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氧化鋁結疤濕法清理的安全管理

文檔作者：柯于坤龐文江文檔來源：中電投山西鋁業(yè)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月10日
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2014 年10月建材與裝飾
氧化鋁結疤濕法清理的安全管理
柯于坤龐文江
（中電投山西鋁業(yè)有限公司山西省原平市034100）
摘要：在氧化鋁生產的過程中，采用濕法生產氧化鋁的大型設備過濾機的產能與生產的正常運行息息相關。衡量過
濾機產能的主要指標是過濾機的過濾效率，而過濾效率取決于過濾機內部的結疤程度和過濾機濾鼓的表面結疤附著物。
因此，要保證過濾機正常開車作業(yè)，就必須要對這些結疤附著物進行必要的清理。本文通過對氧化鋁結疤清理的學習，對
堿液濕法清理進行探討，對其安全管理進行分析。
關鍵詞：氧化鋁；濕法清理；安全管理
中圖分類號：TF821 文獻標識碼：B 文章編號：1673-0038（2014）42-0143-02
引言
氧化鋁生產結疤，會引起管道堵塞，嚴重降低換熱器的導熱
系數(shù)，使能耗大大增加，使設備產能大大降低，結疤的清理要花
費大量的物力、人力、和財力。在氧化鋁生產的過程中，各個環(huán)節(jié)
的結疤處理，制約著氧化鋁生產設備效率和產能。所以，生產氧
化鋁過程中的結疤清理是一個不容忽視的問題。如今，堿液煮車
是清理過濾機的濾鼓表面附著物主要方法，它不僅簡單有效，而
且非常適合自動化作業(yè)的控制。然而在清理的過程中要使用堿
液，有著被堿液腐蝕的危險，所以也需要重視、防范。
1 結疤的形成及危害
1.1 結疤的形成
過濾機是氧化鋁濕法生產中的大型機器設備，它的主要作用
是對鋁酸鈉的溶液的液固分離。由于過濾機長期的生產作業(yè)，在
氧化鋁的物料生產過程中，過濾機的濾鼓表面會慢慢產生一種
很堅硬的結疤物，這一結疤物質很容易就把過濾機濾鼓表面的
網眼堵塞，使得過濾機的濾液在進入濾液方箱的通道時，產生影
響。在濕法生產氧化鋁中，過濾機的濾鼓表面的結疤物質，會對
生產帶來較大的隱患，這一現(xiàn)象如果不及時的清理，會對生產的
正常開車產生直接的影響。因此，要對過濾機濾鼓表面的結疤進
行及時清理，來穩(wěn)定整個生產系統(tǒng)。
由于結疤的物理化學性質及來源不同，我們根據(jù)礦物成份把
結疤分為四大類：淤以Al（OH）3 為主，由于溶液的分解而產生；
于以鈉硅渣、水化石榴石等為主，由于鋁土礦與溶液間反應以及
溶液脫硅而產生；盂以羥基鈦酸鈣和鈦酸鈣為主，由于含鈦礦物
的鋁土礦在拜耳法高溫溶出的過程中，與溶液及添加劑發(fā)生反
應而產生；榆一水硬鋁石、磷酸鹽、鐵礦物（鋁針鐵礦、赤鐵礦、磁
鐵礦）、氟化物、含鎂礦物、及草酸鹽等，這樣的結疤相對較少，是
除了上述三種類型以外的結疤成份。
1.2 結疤的危害
洗液結疤給設備運行、維護檢修、安全生產控制帶來很大的
影響，主要表現(xiàn)在以下方面：
1.2.1 影響洗液的加入量
洗液結疤覆蓋管、閥、泵，使洗液的加入量不準確，受到影響，
嚴重的情況下會引起生產無法組織或指標嚴重偏離。
1.2.2 使清理檢修費用增加
根據(jù)試驗結疤的形成周期，需要對赤泥分離的洗滌系統(tǒng)進行
定期結疤清除，一般傳統(tǒng)的處理方法是人工清理檢修，就是將相
關閥門、洗液泵結疤，在每個檢修周期內進行人工的清理。平均
每半年洗液管都需要進行人工的清理拆裝一次，致使清理檢修
等費用，每年都要增加近百萬元。
1.2.3 現(xiàn)場不安全因素加大
人工的清理檢修作業(yè)要面臨料漿灼傷、高空墜落、機械傷害
等危險，很容易出現(xiàn)安全事故，給現(xiàn)場的安全生產帶來很大的壓
力。
2 影響結疤產生的主要因素
2.1 溫度影響
在一水硬鋁石型鋁土礦的溶出過程中，溫度與結疤物質的關
系密切：170益以下的溫度時，主要的結疤物質是水鎂石、鈣霞石，
次要的結疤物質是鈣鈦礦、水合鋁硅酸鎂；在160耀240益溫度時，
主要的結疤物質是羥基鈦酸鈣、水鎂石，次要的結疤物質是鈣霞
石、水合鋁硅酸鎂、鈣鈦礦；在溫度在220益（240益）以上時，結疤
相對比較嚴重，鈣鈦礦是主要的結疤物質，而次要的結疤物質是
水合鋁硅酸鎂、鈣霞石。
2.2 礦石的物相組成
鋁土礦的礦物組成和化學成分，會對結疤生成的物質種類、
溫度范圍及含量產生影響。如果礦石中的SiO2以高嶺石形態(tài)在
存在，就會在低溫區(qū)（170益以下）析出結疤；如果是以葉蠟石、綠
泥石、伊利石等形態(tài)而存在，就會在170耀220益溫度下大量析出
結疤。
2.3 石灰的添加
石灰添加量在不同溫度下對結疤素也會對結疤產生影響。在
165耀210益溫度范圍內，隨著石灰添加量的增加，結疤的厚度會減
少，但是在溫度245耀280益溫度范圍內，隨著石灰添加量的增加，
結疤的厚度會增加。這主要是由于高、低溫的不同生成的結疤物
經濟·管理·綜述
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建材與裝飾2014 年10 月
質的種類也存在有不同的原因，較低溫度下主要產生的是鎂渣
和硅渣的結疤，鈦渣結疤則是在高溫下形成和產生。
2.4 溶液中SiO2和Al2O3濃度的影響
溶液Al2O3濃度的增加會引起結疤速度的增加。大量的研究
表明，溶液中SiO2的濃度也影響著結疤的速度。無論是在任何溫
度下，隨著溶液中的SiO2濃度的增加，結疤也在加劇。結疤增加
的主要原因溶液中SiO2 和Al2O3 濃度的增加，SiO2和Al2O3 都有
利于鎂渣結疤和硅渣結疤的生成。
2.5 礦漿流速的影響
隨著礦漿流速的增大，其紊亂程度也會進一步增加，紊亂
的渦流把晶核沖離結疤表面，大大降低了結疤生長的速度。在
高流速的沖刷下，在礦漿中的固體粒子，還沖刷掉已生成的結
疤。
3 主要生產環(huán)節(jié)有效清除結疤方法
根據(jù)結疤性質和成分的不同，和設備形狀大小的差異，可以
運用各種清除及破壞結疤的方法，總的可分為化學清除法、機械
清除法、熱法及高壓水清除法。
3.1 清除原礦漿的結疤
原礦漿結疤比較疏松，主要是以鉀鈉芒硝的形式析出的硫酸
鹽結疤。采用大錘敲擊的方法來清理管道結疤；分級機主要是采
用風鎬，來清理葉片之間的結疤，不能使分級機和管道上的結疤
徹底清除；建議在分級機葉片上和管道內涂上耐高溫耐堿涂料，
或利用大功率超聲波清洗設備等，以便緩解結疤的影響，進行有
效的清理。
3.2 清除溶出管道的結疤
呈棕色或黃色的結疤一般是低溫預熱段的表觀，它的質地較
硬，呈層狀結構；褐色的結疤外觀表現(xiàn)為高溫的預熱段，它的質
地脆硬。根據(jù)這一類型的結疤的特征和構成結構可以得出，它的
清除有酸洗法、火燒法、水力沖擊法等。其中酸洗法被廣泛使用，
因為它清洗結疤成本低、易操作、效果好，尤其是在清洗已結垢
的熱交換器管尤為適用。酸具有腐蝕性，酸洗過程中，結疤與酸
反應的同時，酸也在腐蝕鋼鐵本身。酸洗過程中，為了防止設備
及管道腐蝕，酸洗時，氧化鋁廠一般會采用加入緩蝕劑的方法，
以減少酸對金屬管道表面的腐蝕。
3.3 清除蒸發(fā)器的結疤
硫酸鈉、碳酸鈉、二氧化硅及其混合物是碳分蒸發(fā)器結疤的
主要成分；鈉硅渣（水合鋁硅酸鈉）是種分蒸發(fā)器結疤的主要成
分。如今，我國清除蒸發(fā)器地結疤方法一般是采用酸洗法和水煮
法。酸洗法，是在蒸發(fā)器生產一個月之后，在蒸發(fā)器內用5%左右
的稀硫酸對加熱管壁上的不溶于水的鋁硅酸鈉的結疤進行循環(huán)
清洗，同時，在稀酸內要加入一定量的緩蝕劑。水煮法，是在蒸發(fā)
器進行一周的生產后，對加熱管壁上的可溶鹽，采用通入適量的
新蒸汽加水進行循環(huán)溶解的辦法。
4 無結疤的濕法清理技術優(yōu)化方案
通過對傳統(tǒng)處理方法的分析，并結合氧化鋁結疤濕法清理的
研究，提出以下改進方案：
4.1 工藝流程的改造
通過對濕法清理流程和現(xiàn)場設備的改造，在濕法清理的洗液
輸送上實行互備運行又能單泵單管互備運行的操作流程，這樣
既可以在日常運行生產中對備用洗液輸送閥門、設備、管路的堿
洗，同時又可以在出現(xiàn)緊急狀況時，管、泵完全互備，確保生產的
穩(wěn)定。
4.2 濕法清理技術指標探索的改進
濕法清理的在溫度逸95益，堿洗濃度350~400g/l、堿洗時間
24h左右情況下經濟性和堿洗效果可以達到最佳。當結疤厚度臆
5mm時，堿洗時間在10~16h 即可清除結疤；當結疤厚度5~10mm
時，堿洗16~24h 即可以清除結疤；當結疤厚度逸10mm 時，至少
要經過30h 的堿洗。
而且，堿洗溫度、濃度和時間設定不宜走極端，堿洗濃度太低
堿洗效果不好，濃度太高容易造成漏料；堿洗溫度控制過低會效
果不明顯；溫度太高會損失蒸汽；堿洗時間控制一般24h 左右。
5 結束語
氧化鋁結疤成分比較復雜，結疤形成的物相及機理組成具有
很大的差異?，F(xiàn)在還沒有阻止結疤生成的完全有效的解決方法，
因此我們要加大研究的力度來使這一問題得到有效的解決，促
使氧化鋁生產的快速有效發(fā)展。
參考文獻
[1]畢詩文，于海燕.氧化鋁生產工藝.北京：化學工業(yè)出版社，2009，1.
[2]馬茜.氧化鋁車間耐堿混凝土地面的試驗研究[J].采礦技術，2010.
[3]朱梅琴.超細氧化鋁的制備及改性研究[D].北京：北京化工大學，2013.
收稿日期：2014-9-30
經濟·管理·綜述
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