拜耳法生产氧化铝控制种分粒度的措施
摘要：晶种分解产出的氢氧化铝，其粒度和强度在生产上都有一定要求。然而其粒度分布存在周期性变化的状况，目前尚无法避免。作为生产组织者就要立足于工厂生产实际，综合探讨各种因素，制定出符合生产工艺的种分作业制度，最大程度上实现氢氧化铝的粒度控制在工艺要求的范围之内。
关键词：氢氧化铝粒度粒度分布周期性控制措施
1 前言
中美铝业氧化铝生产采用拜耳法生产工艺，所采用矿石为一水硬铝石，矿石铝硅比8左右，产品质量等级为一级品，砂状氧化铝。本厂自投产以来所产出的氧化铝各项质量指标十分优良，各项指标远高于一级品要求。可是缘于种分分解工序产出的氢氧化铝粒度分布呈周期性变化，产品粒度仍没有摆脱周期性细化的状况。
氢氧化铝颗粒过细，危害很大：易吸附碱液及杂质，对洗涤及过滤造成困难；降低立盘过滤机及平盘过滤机的设备产能；种分母液浮游物增高，造成实际分解率降低；洗涤时增加了洗涤水量及蒸发量；同时焙烧电收尘负担加大、烟囱烟气出口含尘升高等一系列问题的出现，因此获得粒度较粗且比较均匀的氢氧化铝是是生产上要求。
生产砂状氧化铝，种分分解工序产出的氢氧化铝粒度生产工艺指
标一般为小于44μm的颗粒百分含量≤12%（粒度分析方法：干法筛分粒度分析，采用SDB-200顶击式标准振筛机）。
2 本种分工艺概述
分解工序采用一段法工艺流程，16个分解槽连续分解，4#、5#、6#、7#、8#、9#槽上均安装有宽流道板式换热器，逐级降温。其中1#2#3#为分解首槽；14#、15#为出料槽，16#为缓冲槽。投用种分槽数一般由分解时间及总液量而定（备用2个）。种分槽搅拌采用桨叶式机械搅拌。
出料槽上装设两台分级机，由槽液下泵送入水力旋流器，经旋流分级后，颗粒粗的底流送平盘过滤机，溢流返回出料槽。出料槽通过自压的方式向立盘过滤机供料浆，进行晶种过滤。滤饼与精液混合后返回首槽作晶种。
分解控制条件为：首槽温度62±1℃,末槽温度52±1℃，晶种固含700～800g/l，分解时间45～60h，分解率≥48%，精液成分AO≥165g/l，ak＜1.54。
3 种子分解过程实质性描述
种子加入后即从溶液析出的氢氧化铝直接沉淀于晶种活性的表面上，加入的种子晶体继续长大。长大的氢氧化铝晶体受各种因素影响，成长不均匀而在其表面上形成树枝状结晶，在搅拌或流动过程中受到撞击，使树枝状晶体破碎产生了小的晶核。这也就是种分过程中新晶核的来源。在种子长大和生成新晶核的同时，还存在着附聚作用，细小晶粒由于互相撞击而粘在一起成为大的集合晶体。
4 生产数据表明氢氧化铝粒度呈周期性波动
4.1 氢氧化铝粒度分布呈现周期性变化（见图1）
4.2 通过对生产数据及图1分析，归纳出如下规律
(1)氢氧化铝粒度分布呈周期性变化，但每个周期持续时间、波动振幅、每个周期内粒度合格天数及不合格天数差别却很大。
(2)自量产以来粒度波动共出现5个周期，每个周期持续100天左右。
(3)所采取的各项控制调整措施，目前来看只能延长粒度波动周期和减弱粒度波动的振幅，却无法避免粒度周期性波动趋势。
(4)在保持种分系统相对稳定的条件下，及时跟踪粒度分布状况。通过精心调控与操作；缩短粒度细化周期、不断延长粒度指标合格周期，降低氢氧化铝粒度波动幅度是完全可以实现的。
5 氢氧化铝粒度调控思路
新晶核必须经过多次循环才能生成粒度适中的晶粒，采取有利条件促进晶体的长大和晶粒的附聚，应尽量避免或减少种分时次生晶核的形成和氢氧化铝晶粒的破裂。
分解过程不仅要求氢氧化铝晶粒有一定的粒度和机械强度，还要求较高的分解速度与分解率。因此要全面考虑各种因素后，制定出符合实际情况都粒度控制措施。
(1)设置足够、合理监测点，时时准确掌握分解条件。尤其要及时掌握首槽温度、末槽温度、及中间降温梯度、首槽固含、分级机底流粒度分布、溢流粒度分布、底流料浆的流出状态及添加种子粒度分布等工艺变量的动态特征。
(2)科学分析、归纳数据，确定种分系统中影响附聚和成核的规律，保证晶种粒度分布平衡。
(3)尽可能提前发现可能出现的粒度粗化、细化趋势，及时采取控制措施干预。
6 针对一段法种分生产工艺，提出以下控制氢氧化铝粒度的措施
(1)分解温度是影响氢氧化铝粒度的主要因素，也是最直接最灵敏的调控措施。采取以下分解变温制度，采用初温度60～65℃，末温度48～53℃，分解时间45～60h，利用宽流道板式换热器在4#槽～9#槽进行中间降温10～13℃。根据不同条件，调控首槽、末槽温度及中间降温梯度。经生产数据验证，产品粒度及分解率都可以得到保证。下表为采取该变温制度后分解率及粒度（如表1）。
在其他条件不变的情况下，温度高晶体成长速度快，避免或减少了新晶核的生成，有利于氢氧化铝晶核的长大，所得氢氧化铝结晶完整，强度大；温度降低有力于细颗粒的产生。首槽温度调控范围60～65℃，然后配合分解槽降温梯度，合理安排开启宽流道板式换热器台数及降温幅度。在后续分解阶段，增开降温装置，中间降温10～13℃，提高溶液饱和度，促进氢氧化铝析出，促使颗粒长大。
降温的原则是：保持较高的分解初温，降温速度在分解初期可快些，分解后期则要放慢，这样既可以提高分解率又不致明显使氢氧化
铝的粒度变细。值得注意的是：在实际的生产时，不可能为了提高氢氧化铝粒度，而降低分解率。所以调整时要兼顾分解率分解槽产能，以免造成生产成本升高，经济效益降低。
(2)加强分级机的操作确保分级机最佳分级效果，满足分解作业过程对氢氧化铝产量和质量的要求。
分级机控制的好坏直接影响氢氧化铝的粒度质量和分解率。分级机是确保粒度质量合格的关键设备之一。若氢氧化铝粒度细化，通过提高分级机的进料压力（增加母液加入量）、降低进料固含（不高于450g/L）、提高进料温度,提高分级效果，必要时全开两组分级机以实现粒度良好的分级效果。
加强岗位巡检，关注进料压力（一般为0.15MPa～0.20MPa）及底流料浆从喷嘴的流出状态。及时清理进料管、溢流管及喷嘴存在的堵塞物料及杂物，确保分级效果正常。
(3)根据粒度分布情况，调整固含（即种子比）。
首槽固含控制在700～800g/L，都适合生产砂状氧化铝。
加入晶种的目的，是越过“晶核形成”的阶段，使溶液加速分解，而且也是为了制取粗粒氢氧化铝产品。粒度出现粗化时，如-44μm≤2%～4%时候，说明100μm以上的粗颗粒太多，要及时向平盘出料，降低固含，防止成核突然增加；粒度细化时，若固含偏低，
