氧化鋁生產(chǎn)赤泥的綜合利用現(xiàn)狀及進展

萬 明，姜元軍

（龍口東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺 265710）

在當(dāng)今社會能源問題是一個世界性的難題。目前世界上有很多國家對氧化鋁的需求量很大，但由于國內(nèi)的氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)還不夠成熟，所以其產(chǎn)量和質(zhì)量都不高。我國是一個資源大國，但人均占有量卻不高。因此如何提高氧化鋁的產(chǎn)率，成為了我們必須解決的問題。

1 赤泥概況

氧化鋁是一種具有高比表面積的低密度、低熔點的優(yōu)質(zhì)金屬材料，它在各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。目前世界上的氧化鋁產(chǎn)量約占了產(chǎn)能的三分之一左右，而我國氧化鐵的生產(chǎn)量也占到了總產(chǎn)能的一半以上。由于氧化鐵的價格低廉，且其本身所具備的耐腐蝕性和耐候性，使得它的使用范圍更加廣闊。而在工業(yè)上，氧化鋁主要用于制造電鍍設(shè)備、涂料等。但是隨著社會的發(fā)展和人們對環(huán)境保護意識的增強，以及對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，對于污染環(huán)境的處理方法也越來越嚴(yán)格，這就導(dǎo)致了氧化鋁的生產(chǎn)成本逐漸上升，這就迫使我們必須要將降低生產(chǎn)的工藝流程，減少工序，節(jié)約人力，并將其進行合理的改進與創(chuàng)新。

2 氧化鋁生產(chǎn)赤泥的綜合利用現(xiàn)狀分析

近些年來，由于我國的經(jīng)濟快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對各種產(chǎn)品的要求也越來越高，而這些需求的滿足都依賴于高質(zhì)量的制革工藝，因此在生產(chǎn)過程中，對氧化鋁的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的改進和創(chuàng)新十分迫切；此外，近年來人們對于環(huán)境的保護意識也日益加強，我們要從環(huán)境保護的角度出發(fā)，合理地使用好所需的原材料以及減少污染的排放量，從而達到可持續(xù)化的可持續(xù)化的目標(biāo)；同時，要想實現(xiàn)資源的有效利用，就必須將其與其他的化工產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來，形成一種新型的工業(yè)體系，使之成為一個有機的整體來進行綜合利用。

對于氧化鋁的應(yīng)用而言，其主要是通過對其進行一系列的處理來實現(xiàn)的；而在對氧化鋁的改性過程中，則可以將其分為兩種類型，即有機結(jié)合和無機相結(jié)合的方式以及兩者之間的相互融合方法這兩個方面。其中，前者是以硅酸鹽為主要原料的一種復(fù)合型材料，它能夠?qū)⒀趸X的性能提升到了一個新的層次上，從而使得氧化鐵的強度得到了顯著的提高；而后者則是以硅酸鈣為基礎(chǔ)的新型陶瓷層，它具有較好的抗腐蝕性，并且還能有效的防止出現(xiàn)熱膨脹現(xiàn)象，因此在使用的時候也更加方便。由于赤泥的組成成分較為復(fù)雜，所以想要對其進行綜合利用，就必須要采用不同的工藝來對它們的性質(zhì)加以改變，進而才會使氧化鐵的功能得以最大程度的發(fā)揮出來。由于不同地區(qū)的自然環(huán)境存在較大差異，因此在對其進行處理時，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，選擇合適的方法對其進行合理的改造和應(yīng)用。赤泥的性質(zhì)主要有物理化學(xué)性質(zhì)、生物性能以及生化特性。①物理性質(zhì)：對于氧化鋁而言，它是一種非常重要的化工原料，它能夠?qū)⒀趸X的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性的化合物并提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。同時也可以使氧化鋁的反應(yīng)溫度降低，從而使氧化鈦的強度得到增強。②生物功能：赤泥中的蛋白質(zhì)具有很高的生理活性，其中含有人體所需的必需氨基酸，如賴氨酸等，所以在使用過程中，必須要嚴(yán)格按照操作規(guī)范，才能達到良好的效果；并且，在加工的時候要注意到，不能將其帶入水中，以免造成不必要的浪費；另外，還要求添加白。赤泥的含量一定不要過高，否則會導(dǎo)致大量的損失和浪費。

3 赤泥的生產(chǎn)工藝

氧化鋁的主要成分是碳酸鈉，其在常溫下，呈弱酸性，但當(dāng)溫度達到25℃時，會發(fā)生分解反應(yīng)，生成亞甲基藍(lán)，所以氧化鋁的物理性質(zhì)很活潑如耐熱性、耐腐蝕性等。赤泥的生產(chǎn)工藝主要包括熱塑性焙燒法、濕法壓裂法和干式壓裂技術(shù)。熱塑性焙燒法是一種以高爐的爐內(nèi)為原料，采用高壓力的高壓水的助燃劑，使其在高溫下熔化，并產(chǎn)生蒸汽，通過加熱將其冷卻到常溫的過程；濕式壓裂則是利用了高爐的低負(fù)荷的特點來進行的生產(chǎn)工藝，它是以低真空的水作為輔助燃料，在常溫下對火區(qū)的物料進行進一步的加工處理，最終形成成品。

（1）赤泥的前處理。利用前處理的方法是將氧化鋁中的Al2O3溶出的過程進行了改進，從而使氧化鋁的強度得到了提高，并使其具有較好的耐蝕性。在前處理的基礎(chǔ)上，對其進行了一系列的優(yōu)化和改良，如：電解液的選擇、電泳工藝的改善、酸堿調(diào)節(jié)劑的使用以及酸洗等。

在赤泥的處理中，主要是通過對溶出的物質(zhì)進行回收，將氧化鋁的分解成小分子的小顆粒的過程稱為赤泥的前處理。對于不同的氧化鐵，由于其組成的差異可以分為鐵基型和非鐵基型。其中以鐵基的氧化物為主要的原料之一，而非金屬的氧化物則以錳的氧化物為最重要的來源；而錳的化合物又可劃分為無機的硫酸鹽與有機的硫酸鹽。在這些雜質(zhì)的影響下，氧化鋁的結(jié)晶程度會有所降低，并且會有少量的晶粒，但是隨著時間的推移這種現(xiàn)象也逐漸消失。

（2）赤泥處理工藝的確定。赤泥是一種固體廢棄物，它具有一定的可塑性，在自然界中分布廣泛，在自然環(huán)境中可以被降解，也可作為肥料。在生產(chǎn)過程中，要盡可能的減少對環(huán)境的污染以及降低成本。通過使用不同的方法將氧化鋁的活性物質(zhì)提取出來，并與其他的有機材料混合，從而得到的產(chǎn)物就是不同的產(chǎn)品組成。目前，主要有兩種赤泥處理方法，一是化學(xué)法，二是物理法。①吸附解吸法：吸附解吸是利用物質(zhì)的表面與分子之間的作用力，將其從固體材料中分離出來的一種處理技術(shù)。赤泥的活性成分在一定條件下可轉(zhuǎn)化為可溶性的無機物，從而提高了它的穩(wěn)定性和回收率。但是它的應(yīng)用受到了限制。因此在實際生產(chǎn)中，要根據(jù)具體的情況來選擇合適的原料和設(shè)備。②生化處理：利用微生物的新陳代謝，使其降解成簡單的小分子量化合物，以降低成本，實現(xiàn)資源的合理化配置。常用方法包括厭氧型酸化、兼氧型酸化、兼鹽結(jié)離子交換床等。由于生物膜的存在使得赤泥的水解度下降，所以對氧化鋁的去除率不高。但經(jīng)過分離后，氧化鋁的比表面積增大，且具有很好的耐酸性，可以用于造紙工業(yè)。另外還應(yīng)注意的是，在使用過程中，要避免過度添加纖維素，以免造成環(huán)境污染。

（3）赤泥的正交優(yōu)化。在赤泥生產(chǎn)中，由于赤泥的組成成分復(fù)雜多樣，需要采用的處理方法也不一樣，因此在選擇的時候要考慮到各方面的要求(如溫度、pH值等)，并盡可能的將各個指標(biāo)都能達到最好的組合狀態(tài)。通過在工廠內(nèi)進行氧化鋁的制備與應(yīng)用，來檢驗氧化鋁的性能是否符合國家的標(biāo)準(zhǔn)要求，主要是看其在實際生產(chǎn)中的穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及，抗氧化性等。①外觀特性：在使用前，要對設(shè)備白各項指標(biāo)做檢查，如有不符合規(guī)定的地方要及時更換。同時也要對生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度和氧氣的濃度做檢測，以保證生產(chǎn)過程的正常運行。②耐蝕性：氧化鋁的耐久性是指其具有很強的抗化學(xué)侵蝕能力，可以抵抗外界的有害物質(zhì)的影響而長期保持穩(wěn)定。一般情況下，氧化鋁的耐腐性研究需要達到以下兩個方面：一是防止酸堿的侵入；二是延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期。前者包括了抗氧化劑的破壞和被酸分解的作用；后者則是使氧化膜的功能下降。因此必須考慮到這些因素的干擾后，才能繼續(xù)改進。如果不能滿足上述條件，那么就會導(dǎo)致最終的成品率低，甚至無法產(chǎn)能。所以說，對于不同的工藝流程，所選用的材料也應(yīng)有所不同。

（4）赤泥生產(chǎn)中存在的脫除。從目前的情況來看，我國氧化鋁生產(chǎn)中存在著大量的脫除赤泥，這些脫除的主要原因是由于氧化鋁在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一定量的灰分，而灰分又是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，所以必須對其進行綜合的處理才能使其達到合格的指標(biāo)要求。需要對氧化鋁的原材料進行篩選，將含鐵元素的原料與含磷的雜質(zhì)等物質(zhì)混合后加入到燒杯中，這樣可以降低含鐵的含量；在對氧化鈦的選購上，要選擇具有良好的耐磨性、抗壓強度和硬度的材料；對于生產(chǎn)的工藝流程，也要嚴(yán)格控制，不能隨意的添加和不加防腐劑的設(shè)備；在生產(chǎn)的同時也要注意防腐劑的使用量，避免因防腐劑的過多用而導(dǎo)致的環(huán)境問題。從當(dāng)前的狀況看來，我們國家的氧化鋁的產(chǎn)量雖然一直處于穩(wěn)定的增長狀態(tài)，但是仍然有許多的資源浪費，因此需要加強節(jié)約型的理念來提高經(jīng)濟效益。

（5）樣品檢測。樣品的檢測主要是通過對不同批次的氧化鋁產(chǎn)品進行分析，從而確定其質(zhì)量的好壞。樣品的檢測方法主要有電化學(xué)法和紅外光譜法。電感法是利用待測物與待測物之間的不同電感量的差異來進行檢測的一種技術(shù)。它是利用待測物質(zhì)對電磁波的敏感性來對其的電磁響應(yīng)特性的分析測量。由于該儀器設(shè)備簡單，操作簡便，在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。但它也存在一定的缺陷：如在測定過程中，需要用到的試樣多為易燃易爆的物品；而在測試中，樣品本身的性質(zhì)也會影響到最終的結(jié)果；此外，有些有毒的材料還可能對人體產(chǎn)生危害。

紅外吸收光譜法是根據(jù)光的波長、強度和散射的原理來判斷被測物體的特征信息的一種技術(shù)。這種方法的特點在于：①可通過選擇的光源種類確定每種被選的輻射源類型。②可用于多種目標(biāo)的檢測；③可應(yīng)用于各種復(fù)雜的背景下的檢測工作。但是因為其實驗條件的限制以及受環(huán)境影響因素的制約等，很難應(yīng)用于實際的生產(chǎn)當(dāng)中。因此還需進行進一步的探索和改進。在對氧化鋁的檢測過程中，需要注意的是，不能將所有的樣品都拿來做電極板的制作實驗，因為這樣的話，會導(dǎo)致氧化鋁的表面會出現(xiàn)很多的雜質(zhì)和粉狀牛質(zhì)，影響了整個氧化鐵的性能；同時，在使用前，要先用濾紙將這些過濾后的樣品中的水分除去，以免造成活性成分的流失而使測試結(jié)果產(chǎn)生誤差。

4 結(jié)語

本文主要研究了氧化鋁的制備工藝、赤泥的綜合利用現(xiàn)狀、應(yīng)用策略。通過對氧化鋁的性，質(zhì)分析，認(rèn)為在一定的條件下，氧化鋁可以用氫氧化鈣來代替鈦白粉，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。對于生產(chǎn)的成本也有了進一步的提升和改進，因為生產(chǎn)的成本越高，就意味著企業(yè)的利潤越低，因此要盡可能的降低原材料的消耗量，減少能源的浪費。