范亚婷，陈飞
河南中美铝业有限公司，河南省登封市 452470
摘要：在氧化铝的生产过程当中，会在生产设备和管道表面产生及附着大量的固态质结疤，而这种结疤的生成会对氧化铝的生产流程和工序造成极大的影响，如造成管道堵塞、增加生产能耗及生产成本等，这是困扰氧化铝生产的主要问题，也是在氧化铝生产过程中亟需解决的重大问题。本文对氧化铝生产过程中结疤的形成与防治措施进行全面分析、阐述，希望能够为相关工作人员提供一些建议。
关键词：氧化铝生产；结疤；形成与防治；
一、氧化铝生产过程中结疤的形成
在氧化铝的生产过程中最容易出现的现象就是结疤现象，尤其是在利用湿法工艺生产氧化铝的过程中更是容易出现这种现象，但结疤的出现并不是好现象的象征，结疤容易造成生产管道阻塞，严重降低传热器的传热系数，继而导致生产设备的产能降低以及生产成本增加，因此为了降低或者消除这种影响，需要对结疤现象进行进一步解决，那么要想解决氧化铝生产过程的结疤问题首先需要全面了解结疤形成的影响因素及原因，以便采取有效措施进行解决。
（一）影响结疤的因素
在自然界中的铝土矿中除了含有氧化铝及水合物以外，还包含许多杂质，主要包括氧化硅、氧化铁、二氧化钛以及钙、钠、钾等和一些其他元素的化合物、有机物等，正是因为有了这些杂质，导致氧化铝的纯度并不高，所以才造成氧化铝在生产过程中容易出现结疤的现象。另外，氧化铝在生产过程中会有一个重要的过程，即溶出过程，其过程当中，铝土矿中的一些矿物成分在与碱溶液作用后进入到溶液当中又能直接成为溶解度很小的化合物从溶液析出，这种析出就是氧化铝在利用湿法工艺生产过程中形成结疤的重要原因。另外要清楚的是氧化铝生产过程中的结疤现象并不是个别现象，而是普遍存在的，贯穿于氧化铝生产的全过程[1]。
有工业试验研究表明，温度也是影响结疤的重要因素，最利于结疤生成且结疤生成速度最快的温度为170℃-210℃和240℃-280℃之间，因此通过将温度控制在这个区间之外也是能够有效控制结疤生成速度的重要手段。除此之外，还有工业试验研究发现，能够影响结疤生成速度的以及生成成分的因素还有在其生产过程中加入的石灰的数量，如果将矿浆中氢氧化钙的含量控制在百分之三以下，而将加热温度控制在170℃-210℃之间，那么会发现，结疤的生成速度明显加快，而如果在温度区间为240℃-280℃时加入大量的石灰则会直接加强磷酸钙化合物的形成，因此通过以上两个工业试验的结果能够发现在氧化铝的生产过程中可以通过调整石灰的配比量来影响结疤的沉积及生成速度。由此发现，氧化铝在生产过程中结疤的形成会受多种因素影响，如温度、化学成分、温度差、添加剂的加入等，都是能够直接影响结疤生成及生成速度的重要因素[2]。
（二）氧化铝生产过程中结疤的种类及成分
要想根治氧化铝生产过程中的结疤问题，制定出有效的解决方法，就必须对结疤的形态以及物理化学的性质有一个充分、全面的了解，那么根据结疤的来源以及物理化学性质的不同，基本可以将结疤的矿物成分分为3大类：第一类是由溶液的脱硅及铝土矿与溶液之间的反应产生，其结疤主要是在矿浆预热、溶出及母液的蒸发过程中出现的，那么针对此结疤原因可以在进入到溶出过程前对铝土矿浆进行预脱硅可有效缓解结疤现象的产生；第二类是由于溶解的分解产生的，成分以氢氧化铝为主，那么针对此原因可以以提高溶液的稳定性来减轻结疤的形成；第三类是由于铝土矿中的含钛矿物在高温溶出的过程中与添加剂和溶液反应而产生的，其结疤位置主要在高温区，针对这种现象可以将石灰添加剂加入到溶出器内而不在磨出矿浆阶段加入，这样更容易集中处理结疤[3]。
二、氧化铝生产过程中结疤的防治
当前防治氧化铝生产过程中结疤的方法主要有物理清洗法、化学清洗法和工艺法三类。
（一）物理清洗法
在物理清洗法中又主要包括水力清洗、火力清洗和机械清洗等方法，其中水力清洗方法和机械清洗方法在氧化铝厂被使用的较多。在矿浆预热的过程中由于设备加热而形成的表面上的结疤可以用冲击震打的方法或者高压水枪处理，在沉降槽里的以三水铝石为主的结疤可以用空气锤击法来处理，在压煮器加热管外的结疤可以用火力清洗的方法处理。当然，根据结疤情况的不同应选择适当的方法处理，可以单独使用某一方法，也可结合使用，比如将酸洗和水力清洗方法结合起来使用就能够产生更好的效果。
（二）化学清洗法
化学清洗法主要是利用化学反应来消除结疤，根据结疤的成分采用能够与之相容的溶剂来清洗结疤。比如高压溶出器在浆料的温度区间为160℃-230℃时，其结疤的主要成分为钛酸钙和方钠石型的钠硅渣，那么对于其中的钛酸钙就可以利用氢氟酸来清洗，但利用化学反应来清洗结疤有一定的方法和依据，一旦方法发生错误便会适得其反，因此在清洗过程中一定要注意清洗时间、清洗流程等，如在处理钛酸钙的过程中不能过早的加入氢氟酸，否则会与CaO等物质发生作用形成白色晶体物质，影响清洗效果[4]。
（三）工艺法
由于温度也是影响结疤生成速度的主要因素，因此在氧化铝的生产过程中利用控制温度的方法也能有效减缓结疤的生成速度，比如在矿浆加热的过程中一般采用的是中间分段保温法来降低矿浆结疤的生成速度。另外，添加剂也是影响结疤生成速度的主要因素，因此改变石灰添加剂的加入方式或地点也是降低结疤生成速度的有效手段，比如将石灰添加剂直接加入到高压溶出器内可以预防矿浆在预热过程中不再生成钙钛矿的结疤。除此之外，对矿浆进行充分预脱硅也是能够预防矿浆在预热及溶出过程中结疤的有效方法[5]。
结语：
综上所述，由于结疤会对氧化铝的正常生产造成极大的影响及损害，因此必须要对其加以重视并解决，那么由于影响结疤的因素较多并且结疤的成分也有很大的差异，因此在处理结疤的过程中要具体分析结疤形成的因素及原因，在全面了解的基础之上采用科学、合理的方法进行清洗，这样才能有针对性、有效的处理和防治结疤，以提高生产设备的性能和降低生产成本。
参考文献：
[1]曾宪飞,杨志卿,张顺飞.拜耳法生产氧化铝溶出过程结疤行为研究[J].轻金属,2019(11)
[2]张云峰,刘定明,黄源,晏华钎,杨成龙,杨聪富,焦志云,孙江波,马强,卞磊,韦文涛. 高效氢氧化铝结疤回收装置[P]. 广西壮族自治区：CN209322483U,2019-08-30.
[3]张正林,吴海文,胡大乔,党书勇,于铁妮. 一种氧化铝分解槽结疤清理装置及方法[P]. 广西壮族自治区：CN109226137A,2019-01-18.
[4]赵泳奇,吴呈祥.浅谈氧化铝生产溶出工序的结疤[J].中国金属通报,2018(11).
[5]马海珠. 氧化铝生产过程结疤防治的应用基础研究[D].贵州大学,2015.