很快发生热分解，丧失其作为稳定剂的活性。用结晶法排除草酸钠前，溶液常经过一个蒸发浓缩过程，溶液被加热到高温，这有利于稳定剂的热分解。

四．消除拜耳法生产中泡沫的方法

如前所述，在许多湿法工序中产生的大量泡沫是某些有机物给拜耳法生产造成的严重危害之一。国外某些公司和厂家采用消泡剂效果良好，如彼施涅公司采用三丁氧乙基磷酸盐。前苏联试验了多种消泡剂[67-70]，主要是石油化工生产上的废料或价格不高的产品。工业试验表明，其效果不次于三丁氧乙基磷酸盐。这些消泡剂多为表面活性剂。

工业试验表明，添加C3-C17 仲醇于铝土矿细磨和种分工序，可大大减少泡沫的生成，而其消耗量仅为溶液的0.00015-0.0003%（按体积计）。这种消泡剂在浓铝酸钠溶液中保持较长时间以及经过高压溶出工序后，消泡性能仍然稳定。Р Г Чернова等研究了多种有机物质在浓铝酸钠溶液中的消泡性能，从中筛选出下列几种被认为是最好的消泡剂：邻苯二甲酸二丁脂，C6H4 26（CO2C4H9）2，氨基石腊，有机硅溶液，这些消泡剂效果良好，用量少，在生产条件下与碱液长期接触而不丧失其消泡性能。如添加0.001%(以体积计)有机硅溶液于铝酸钠溶液中，泡沫完全消失。其在铝酸钠溶液中保持3600小时而消泡性能完全不变。邻苯二甲酸二丁脂用于帕夫洛达尔铝石种分工序的工业试验表明，其消泡性能良好。实验还表明，上述三种消泡剂对氧化铝厂各主要工序有益无害。

参考文献

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篇8：活性氧化铝的生产方法简介

该专利公开了一种从粉煤灰中提取二氧化硅和氧化铝的方法。其处理方法是:对粉煤灰进行活化处理后, 用质量分数大于40%的NaOH溶液浸取, 将其中的硅以硅酸钠的形式溶出, 通入CO2气体制备SiO2, 碱浸渣中配入CaO或CaCO3煅烧成熟料, 采用拜尔法制备氧化铝, 废渣用于生产水泥。该发明突破了原来直接从粉煤灰中提取氧化铝的思路, 采用先提取SiO2, 再提取氧化铝的全新工艺路线, 先将粉煤灰中的硅有效提取出来, 提高了碱浸渣中的铝硅比, 使处理后的碱浸渣可直接采用拜尔法提取氧化铝, 大大简化了氧化铝的提取工艺, 提高了粉煤灰中氧化铝的提取利用率。该发明工艺简单、投资少、成本低、产品附加值高, 是极具前景的粉煤灰精细化综合利用产业化方法。/CN101049935, 2007-10-10