微鈉氧化鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

微鈉氧化鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

【摘

要】本文介紹了微鈉氧化鋁從研發(fā)到規(guī)模化生產(chǎn)，以及下游客戶的推廣應(yīng)用，為義翔鋁業(yè)公司的轉(zhuǎn)型發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】微鈉氧化鋁;氧化鈉;白剛玉;高溫α氧化鋁

1、前言

氧化鋁生產(chǎn)過程中，不管是采用燒結(jié)法或是拜耳法，都是在堿性介質(zhì)中進(jìn)行的，在拜耳法系統(tǒng)中通過配料、脫硅、高溫溶出、沉降分離、控制過濾，使鋁土礦中的氧化鋁以鋁酸鈉的形式進(jìn)入溶液并得以精制，這種鋁酸鈉精制溶液通過加晶種、降溫析出氫氧化鋁。在氫氧化鋁晶體析出的過程中，晶格中及晶體間夾帶有部分Na2O，這種堿叫結(jié)晶堿，不能用一般的物理或化學(xué)方法去除。同時(shí)，氫氧化鋁表面也吸附一部分Na2O叫吸附堿，可以通過洗滌的方法去除。氧化鋁中的氧化鈉含量主要取決于氫氧化鋁中鈉含量。雖然我們通過優(yōu)化分解條件，減少結(jié)晶堿的形成，但要從生產(chǎn)系統(tǒng)中獲取鈉含量小于0.1%的氧化鋁較為困難，生產(chǎn)微鈉氧化鋁必須用特殊的方法對氧化鋁進(jìn)行處理才能實(shí)現(xiàn)，義翔鋁業(yè)公司通過研發(fā)試驗(yàn)解決了這一難題，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)。

2、氧化鋁國標(biāo)要求

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T24487-2009氧化鋁化學(xué)成分要求如表1所示：

氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)（純度）是影響原鋁質(zhì)量的主要因素，同時(shí)也影響鋁電解過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，因此必須盡可能地降低氧化鋁中的雜質(zhì)含量。氧化鈉是氧化鋁產(chǎn)品中的主要雜質(zhì)，在堿法生產(chǎn)氧化鋁中，送往焙燒的氫氧化鋁中氧化鈉以兩種形式存在：一種是在氫氧化鋁洗滌過程中沒有完全洗滌干凈殘留其中的母液，可以通過增加洗滌次數(shù)、增加洗滌量以及使用表面活性劑使過濾濾餅脫水等來減少這部分堿含量;另一種是在氫氧化鋁分解過程中結(jié)合進(jìn)入氫氧化晶格中的結(jié)合堿，這部分堿是整個(gè)堿含量的主要部分。

3、微鈉氧化鋁生產(chǎn)

雖然我國氧化鋁產(chǎn)能較大，但大多都是中、低端氧化鋁，沒有在提高質(zhì)量及開發(fā)新產(chǎn)品上做根本性的突破。義翔鋁業(yè)公司雖然規(guī)模不大，為在逆境中求生存，公司提出調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，研發(fā)附加值高的微鈉氧化鋁，從而推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

3.1研發(fā)試驗(yàn)

微鈉氧化鋁試驗(yàn)原料采用義翔鋁業(yè)公司生產(chǎn)的氧化鋁粉，其雜質(zhì)的化學(xué)成份見表2：

義翔鋁業(yè)公司研發(fā)人員在實(shí)驗(yàn)室通過多次反復(fù)脫鈉試驗(yàn)，取得了很大的效果，使氧化鋁中的氧化鈉含量從0.23%降到0.1%以內(nèi)。為進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，公司利用現(xiàn)有裝備建立起一套中試生產(chǎn)線，經(jīng)過多次中試試驗(yàn)，確定了微鈉氧化鋁指標(biāo)的穩(wěn)定性。

3.2規(guī)模化生產(chǎn)

義翔鋁業(yè)公司通過不斷技術(shù)創(chuàng)新，2021年建立起全國首套萬噸級(jí)微鈉氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，解決困擾精細(xì)氧化鋁行業(yè)發(fā)展的水處理難題，年產(chǎn)能可達(dá)到10萬噸，現(xiàn)已正常運(yùn)營，目前可穩(wěn)定生產(chǎn)出微鈉氧化鋁系列產(chǎn)品。義翔鋁業(yè)公司微鈉氧化鋁產(chǎn)品見表3：

4、微鈉氧化鋁特點(diǎn)

義翔鋁業(yè)公司生產(chǎn)的微鈉氧化鋁，Na2O含量控制在0.1%以內(nèi)，穩(wěn)定在0.05%左右，僅為國標(biāo)GB24487-2009-T要求的1/10，微鈉氧化鋁作為白剛玉的生產(chǎn)原料，生產(chǎn)的微鈉白剛玉氧化鈉含量在0.01-0.09%之間（普通白剛玉中的氧化鈉含量在0.2—0.4%之間），在冶煉過程中可減少90%的β-氧化鋁，普通白剛玉含β-相含量在6%左右，微鈉白剛玉β-相含量在0.5%以下。

微鈉氧化鋁作為高溫α氧化鋁的生產(chǎn)原料，生產(chǎn)的微鈉α氧化鋁流動(dòng)性好、純度高、結(jié)晶形貌極易成型，并且實(shí)現(xiàn)了無礦化煅燒，生產(chǎn)控制簡單。

5、微鈉氧化鋁應(yīng)用

5.1微鈉高溫α氧化鋁

微鈉高溫α氧化鋁的生產(chǎn)方法一般有以下幾種：①輕燒氫氧化鋁水洗去除堿;②氫氧化鋁或氧化鋁添加礦化劑焙燒除堿;③用無機(jī)酸或鹽去除堿。這些方法有環(huán)境污染，生產(chǎn)成本高的弊端。

高溫α氧化鋁應(yīng)用特點(diǎn)：一是流動(dòng)性好;二是純度高，結(jié)晶形貌極易成型;三是無礦化煅燒，生產(chǎn)控制簡單。

義翔鋁業(yè)公司的微鈉氧化鋁應(yīng)用于生產(chǎn)高溫α氧化鋁，已實(shí)現(xiàn)無礦化煅燒，環(huán)保節(jié)能，每噸可節(jié)省50m3天然氣。

5.2微鈉白剛玉

微鈉白剛玉是指：含氧化鈉量在0.01-0.09%之間的白剛玉。它的原料是經(jīng)過深加工的微鈉氧化鋁。微鈉白剛玉是白剛玉中一種含氧化鈉量較低的產(chǎn)品。普通白剛玉中的氧化鈉含量在0.2—0.4%之間。

微鈉白剛玉的主相是α-Al2O3。氧化鈉對于白剛玉是一種有害雜質(zhì)，它與氧化鋁在熔融狀態(tài)下生成β-Al2O3，生成量隨氧化鈉含量的增加而增大。微鈉剛玉Na2O含量降低，α-Al2O3相升高，從而提高了產(chǎn)品的熔點(diǎn)、顆粒密度、體積密度、抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度、真密度、硬度，可滿足高檔耐火、陶瓷行業(yè)的使用，拓寬了使用范圍，為上述行業(yè)往高精尖方面的發(fā)展提供了可靠的質(zhì)量保證。

6、結(jié)語

義翔鋁業(yè)公司通過對微鈉氧化鋁的研究