氧化铝市场形势持续低迷,2015年年末电解铝价格虽略有回升,但氧化铝价格仍下行,氧化铝的价格已经跌至成本价以下很多。某氧化铝厂产品销售困难,库存量较大,在目前市场经济氛围中,产品质量问题成了主题,只有产品质量优于其它公司,才能够更好的占领市场,度过难关。
1氧化铝产品质量主要化学成份要求
中华人民共和国国家标准GB/T24487-2009氧化铝化学成分要求如表所示下
氧化铝的化学性质(纯度)是影响原铝质量的主要因素,同时也影响铝电解过程的技术经济指标,因此必须尽可能地降低氧化铝中的杂质含量。氧化铝中典型的化学杂质含量如表所示。
氧化钠是氧化铝产品中的主要杂质,在碱法生产氧化铝中, 送往焙烧的氢氧化铝中氧化钠以两种形式存在:一种是在氢氧化铝洗涤过程中没有完全洗涤干净残留其中的母液,可以通过增加洗涤次数、增加洗涤量以及使用表面活性剂使过滤滤饼脱水等来减少这部分碱含量;另一种是在氢氧化铝分解过程中结合进入氢氧化晶格中的结合碱,这部分碱是整个碱含量的主要部分,目前尚没有适宜的经济办法将这部分化学结合碱脱除。
2氧化铝的化学性质对铝电解的影响
氧化铝中氧化钠含量的升高对电解槽的运行有很大的影响,当电解质中的钠含量增加时,必须多加入氧化铝以维持正常的Na F/Al F3比值,使氟化盐的消耗量增加[1],同时增加了电解槽中电解质的体积。氧化铝中的氧化钠在电解质化学变化和电解槽的传料和工艺控制方面起着重要作用。氧化钠在铝电解是可与氟化铝发生反应生成氟化钠,使电解质的正常分子比发生改变,为了保持电解质的正常组成,必须补充相应数量的氟化铝[2]。
引领市场低钠产品更具有竞争优势。为了实现低钠氧化铝(氧化钠含量小于0.3%)、同时提高溶液产出率和降低能耗, 需要对分解过程作进一步的优化。
3原因分析及采取措施
影响氧化铝中Na2O含量主要取决于洗涤条件和氢氧化铝的粒度。
3.1为进一步降低产品中Na2O,首先加大平盘洗涤用水量, 平盘洗涤水量偏大造成影响:
3.1.1不利方面:种母浓度降低约1.5g/l(且未考虑分解槽碱煮回碱,其它氧化铝厂分解槽碱煮后液碱回循母槽,该厂回分解出料槽),比较如下表
3.1.2有利方面:氧化铝中Na2O含量降低0.138%,产品质量得到提高。
3.1.3成本影响:1即该厂1吨氧化铝中少含0.138%Na2O、 多含Al2O30.138%。0.138%Na2O即1.38kg Na2O折Na OH1.78kg, 3.20元;Al2O30.138%即1.38kg氧化铝折产值3.17元;2该厂平盘洗涤多用水12t/h,蒸发需多耗蒸汽3t/h,每小时产氧化铝55t/ h,蒸汽单耗升高0.055t/t-AO,折成本4.4元/t-AO;3造成该厂成本升高4.43元/t-AO。
3.2影响产品中Na2O的其它因素和解决办法如下
3.2.1氢铝中晶格碱含量高是影响该厂氧化铝中钠含量高的主要因素
氢氧化铝中碱有三种:(1)晶格碱,水无法洗去;(2)硅酸钠结合碱,此部分碱含量极少,主要由精液脱硅指数决定,含量0.002%-0.005%;(3)AH附碱。目前该厂氢氧化铝中Na2O含量0.21%,其中硅酸钠结合碱0.005%、附碱0.02%、晶格碱0.185% (0.21%-0.005%-0.02%),因此晶格碱0.185%是影响氢氧化铝中氧化钠含量高的主要因素。
3.2.2氢铝中晶格碱形成机理及降低手段
晶格碱的形成机理:铝酸钠溶液分解过快时,会导致析出的细小晶粒来不及长大,便同其它小晶粒附聚在一起产生结晶不完善的结合体,其中就形成了许多空隙,这些空隙会包裹大量溶液中游离的碱,即结晶碱,从而使氢氧化铝中钠的含量大大增加。因此要降低产品中的钠含量,首先要控制好铝酸钠溶液的分解速度,使氢氧化铝在晶核的基础上慢慢长大,形成结晶完善的产品。
影响氢氧化铝中晶格碱含量主要因素:分解温度、分解时间、精液ak等
(1)温度影响:在种子量相同的情况下,分解初温越高,铝酸钠溶液稳定性越强,进行分解诱导期越长,氢氧化铝结晶越完善,氢氧化铝中氧化钠含量越低。
(2)分解时间:分解时间越长,氢氧化铝结晶越完善,氢氧化铝中氧化钠含量有降低趋势。
(3)精液ak影响:精液ak越高,进行分解诱导期越长,分解速度越慢,氢氧化铝结晶越完善,氢氧化铝中氧化钠含量越低。
(4)解决方法:
控制分解速度,降低氢铝中晶格碱,首先抓住最重要的影响因素分解温度为突破口,分解首温65℃、末温50℃控制,AH中氧化钠可降至0.16%以内(氧化铝中氧化钠可降至0.25%以内),但基于该厂实际生产情况首温63℃、末温50℃控制;针对分解温度较高,增加分解槽液量至68000-70000m3,延长分解时间。提高精液ak虽然也可以降低氢铝中氧化钠含量,但严重影响循环效率和精液产出率,因此不建议提高精液ak。
4结语
通过不断的分析及进行现场操作的控制,保证了生产的稳定运行,近一步降低了产品中的Na2O。在氧化铝生产中,氧化铝产品质量不断优化可促进我国铝产业的快速发展。
摘要：针对某氧化铝厂面对目前市场形势所遇到的问题,为保生产、稳发展,提高氧化铝产品品质分析原因,寻找优化的方法,对提高氧化铝产品质量具有重大意义。
关键词：氧化铝,氧化钠,氢铝中晶格碱
参考文献
[1] 吕鲜翠、唐海红.氧化铝质量的改善及其对铝电解的影响,中国有色冶金[B]2006-03-01.
[2] 耿辉.热电厂节能生产改革探讨[J].现代商贸工业.2012(04).