氧化鋁生產過程結疤的清除摘要：氧化鋁生產結疤導致管道堵塞，使換熱器的傳熱系數嚴重降低，降低設備產能，增加能耗，清理結疤既要花費大量的人力、物力、和財力。本文分析了結疤對氧化鋁生產的危害及影響因素，提出了主要生產環節有效清除結疤的方法和防止結疤生成的措施。關鍵詞：氧化鋁結疤危害清除1前言制約氧化鋁行生產設備產能和效率的一個重要因素就是生產過程中各個環節的結疤。結疤厚度達到1mm,所需熱交換面積將增加一倍。而且結疤成分復雜并具有一定的硬度，難以清理，有些設備比如溶出管道、蒸發器等清理費用高，而且會降低設備的壽命。因此,我國氧化鋁生產過程的結疤是一個不可忽視的問題。結疤對生產的危害結疤對生產的危害根據結疤的來源及其物理化學性質不同,可將結疤的礦物成份分為四大類：因溶液分解而產生，以Al(OH)3為主；由溶液脫硅以及鋁土礦與溶液間反應而產生,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程中與添加劑及溶液反應而生成。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。這類結疤相對較少。結疤的危害主要有三個方面：結疤使熱交換設備的傳熱系數急劇下降，使得熱能得不到有效利用，增加了能耗。據文獻報導，當結疤厚度達1mm時，所需熱交換面積將增加一倍。結疤使設備的有效容積縮小，使設備生產的效率降低，設備產能降低。清理結疤需要大量人力、物力。結疤產生的主要影響因素3.1溫度影響我國一水硬鋁石型鋁土礦溶出時，結疤物質與溫度的關系是：170°C以下：主要結疤物質是鈣霞石、水鎂石，次要的是水合鋁硅酸鎂、鈣鈦礦；160?240C：主要結疤物質是水鎂石、羥基鈦酸鈣，次要的是水合鋁硅酸鎂、鈣鈦礦、鈣霞石；220CC240C）以上，結疤較嚴重。主要結疤物質是鈣鈦礦，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成分和礦物組成，會影響到結疤生成的溫度范圍、物質種類及含量。礦石中的SiO2,如果以高嶺石形態存在，則會在170C以下的低溫區析出結疤；如果是以伊利石、葉蠟石、綠泥石等形態存在，則會在170?220C大量析出結疤。石灰的添加圖3.1為不同溫度下石灰添加量對結疤素的影響。隨著石灰添加量的增加，在165?210C范圍內，結疤厚度較少，而在溫度245?280C范圍內結疤厚度增加，產生這種現象的原因，主要是由于低、高溫下生成的結疤物質種類不同，低溫下主要是硅渣和鎂渣結疤，高溫下主要是鈦渣結疤。溶液中Al2O3和SiO2濃度的影響結疤速度隨溶液中Al2O3濃度的增加而增加。大量研究表明（圖3.2），溶液中SiO2濃度對結疤速度也有很大影響。在任何溫度下，溶液中SiO2濃度增加，結疤加劇。溶液中A12O3和SIO2濃度升高是結疤增加的主要原因，他們都有利于硅渣結疤和鎂渣結疤的生成。礦漿流速的影響礦漿流速大，紊亂程度進一步增加，晶核被紊亂的渦流沖離結疤表面，使結疤生長速度降低。在高流速下，礦漿中的固體粒子，還會將已生成的結疤沖刷掉。主要生產環節有效清除結疤方法根據結疤成分和性質的不同，以及設備大小形狀的差異，可以使用各種破壞及清除結疤的方法，總的可分為機械清除法、化學清除法、高壓水清除法及熱法。原礦漿結疤的清除原礦漿結疤主要是硫酸鹽結疤以鉀鈉芒硝的形式析出，比較疏松。清理管道結疤是采用大錘敲擊的方法；分級機是采用風鎬來清理分級機葉片間的結疤，不能徹底清除管道和分級機上的結疤；建議利用大功率超聲波清洗設備，或在管道內和分級機葉片上涂上耐堿耐高溫涂料等，以便有效清理或緩解結疤的影響。溶出管道結疤的清除溶出系統結疤主要礦物組成是：低溫預熱段為氫氧化鎂、水合鋁硅酸鈉、一水硬鋁石、鈣鈦礦、赤泥礦，高溫預熱段為磁鐵礦、鈣鈦礦、方鐵礦、氫氧化鎂、赤鐵礦。低溫預熱段結疤表觀呈黃色或棕色，厚度1?2mm，層狀結構，質硬；高溫預熱段結疤外觀為褐色，厚度1?3mm之間，層狀，質脆硬。根據結疤的組成及特點，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垢的熱交換器管。酸洗過程在酸與結疤反應的同時，酸也腐蝕鋼鐵本身。為了阻止酸洗過程中管道及設備腐蝕，酸洗時，我國氧化鋁廠采用加入緩蝕劑的方法來阻止酸對金屬管道的表面的腐蝕。蒸發器結疤的清除方法碳分蒸發器結疤的主要成分為：碳酸鈉、硫酸鈉、二氧化硅及其混合物；種分蒸發器結疤的主要成分為：水合鋁硅酸鈉（鈉硅渣）。目前我國蒸發器結疤的清除一般采用水煮法和酸洗法。水煮法是指在蒸發器生產一周后，采用通入適量的新蒸汽加水循環溶解加熱管壁上的可溶鹽。酸洗法是指在蒸發器生產一個月后，用5%左右的稀硫酸在蒸發器內循環清洗加熱管壁上不溶于水的鋁硅酸鈉結疤，并在稀酸內加入一定量的緩蝕劑。5結論氧化鋁生產系統結疤成分復雜，不同的生產環節因工藝條件不同及料漿組成不同，結疤形成的機理及物相組成有很大差異。由于目前還沒有完全有效地方法阻止結疤的生成，清除結疤是目前采用的最有效的措施，對拜耳法原礦漿結疤的清除，建議用水沖刷、浸泡，也可以利用大功率超聲波清洗設備或在管道內和分級機葉片上涂以耐堿耐高溫涂料等；對溶出管道結疤的清除采用硫酸酸洗，同時加入緩蝕劑，清理結疤效果較好。參考文獻[1]畢詩文，于海燕，氧化鋁生產工藝，北京：化學工業