張成梅

摘 要：生產(chǎn)氧化鋁的原料主要是鋁土礦，根據(jù)礦石的不同，采用的工藝有拜耳法、燒結(jié)法和混聯(lián)法。國外的鋁土礦多為高鋁硅比的三水鋁石和一水軟鋁石，通過拜耳法生產(chǎn)出的氧化鋁為砂狀；而我國可經(jīng)濟應用的鋁土礦資源大部分是高鋁、高硅、低鐵、難溶（鋁硅比較低）的中低品位一水硬鋁石，通過燒結(jié)法或混聯(lián)法生產(chǎn)出的氧化鋁為粉狀，并且雜質(zhì)含量比較高。

關(guān)鍵詞：氧化鋁；物理化學性能；鋁電解；電流效率

對氧化鋁除了要求其具有較高的純度和穩(wěn)定的質(zhì)量外，還要求其具有優(yōu)良的物理性質(zhì)：流動性好、強度高、溶解性好、不產(chǎn)生粉塵、具有較高的比表面積等。

1 氧化鋁質(zhì)量對鋁電解的影響

1.1 氧化鋁質(zhì)量要求

氧化鋁質(zhì)量現(xiàn)行有效的國家標準是GB/T24487-2009，其中化學成分為應符合表1的規(guī)定。氧化鋁微量元素主要包括V2O5 P2O5 MnO TiO2等。物理性能主要包括粒度、比表面積、松裝密度等項目。鋁電解廠對氧化鋁的質(zhì)量要求，化學成分一般按國家標準，也均能符合，質(zhì)量差別不大；氧化鋁質(zhì)量的好否更是具體體現(xiàn)在物理性能的優(yōu)劣，物理性能滿足的程度越高氧化鋁質(zhì)量越好，產(chǎn)品越受用戶的青睞。

1.2 化學性質(zhì)的影響

影響原鋁質(zhì)量的主要因素是氧化鋁的化學純度，同時鋁電解過程的技術(shù)經(jīng)濟指標也受到影響。①氧化鈉。氧化鋁產(chǎn)品中的主要雜質(zhì)是氧化鈉，氧化鈉含量過高影響電解槽的運行。當電解質(zhì)中鈉含量增高時，為維持正常的NaF/A1F3值必須多加入氧化鋁，造成氟化鹽耗費量增加，同時電解槽中電解質(zhì)的體積也跟著增加。氧化鈉在電解質(zhì)化學變化和電解槽的傳料和工藝控制方面發(fā)揮著重要作用；②其他氧化物雜質(zhì)。氧化鋁中含有的比鋁更具正電性的氧化物雜質(zhì)Fe203、Si02、Ti02等，電解時這些雜質(zhì)元素首先在陰極上析出而使原鋁的質(zhì)量降低，同時影響電流效率。

1.3 物理性質(zhì)的影響

目前鋁電解廠需要氧化鋁的物理性能良好，這樣可以在電解質(zhì)中的溶解速度加快，減少槽底沉淀：流動性好，使得自動向電解槽添加和風動輸送非常方便：其加料和輸送過程中減少飛揚損失，使氧化鋁單耗降低，環(huán)境得以改善：吸附氟化氫的能力強，改善氧化鋁做吸附劑的干法煙氣凈化的效果：保溫性強，在電解質(zhì)上能夠形成良好的結(jié)膜，隔絕電解質(zhì)熔體，減少熱流失：有效預防陽極氧化，減少陽極消耗。常用表征氧化鋁物理性質(zhì)的指標有：粒度、磨損指數(shù)、比表面積等。氧化鋁的流動性、灰塵量、保溫性能、融解冰晶石熔體的速度和吸附氟化氫的能力等都取決于以上各項物理性質(zhì)。

2 氧化鋁質(zhì)量的控制

①化學性質(zhì)的控制Na2O是氧化鋁樣品中含量最高的雜質(zhì)，氧化鋁在堿法生產(chǎn)的氫氧化鋁中存在兩種形式的氧化鈉：a.氫氧化鋁在洗滌過程中，并未將殘留在其中母液完全清除，降低堿含量可以通過表面活性劑使過濾濾餅脫水或大量、多次的清洗來實現(xiàn)。b.氫氧化鋁晶格中與氫氧化鋁分解產(chǎn)生的堿相互融合，當前還未發(fā)現(xiàn)有效的去除方法。所以，為了能夠降低氧化鈉在氧化鋁中的含量、并且在降低消耗的同時提高溶液的產(chǎn)量，應當不斷對分解步驟進行改良優(yōu)化。生產(chǎn)砂狀氧化鋁的廠家，因為洗滌次數(shù)多、粒度粗、粘度低、溫度高，而氧化鋁樣品中的Na2O低于0.40%，氫氧化鋁濾餅堿附著量低于0.06%。粉狀氧化鋁廠商，因為溫度低、粒度細，Na2O含量約占樣品的0.50%左右，因其進行清洗，以使Na2O含量降低，提高了廠家投入成本。

②物理性質(zhì)的控制氧化鋁物理性質(zhì)的差異，大多是因為不同的氫氧化鋁鍛燒與鋁酸鈉溶液分解過程的技術(shù)工藝所導致。a.合理控制分解工藝。氧化鋁中間產(chǎn)品氫氧化鋁的強度與粒度在一定程度上決定了氧化鋁的強度與粒度。砂狀氧化鋁在生產(chǎn)過程中，應確保所制的氫氧化鋁強度較大、粒度較粗。氫氧化鋁的粒度和強度取決于分解過程的控制，根據(jù)對產(chǎn)品粒度的要求，控制生產(chǎn)條件，生產(chǎn)出粉狀的氧化鋁和砂狀氧化鋁。中間狀與生產(chǎn)粉狀的氧化鋁生產(chǎn)廠家，砂狀氧化鋁也能夠經(jīng)過焙燒與分解技術(shù)的改良生產(chǎn)出來。提高分解溫度能使氫氧化鋁顆粒相對增大，但不利于分解率和產(chǎn)能的提高；鋁酸鈉料漿溶液稀些有利于分解率和粒度增大，但會影響到設(shè)備產(chǎn)能的提高；攪拌的目以保證晶種與溶液有良好的接觸，但攪拌過慢起不到攪拌的作用，甚至還有可能造成氫氧化鋁沉淀，過快會把生產(chǎn)的氫氧化鋁晶體打碎，造成氫氧化鋁變得更細。因此，應該綜合考慮上述各種因素對設(shè)備產(chǎn)能、分解率和氫氧化鋁質(zhì)量的影響，優(yōu)化種分作業(yè)條件，確定比較合理的操作條件，最終確保氫氧化鋁的質(zhì)量。b.掌握合理的焙燒工藝條件。氧化鋁的焙燒質(zhì)量與焙燒工藝的控制有著最為直接的關(guān)聯(lián)。焙燒過程不僅是氧化鋁脫水的過程，而且存在氧化鋁復雜的相變過程，不同程度的相變會導致氧化鋁γ-A12O3、a-A12O3的比例不同，它影響著產(chǎn)品流動性、安息角、比表面積、吸附能力等物理性質(zhì)。氫氧化鋁進行烘焙時，首先必須合理控制焙燒溫度，因為氧化鋁的焙燒量較高、比表面積高、a-A12O3含量較低，通過焙燒溫度的提高，降低焙燒控制，也易引起能耗提升。大部分研究顯示，采取低溫快速焙燒工藝，氧化鋁粒度中細粒少、比表面積大，揮發(fā)及含水均較多。

參考文獻：

[1]張曉敏，淺談氧化鋁質(zhì)量對鋁電解生產(chǎn)的影響[J].中國有色冶金，2017.