氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程結(jié)疤的清除

氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程結(jié)疤的清除摘要：氧化鋁生產(chǎn)結(jié)疤導(dǎo)致管道堵塞，使換熱器的傳熱系數(shù)嚴(yán)重降低，降低設(shè)備產(chǎn)能，增加能耗，清理結(jié)疤既要花費(fèi)大量的人力、物力、和財(cái)力。本文分析了結(jié)疤對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的危害及影響因素，提出了主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)有效清除結(jié)疤的方法和防止結(jié)疤生成的措施。關(guān)鍵詞：氧化鋁結(jié)疤危害清除1前言制約氧化鋁行生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)能和效率的一個(gè)重要因素就是生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的結(jié)疤。結(jié)疤厚度達(dá)到1mm,所需熱交換面積將增加一倍。而且結(jié)疤成分復(fù)雜并具有一定的硬度，難以清理，有些設(shè)備比如溶出管道、蒸發(fā)器等清理費(fèi)用高，而且會(huì)降低設(shè)備的壽命。因此,我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)疤是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。結(jié)疤對(duì)生產(chǎn)的危害結(jié)疤對(duì)生產(chǎn)的危害根據(jù)結(jié)疤的來(lái)源及其物理化學(xué)性質(zhì)不同,可將結(jié)疤的礦物成份分為四大類(lèi)：因溶液分解而產(chǎn)生，以Al(OH)3為主；由溶液脫硅以及鋁土礦與溶液間反應(yīng)而產(chǎn)生,如鈉硅渣、水化石榴石等；(3)因鋁土礦中含鈦礦物在拜耳法高溫溶出過(guò)程中與添加劑及溶液反應(yīng)而生成。主要為鈦酸鈣和羥基鈦酸鈣；(4)除上述三種以外的結(jié)疤成份，如一水硬鋁石、鐵礦物(鋁針鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦)、磷酸鹽、含鎂礦物、氟化物、及草酸鹽等。這類(lèi)結(jié)疤相對(duì)較少。結(jié)疤的危害主要有三個(gè)方面：結(jié)疤使熱交換設(shè)備的傳熱系數(shù)急劇下降，使得熱能得不到有效利用，增加了能耗。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，當(dāng)結(jié)疤厚度達(dá)1mm時(shí)，所需熱交換面積將增加一倍。結(jié)疤使設(shè)備的有效容積縮小，使設(shè)備生產(chǎn)的效率降低，設(shè)備產(chǎn)能降低。清理結(jié)疤需要大量人力、物力。結(jié)疤產(chǎn)生的主要影響因素3.1溫度影響我國(guó)一水硬鋁石型鋁土礦溶出時(shí)，結(jié)疤物質(zhì)與溫度的關(guān)系是：170°C以下：主要結(jié)疤物質(zhì)是鈣霞石、水鎂石，次要的是水合鋁硅酸鎂、鈣鈦礦；160?240C：主要結(jié)疤物質(zhì)是水鎂石、羥基鈦酸鈣，次要的是水合鋁硅酸鎂、鈣鈦礦、鈣霞石；220CC240C）以上，結(jié)疤較嚴(yán)重。主要結(jié)疤物質(zhì)是鈣鈦礦，次要的是鈣霞石、水合鋁硅酸鎂。礦石的物相組成鋁土礦的化學(xué)成分和礦物組成，會(huì)影響到結(jié)疤生成的溫度范圍、物質(zhì)種類(lèi)及含量。礦石中的SiO2,如果以高嶺石形態(tài)存在，則會(huì)在170C以下的低溫區(qū)析出結(jié)疤；如果是以伊利石、葉蠟石、綠泥石等形態(tài)存在，則會(huì)在170?220C大量析出結(jié)疤。石灰的添加圖3.1為不同溫度下石灰添加量對(duì)結(jié)疤素的影響。隨著石灰添加量的增加，在165?210C范圍內(nèi)，結(jié)疤厚度較少，而在溫度245?280C范圍內(nèi)結(jié)疤厚度增加，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，主要是由于低、高溫下生成的結(jié)疤物質(zhì)種類(lèi)不同，低溫下主要是硅渣和鎂渣結(jié)疤，高溫下主要是鈦渣結(jié)疤。溶液中Al2O3和SiO2濃度的影響結(jié)疤速度隨溶液中Al2O3濃度的增加而增加。大量研究表明（圖3.2），溶液中SiO2濃度對(duì)結(jié)疤速度也有很大影響。在任何溫度下，溶液中SiO2濃度增加，結(jié)疤加劇。溶液中A12O3和SIO2濃度升高是結(jié)疤增加的主要原因，他們都有利于硅渣結(jié)疤和鎂渣結(jié)疤的生成。礦漿流速的影響礦漿流速大，紊亂程度進(jìn)一步增加，晶核被紊亂的渦流沖離結(jié)疤表面，使結(jié)疤生長(zhǎng)速度降低。在高流速下，礦漿中的固體粒子，還會(huì)將已生成的結(jié)疤沖刷掉。主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)有效清除結(jié)疤方法根據(jù)結(jié)疤成分和性質(zhì)的不同，以及設(shè)備大小形狀的差異，可以使用各種破壞及清除結(jié)疤的方法，總的可分為機(jī)械清除法、化學(xué)清除法、高壓水清除法及熱法。原礦漿結(jié)疤的清除原礦漿結(jié)疤主要是硫酸鹽結(jié)疤以鉀鈉芒硝的形式析出，比較疏松。清理管道結(jié)疤是采用大錘敲擊的方法；分級(jí)機(jī)是采用風(fēng)鎬來(lái)清理分級(jí)機(jī)葉片間的結(jié)疤，不能徹底清除管道和分級(jí)機(jī)上的結(jié)疤；建議利用大功率超聲波清洗設(shè)備，或在管道內(nèi)和分級(jí)機(jī)葉片上涂上耐堿耐高溫涂料等，以便有效清理或緩解結(jié)疤的影響。溶出管道結(jié)疤的清除溶出系統(tǒng)結(jié)疤主要礦物組成是：低溫預(yù)熱段為氫氧化鎂、水合鋁硅酸鈉、一水硬鋁石、鈣鈦礦、赤泥礦，高溫預(yù)熱段為磁鐵礦、鈣鈦礦、方鐵礦、氫氧化鎂、赤鐵礦。低溫預(yù)熱段結(jié)疤表觀(guān)呈黃色或棕色，厚度1?2mm，層狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)硬；高溫預(yù)熱段結(jié)疤外觀(guān)為褐色，厚度1?3mm之間，層狀，質(zhì)脆硬。根據(jù)結(jié)疤的組成及特點(diǎn)，其清除有水力沖擊法、酸洗法、火燒法等。其中酸洗法因清洗結(jié)疤效果好、成本低、易操作而被廣泛使用，尤其適用于清洗已結(jié)垢的熱交換器管。酸洗過(guò)程在酸與結(jié)疤反應(yīng)的同時(shí)，酸也腐蝕鋼鐵本身。為了阻止酸洗過(guò)程中管道及設(shè)備腐蝕，酸洗時(shí)，我國(guó)氧化鋁廠(chǎng)采用加入緩蝕劑的方法來(lái)阻止酸對(duì)金屬管道的表面的腐蝕。蒸發(fā)器結(jié)疤的清除方法碳分蒸發(fā)器結(jié)疤的主要成分為：碳酸鈉、硫酸鈉、二氧化硅及其混合物；種分蒸發(fā)器結(jié)疤的主要成分為：水合鋁硅酸鈉（鈉硅渣）。目前我國(guó)蒸發(fā)器結(jié)疤的清除一般采用水煮法和酸洗法。水煮法是指在蒸發(fā)器生產(chǎn)一周后，采用通入適量的新蒸汽加水循環(huán)溶解加熱管壁上的可溶鹽。酸洗法是指在蒸發(fā)器生產(chǎn)一個(gè)月后，用5%左右的稀硫酸在蒸發(fā)器內(nèi)循環(huán)清洗加熱管壁上不溶于水的鋁硅酸鈉結(jié)疤，并在稀酸內(nèi)加入一定量的緩蝕劑。5結(jié)論氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)疤成分復(fù)雜，不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)因工藝條件不同及料漿組成不同，結(jié)疤形成的機(jī)理及物相組成有很大差異。由于目前還沒(méi)有完全有效地方法阻止結(jié)疤的生成，清除結(jié)疤是目前采用的最有效的措施，對(duì)拜耳法原礦漿結(jié)疤的清除，建議用水沖刷、浸泡，也可以利用大功率超聲波清洗設(shè)備或在管道內(nèi)和分級(jí)機(jī)葉片上涂以耐堿耐高溫涂料等；對(duì)溶出管道結(jié)疤的清除采用硫酸酸洗，同時(shí)加入緩蝕劑，清理結(jié)疤效果較好。參考文獻(xiàn)[1]畢詩(shī)文，于海燕，氧化鋁生產(chǎn)工藝，北京：化學(xué)工業(yè)