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降低氧化鋁產品氧化鈉含量的探討

文檔作者：趙端霞馮延磊文檔來源：河南能源化工義煤公司義翔鋁業(yè)		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月10日
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2016 年7 月
降低氧化鋁產品氧化鈉含量的探討
趙端霞馮延磊（河南能源化工義煤公司義翔鋁業(yè)，河南三門峽472435）
摘要：針對某氧化鋁廠面對目前市場形勢所遇到的問題，
為保生產、穩(wěn)發(fā)展，提高氧化鋁產品品質分析原因，尋找優(yōu)化的
方法，對提高氧化鋁產品質量具有重大意義。
關鍵詞：氧化鋁；氧化鈉；氫鋁中晶格堿
氧化鋁市場形勢持續(xù)低迷，2015年年末電解鋁價格雖略有
回升，但氧化鋁價格仍下行，氧化鋁的價格已經跌至成本價以
下很多。某氧化鋁廠產品銷售困難，庫存量較大，在目前市場
經濟氛圍中，產品質量問題成了主題，只有產品質量優(yōu)于其它
公司，才能夠更好的占領市場，度過難關。
1氧化鋁產品質量主要化學成份要求
中華人民共和國國家標準GB/T24487-2009氧化鋁化學成
分要求如表所示下
表1中華人民共和國國家標準氧化鋁化學成分
氧化鋁等
級
一級品
二級品
三級品
化學成份%
Al2O3
不小于
98. 6
98. 5
98. 4
雜質含量，不大于
SiO2
0. 02
0. 04
0. 06
Fe2O3
0. 02
0. 02
0. 03
Na2O
0. 50
0. 60
0. 70
灼減
1. 0
1. 0
1. 0
氧化鋁的化學性質（純度）是影響原鋁質量的主要因素，同
時也影響鋁電解過程的技術經濟指標，因此必須盡可能地降低
氧化鋁中的雜質含量。氧化鋁中典型的化學雜質含量如表
所示。
表2 氧化鋁中的主要化學雜質
雜質含量
Na2O(%)
SiO2(%)
Fe2O3(%)
TiO2(%)
LOI(%)
昆士蘭氧化鋁廠
0. 28
0. 009
0. 012
< 0. 004
0. 9
中國A 廠
0. 35
0. 003
0. 12
0. 008
1. 0
中國B廠
0. 43
0. 021
0. 026
0. 001
0. 75
氧化鈉是氧化鋁產品中的主要雜質,在堿法生產氧化鋁中，
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
合進入氫氧化晶格中的結合堿，這部分堿是整個堿含量的主要
部分，目前尚沒有適宜的經濟辦法將這部分化學結合堿脫除。
2氧化鋁的化學性質對鋁電解的影響
氧化鋁中氧化鈉含量的升高對電解槽的運行有很大的影
響，當電解質中的鈉含量增加時，必須多加入氧化鋁以維持正
常的NaF/AlF3比值，使氟化鹽的消耗量增加[1]，同時增加了電解
槽中電解質的體積。氧化鋁中的氧化鈉在電解質化學變化和
電解槽的傳料和工藝控制方面起著重要作用。氧化鈉在鋁電
解是可與氟化鋁發(fā)生反應生成氟化鈉，使電解質的正常分子比
發(fā)生改變，為了保持電解質的正常組成，必須補充相應數(shù)量的
氟化鋁[2]。
引領市場低鈉產品更具有競爭優(yōu)勢。為了實現(xiàn)低鈉氧化
鋁（氧化鈉含量小于0.3%）、同時提高溶液產出率和降低能耗，
需要對分解過程作進一步的優(yōu)化。
3原因分析及采取措施
影響氧化鋁中Na2O含量主要取決于洗滌條件和氫氧化鋁
的粒度。
3.1為進一步降低產品中Na2O，首先加大平盤洗滌用水量，
平盤洗滌水量偏大造成影響：
3.1.1不利方面：種母濃度降低約1.5g/（l 且未考慮分解槽堿
煮回堿，其它氧化鋁廠分解槽堿煮后液堿回循母槽，該廠回分
解出料槽），比較如下表
日期
2015年6
月
2015年7
月
平均
A 廠
分解出料
NK
178. 75
179. 05
178. 90
種母
NK
177. 3
2
177. 5
3
177. 4
2
種母NK- 出
料NK
- 1. 44
- 1. 51
- 1. 48
B廠
分解出料
NK
167. 77
170. 12
168. 95
種母
NK
164. 7
7
167. 2
9
166. 0
3
種母NK- 出
料NK
- 3
- 2. 83
- 2. 92
3.1.2有利方面：氧化鋁中Na2O含量降低0.138%，產品質量
得到提高。
日期
2015年6
月
2015年7
月
平均
A 廠
AH 附堿
（%）
0. 092
0. 099
0. 096
AH 含
Na2O
（%）
0. 248
0. 251
0. 250
氧化鋁
Na2O（%）
0. 407
0. 408
0. 408
B廠
AH 附堿
（%）
0. 02
0. 02
0. 020
AH 含
Na2O
（%）
0. 17
0. 18
0. 175
氧化鋁
Na2O（%）
0. 26
0. 28
0. 270
3.1.3成本影響：①即該廠1噸氧化鋁中少含0.138%Na2O、
多含Al2O30.138%。0.138%Na2O即1.38kgNa2O折NaOH1.78kg，
3.20元；Al2O30.138%即1.38kg氧化鋁折產值3.17元；②該廠平
盤洗滌多用水12t/h，蒸發(fā)需多耗蒸汽3t/h，每小時產氧化鋁55t/
h，蒸汽單耗升高0.055t/t-AO，折成本4.4元/t-AO；③造成該廠
成本升高4.43元/t-AO。
3.2影響產品中Na2O的其它因素和解決辦法如下
技術管理
50
2016 年7 月
厚度較大地區(qū)呈東西向條帶狀分布，最大厚度砂體13m左右，
各砂體面積相對較大，整體在2~5.5km2左右，主要集中在樹151
井和樹301東側附近，在東南部空白區(qū)砂巖厚度在1~7m之間，
砂巖厚度較西南部低（圖19）。
扶Ⅲ油層組砂巖厚度總體上南厚北薄。砂巖主要呈長條
狀或片狀分布，砂體分布相對集中，北部井區(qū)位置砂體發(fā)育差，
只局部發(fā)育個別“甜點”狀砂體。扶Ⅲ油層組砂體發(fā)育最好位
置主要集中在樹15井和樹301井附近，砂巖厚度最厚能達到
16m左右，并且整體厚度均大于7m（圖20）。
楊Ⅰ油層組砂巖厚度與扶Ⅲ砂巖組分布特征相似，總體上
南厚北薄，并且在井區(qū)位置砂巖基本不發(fā)育，研究區(qū)南部砂體
整體發(fā)育，為整片發(fā)育，主要發(fā)育兩套大型砂體，其8m以上厚
度砂體面積分別為8km2和36km2（
圖21）。
楊Ⅱ油層組砂巖厚度特征主要表現(xiàn)為整體厚度較大，全區(qū)
砂巖厚度基本均在10m以上，研究區(qū)南西——北東向砂體最為
發(fā)育，井區(qū)位置砂體呈樹枝狀或網狀，其規(guī)模較小，分布不均
勻。而位于全區(qū)西南——東北方向對角線附近的砂體均較發(fā)
育，呈片狀或坨狀，砂體規(guī)模均較大，并且整體連通關系也明顯
較好，在樹123附近砂體表現(xiàn)為全區(qū)最大厚度；研究區(qū)東南部砂
體發(fā)育相對較差（圖22）。
楊Ⅲ油層組最大砂巖厚度為23m左右，主要特征表現(xiàn)在中
部發(fā)育，邊界位置均較差，厚度在10m以上的砂體連通關系較
好，砂體分布在研究區(qū)整個中心區(qū)域，大面積片狀分布，在樹
123北部和南部位置砂體表現(xiàn)出厚度最大值（圖23）。
參考文獻：
[1]李文舉. 榆樹林油田樹322 區(qū)塊精細油藏描述研究[D].
成都理工大學, 2012.
[2]趙向國. 榆樹林油田扶楊油層可動用儲量地質評價研究
[D]. 大慶石油學院, 2005.
[3]馮大晨, 王文明, 趙向國, 等. 特低滲透扶楊油層可動用
儲量評價研究[J]. 大慶石油地質與開發(fā), 2004, 23(2): 39-42.
[4]王秀娟, 楊學保, 遲博, 等. 大慶外圍油田精細油藏描述
技術研究[J]. 石油學報, 2006, 27(S1): 106-110, 114.
[5]宋英琦. 榆樹林油田扶余油層沉積體系研究[D]. 成都理
工大學, 2012.
[6]楊玉華. 榆樹林油田扶楊油層精細油藏描述研究[D]. 東
北石油大學, 2010.
[7]李德武. 榆樹林油田精細地質研究[D].大慶石油學院,
2006.
[8]黃偉.大慶長垣高臺子工區(qū)三維地震精細構造解釋及儲
層預測[D]. 浙江大學, 2010.
[9]張進鐸.地震解釋技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 地球物理學進
展, 2006, 21(2): 578-587.
[10]黎孝奎，侯慶杰.合成記錄精細標定層位研究[J]. 內江科
技, 2012(10): 44-44.
[11]胡浩，汪敏，張津滔.淺析幾種地震反演技術[J]. 油氣地
球物理, 2013(1): 47-50.
圖15 FI2小層反演結果切片圖16 YI2小層反演結果切片
(上接第49頁)
3.2.1氫鋁中晶格堿含量高是影響該廠氧化鋁中鈉含量高
的主要因素
氫氧化鋁中堿有三種：（1）晶格堿，水無法洗去；（2）硅酸鈉
結合堿，此部分堿含量極少，主要由精液脫硅指數(shù)決定,含量
0.002%-0.005%；（3）AH附堿。目前該廠氫氧化鋁中Na2O含量
0.21%，其中硅酸鈉結合堿0.005%、附堿0.02%、晶格堿0.185%
(0.21%-0.005%-0.02%)，因此晶格堿0.185%是影響氫氧化鋁中
氧化鈉含量高的主要因素。
3.2.2氫鋁中晶格堿形成機理及降低手段
晶格堿的形成機理：鋁酸鈉溶液分解過快時，會導致析出
的細小晶粒來不及長大，便同其它小晶粒附聚在一起產生結晶
不完善的結合體，其中就形成了許多空隙，這些空隙會包裹大
量溶液中游離的堿，即結晶堿，從而使氫氧化鋁中鈉的含量大
大增加。因此要降低產品中的鈉含量，首先要控制好鋁酸鈉溶
液的分解速度，使氫氧化鋁在晶核的基礎上慢慢長大，形成結
晶完善的產品。
影響氫氧化鋁中晶格堿含量主要因素：分解溫度、分解時
間、精液ak等
（1）溫度影響：在種子量相同的情況下，分解初溫越高，鋁
酸鈉溶液穩(wěn)定性越強，進行分解誘導期越長，氫氧化鋁結晶越
完善，氫氧化鋁中氧化鈉含量越低。
（2）分解時間：分解時間越長，氫氧化鋁結晶越完善，氫氧
化鋁中氧化鈉含量有降低趨勢。
（3）精液ak影響：精液ak越高，進行分解誘導期越長，分解
速度越慢，氫氧化鋁結晶越完善，氫氧化鋁中氧化鈉含量越低。
（4）解決方法：
控制分解速度，降低氫鋁中晶格堿，首先抓住最重要的影
響因素分解溫度為突破口，分解首溫65℃、末溫50℃控制，AH
中氧化鈉可降至0.16%以內（氧化鋁中氧化鈉可降至0.25%以
內），但基于該廠實際生產情況首溫63℃、末溫50℃控制；針對
分解溫度較高，增加分解槽液量至68000-70000m3，延長分解時
間。提高精液ak雖然也可以降低氫鋁中氧化鈉含量，但嚴重影
響循環(huán)效率和精液產出率，因此不建議提高精液ak。
4結語
通過不斷的分析及進行現(xiàn)場操作的控制，保證了生產的穩(wěn)
定運行，近一步降低了產品中的Na2O。在氧化鋁生產中，氧化
鋁產品質量不斷優(yōu)化可促進我國鋁產業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻：
[1]呂鮮翠、唐海紅.氧化鋁質量的改善及其對鋁電解的影
響，中國有色冶金[B]2006-03-01.
[2]耿輝.熱電廠節(jié)能生產改革探討[J].現(xiàn)代商貿工業(yè).2012
(04).
技術管理
51

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