氧化鋁生產(chǎn)過程結(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)疤既要花費大量的人力、物力、和財力。本文分析了結(jié)疤對氧化鋁生產(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)能和效率的一個重要因素就是生產(chǎn)過程中各個環(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)器等清理費用高，而且會降低設(shè)備的壽命。因此,我國氧化鋁生產(chǎn)過程的結(jié)疤是一個不可忽視的問題。結(jié)疤對生產(chǎn)的危害結(jié)疤對生產(chǎn)的危害根據(jù)結(jié)疤的來源及其物理化學(xué)性質(zhì)不同,可將結(jié)疤的礦物成份分為四大類：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。這類結(jié)疤相對較少。結(jié)疤的危害主要有三個方面：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)報導(dǎo)，當(dāng)結(jié)疤厚度達(dá)1mm時，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溫度影響我國一水硬鋁石型鋁土礦溶出時，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，會影響到結(jié)疤生成的溫度范圍、物質(zhì)種類及含量。礦石中的SiO2,如果以高嶺石形態(tài)存在，則會在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(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；分級機是采用風(fēng)鎬來清理分級機葉片間的結(jié)疤，不能徹底清除管道和分級機上的結(jié)疤；建議利用大功率超聲波清洗設(shè)備，或在管道內(nèi)和分級機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，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。酸洗過程在酸與結(jié)疤反應(yīng)的同時，酸也腐蝕鋼鐵本身。為了阻止酸洗過程中管道及設(shè)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(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(jié)疤的生成，清除結(jié)疤是目前采用的最有效的措施，對拜耳法原礦漿結(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)和分級機葉片上涂以耐堿耐高溫涂料等；對溶出管道結(jié)疤的清除采用硫酸酸洗，同時加入緩蝕劑，清理結(jié)疤效果較好。參考文獻(xiàn)[1]畢詩文，于海燕，氧化鋁生產(chǎn)工藝，北京：化學(xué)工業(yè)