基于氧化鋁工藝的循環(huán)提取研究

李其貴

（中鋁遵義鋁業(yè)股份有限公司，貴州 遵義 563100）

氧化鋁在生產(chǎn)過程中是從各種氧化鋁水合物的連續(xù)熱分解而脫水的產(chǎn)物。在工藝生產(chǎn)過程中，如果操作的方式不正確，生產(chǎn)后的廢渣中仍有濃度很高的氧化鋁產(chǎn)品，因此有必要對廢渣進行再提煉，以提升產(chǎn)量，降低原材料采購成本。然而，傳統(tǒng)的氧化鋁回收提取方法主要是拜耳法。本方法是在添加氧化鈣的條件下，用氫氧化鈉溶液從廢渣中提煉高濃度氧化鋁。反應(yīng)條件比較溫和，但提煉的氧化鋁液腐蝕性高，從氧化鋁液中分解出該化合物增添難度。針對這個問題，提出了一種新的氧化鋁工藝循環(huán)提取方式[1]。

1 發(fā)展現(xiàn)況

由于制作鋁材料，其工藝所須材料價格逐漸增加，并且沒有下掉的形式，使鋁行業(yè)發(fā)展空間收到限制，造成每個行業(yè)發(fā)展路徑受到嚴重影響，朝前發(fā)展更是難上加難。既然在原材料的價格上不能進行變動，只能從工作程序上將投入成本降低，現(xiàn)階段所要面臨的問題就是怎么在工序成果不改變的狀況下，而將總體成本進行降低，是當今企業(yè)發(fā)展的面臨的挑戰(zhàn)。

有關(guān)企業(yè)從很多方面不斷嘗試，希望能找到更優(yōu)化的方法，不僅可以將能源消耗比例降低，還能使企業(yè)成本減少，縮短工作人員操作時間；其次，還要使溶出機組的壓縮填充方法出現(xiàn)變化，將其管道弄成兩段，同時進行操作，從而促進鋁行業(yè)更好發(fā)現(xiàn)，并提供有利條件。

2 氧化鋁的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用棒狀氧化鋁

該化合物在工業(yè)上運用比較多，再加上這些年原油的質(zhì)量越來越劣質(zhì)等原因，造成目前對輕質(zhì)原油的需求量急劇增加，進而涌現(xiàn)出負載型氧化鋁成為加氫催化劑，例如HDS和HDM等?，F(xiàn)階段HDM催化劑多以活性炭以及活性γ-Al2O3作為載體。通過很多實驗研究結(jié)果可以看出，氧化鋁有很大比例的表面積、適合的孔結(jié)構(gòu)、優(yōu)質(zhì)的選擇以及價格便宜等特征，最重要的一點就是該化合物具備可以再生的能力，所以該化合物最為此載體得到大量運用。

2.2 應(yīng)用片狀氧化鋁

氧化鋁中很重要的粉體材料就是片狀氧化鋁，其有普通氧化鋁的優(yōu)質(zhì)特性，能夠有效將材料的韌性提高，因此廣泛應(yīng)用于陶瓷復(fù)合材料中。此外，此氧化鋁具有良好的附著力，不與基團團聚。其次，由于該化合物獨有的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的光敏性，被廣泛應(yīng)用于色彩顏料、化妝品等精細化工產(chǎn)品中。目前主要用于高分子填料和珠寶珠光顏料。

2.3 應(yīng)用球狀氧化鋁

與原來的空心球氧化鋁比較，陶瓷空心氧化鋁更能展現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)的高強度、耐高溫特征，其功能超過普通隔熱材料等，并且原材料非常豐盛，價格又很便宜，被稱為最有前景的隔熱材料，受到廣泛關(guān)注。所演變而產(chǎn)生微米類型的陶瓷空心球，大量運用于軍事、化工等方面，應(yīng)用前途無量。有專家使用干壓成型的方式制作該化合物陶瓷，從探究的壓力、預(yù)計焙燒的溫度等對其造成影響，從而明確最佳工藝參數(shù)，后期使用包裹的辦法，在氧化鋁表層裹上助燒劑，加強空心球之間的強硬度和力學(xué)功能。針對該方法，用漿料浸漬法以及化學(xué)共沉淀法做比較，可以知道后者方法所包裹量比較少，但是抗彎粒度與韌性較高于前者[2]。

3 工藝安全管理的概述

以前，關(guān)于氧化鋁的工藝安全管理更注重員工和機器的安全。其安全管理通常會集中在環(huán)境、人員等方面，在解析安全事故時，將事故原因分為相關(guān)人員操作不恰當、設(shè)備破壞等幾類，一般不考慮氧化鋁生產(chǎn)過程中的危機問題。過程安全管理就是運用一定的方法和程序?qū)ζ髽I(yè)生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)進行檢測和評估。對于不合標準的現(xiàn)象，應(yīng)及時采取安全措施，改進生產(chǎn)工藝，以免生產(chǎn)過程中存在不安全因素，從而減少安全事故的發(fā)生，管理企業(yè)全過程[3]。

3.1 以氧化鋁工藝的重復(fù)提取方法為基礎(chǔ)進行設(shè)計

為了將氧化鋁工藝中提煉出來的液體苛性比降低下來，以及物料的反復(fù)量減少。文章內(nèi)提供嶄新的提取方式，先要用預(yù)脫硅處理鋁液，將此液體作為制作準備硅產(chǎn)品，將廢棄液體的使用概率提升，將其處理完成后的原液進行過濾，就可以得到跟其相應(yīng)的工藝殘留廢渣和浸出液，然后針對渣相與該液體進行解析，使用氫氧化鈉與氫氧化鈣這兩者的混合物，針對殘留渣和浸出液開展熱反應(yīng)，并且反復(fù)進行處理，可以獲得高濃度的氧化鋁，其次還能將該化合物內(nèi)部的苛性比降低。

3.2 處理預(yù)脫硅

因為氧化鋁工藝生產(chǎn)過程中，剩下的鋁液內(nèi)部含有過高強度的非晶態(tài)化合物，所以在提煉之前，要先對綠葉采取預(yù)脫硅，進而可以提煉出濃度更高的硅，浪費現(xiàn)象也會減少。運用稀堿可以輕易將鋁液內(nèi)部的硅含量脫出來，進而可以有效提升該液體中的鋁硅比例，可以把后面提煉過程中的鈣損耗降低和對物料的反復(fù)使用。具體操作預(yù)脫硅的步驟為：選擇一定尺度的燒杯，將其進行加熱，溫度達到規(guī)定時再加入濃度為100g/L的稀堿，確保固體和液體的比例保持在4mL/g，對其進行攪拌，最佳速度保持在每一分鐘為300圈，設(shè)置好反應(yīng)時間。將其反應(yīng)完以后，運用洗滌等方法進行操作，可以得到脫硅的鋁液體。

3.3 獲得固體產(chǎn)物的循環(huán)

當獲得固體產(chǎn)物的時候，須先配置一定濃度的氫氧化鈉液體，在該溶液中加上規(guī)定量的固體氫氧化鈣來改善鋁液體內(nèi)的苛性比。根據(jù)標準比例把該液體和氫氧化鈉溶液同時加入一定高壓反應(yīng)釜內(nèi)，讓其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。等待完成以后，把該溶液溫度冷卻，將化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物過濾，會得到濾餅進行下一步洗滌流程，將其放在高溫內(nèi)進行烘干，就可以得到固體產(chǎn)物。對于反應(yīng)時候的鋁酸鈉溶液苛性比的情況，堿度若為30%，固體和液體的比例為1：8，反應(yīng)溫度為180℃以上，攪動的速度要控制在每一分鐘為600，反應(yīng)時間與上面一樣，這兩者液體中氧化鋁提取率記錄表如表1。

表1 苛性比與脫硅鋁液中氧化鋁提取率關(guān)系

從以上表格中的數(shù)據(jù)可以看出，當苛性比逐漸增加的時候，氧化鋁的提取率也會增加。如圖所示，苛性比為第一個數(shù)值時，對該化合物的提取率影響不大。所以，同樣提取率的情況下，剛開始鋁液含量中的苛性比會很低，所獲取的也降低[4]。

3.4 解析氧化鋁浸出液及渣相

把上個步驟中得到的固體產(chǎn)物當做原料，依照一定比例的硅、鈣放入到氫氧化鈣，后期再加入一定濃度的氫氧化鈉液體進行一定時間的反應(yīng)。等待反應(yīng)完成以后，及時對其進行冷卻，反應(yīng)得到的產(chǎn)物過濾，可以得到相對應(yīng)的浸出液，洗滌濾餅，高溫內(nèi)開展烘干處理，得到對應(yīng)的殘渣，解析渣相和該液體。

此步驟完成以后，可以得到浸出液內(nèi)部氧化鈉的濃度、氧化鋁的濃度以及苛性比數(shù)值，表示所得到浸出液能夠直接用到上個環(huán)節(jié)中個循環(huán)當中，繼續(xù)開展上個步驟的操作，從而達到氧化鋁反復(fù)提取。

4 解析實驗驗證

為了論證文章中設(shè)計新循環(huán)的提煉方法跟原來的提煉方式做比較，有很高的使用價值，可以把原來的方式跟新提取方式做比較試驗。

4.1 實驗準備

進行實驗之前，要提前準備好所需試劑，比如Ca（OH）2、NaOH等，依次采用兩種方式，從工業(yè)生產(chǎn)殘留的廢渣中提煉氧化鋁，分成實驗組和對照組，其中實驗組采用文章內(nèi)提到的循環(huán)方式；對照組是傳統(tǒng)提煉方式。為了更好進行實驗，確保獲得的結(jié)果更加精確且客觀，須確保別的影響原因都一樣，依次對不同容量的脫硅鋁液開展氧化鋁提煉實驗，把這組實驗所得到數(shù)據(jù)信息記錄下來。運用提取氧化鋁的計算公式算出每組方式中該化合物的提取率。

公式為：

在此計算公式內(nèi)分別代表：

X代表氧化鋁提取率；

M0代表增加到溶液中脫硅鋁液的質(zhì)量；

W0代表脫硅鋁液的質(zhì)量分數(shù)；

M1代表兩組所提煉后期剩下的殘渣質(zhì)量；

W1代表對照組或者實驗組提煉后期剩下殘渣內(nèi)的氧化鋁質(zhì)量分數(shù)。

4.2 實驗結(jié)果和解析

從以上公式中可以算出這兩組的數(shù)值結(jié)果，并登記在表2內(nèi)。

表2 實驗組和對照組氧化鋁提取率對比

從實驗中和表格1中的數(shù)據(jù)能夠得出，關(guān)于氧化鋁的提取率，實驗組明顯要比對照組要高很多。所以可以表明，本文中設(shè)計的反復(fù)提煉方式可以有效將剩余殘留的渣相提出許多氧化鋁。

針對該化合物的工藝生產(chǎn)而言，有很高的實際運用意義。其次，可以從文章內(nèi)設(shè)計的提煉方式首先就可以預(yù)脫硅處理，能夠很好將鋁液內(nèi)部的硅提出，將其用在日常生產(chǎn)中，制作硅產(chǎn)品，促進工藝生產(chǎn)的快速發(fā)展[5]。

5 結(jié)語

本文主要以工藝內(nèi)剩余殘留渣相中提煉氧化鋁為目的，把原有提煉方法考慮進去，可以發(fā)現(xiàn)其中問題，針對這些方面，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計出全新的提煉方式，還運用實驗進一步驗證此方式的有效功能，將該化合物的提取率加強，能夠有效把其溶液中的苛性比降低。在將來的探究中，還能將提煉過程中所牽涉的化學(xué)反應(yīng)和設(shè)備分離再進行探究和研發(fā)，進一步把該方式的提煉率加強。