拟薄水铝石老化液改性工艺的研究

　　拟薄水铝石又名假一水软铝石，是一种无毒、无味的白色胶体或粉末，具有晶相纯度高、胶溶性能好、粘结性强、凝胶触变性等特点，广泛用于化工催化、石油加氢精制、合成氯、汽车尾气净化等的催化剂中。化学品氧化铝公司生产拟薄水铝石产品，已有二十多年的历史，是化学品氧化铝公司的主要产品之一。生产依托氧化铝厂大流程，采用碳化法生产拟薄水铝石工艺。
　　由于拟薄水铝石自身所具有的特殊性质，使得该产品难以洗涤，水耗较高的问题一直困扰着拟薄水铝石的生产，二十多年来，虽经工程技术人员不断的工艺创新和设备改造，例如：延长吹风时间降低滤饼水份、少量多次洗涤、在洗液中添加表面活性剂降钠等措施，都无法大幅度的降低综合水耗。目前仍然处于40吨/吨拟薄水铝石的水平上，是化学品氧化铝公司所有产品中，水耗最高的产品，已成为拟薄水铝石产品进一步降本增效、拓展发展空间的瓶颈。同时，大量的洗涤水进入氧化铝工业生产系统，破坏了氧化铝生产系统中的水平衡，增加了蒸发费用和废水量。因此降低洗涤用水，不仅具有良好的经济效益，而且将产生巨大的社会效益。
　　由于拟薄水铝石的生产工艺采用的是低温、低浓度、快速深度碳酸化分解，造成拟薄水铝石粒度极细，达到或接近胶体颗粒粒度，这些细粒子在碱性浆液中都可成为胶核，在其表面上形成的双电层结构，将Na+牢固地吸附在固体表面，一般的水洗是无法洗脱的，其次由于水化离子团之间包裹了大量的碱性溶液，在过滤时，水化离子团极易变形，使过滤通道不畅，阻力增大，引起洗涤困难。正是由于生产工艺和产品性质的特殊性，使得拟薄水铝石的洗涤过程不符合通常的稀释规律。这是拟薄水铝石与其它众多氢氧化铝类产品相比，洗涤难度较大的主要原因。
　　据资料介绍，丝钠铝石与苛性碱反应生成Na2CO3和NaAl（OH）4，根据这一原理，在拟薄水铝石的老化液中，加入少量含有碱的溶液，可以促使丝钠铝石的分解，破坏双电层结构，改善拟薄水铝石的洗涤性能，达到降低水耗的目的。
　　1实验目的
　　通过对普通拟薄水铝石老化液进行改性，部分清除拟薄水铝石中丝钠铝石，降低洗涤难度，从而达到稳定胶溶速率、降低能源消耗、降低成本的目的。
　　2实验方案
　　2.1实验流程
　　图1.拟薄水铝石老化液改性试验流程图
　　2.2工艺参数
　　改性液组成：A溶液、B溶液
　　改性液指标：NT70～90g/L；浮游物＜0.5g/L
　　改性液与老化液比例：1:1～1:20
　　改性液与老化液比例控制是本次试验的关键控制点，为准确控制比例，减少人员操作因素影响，本次试验通过DCS自控系统实现配比的严格控制。
　　3数据统计及结果分析
　　实验过程中，产品常规指标SiO2%、Fe2O3%、Na2O%、胶容指数%、胶溶速率等都符合企业标准的要求，对重要指标分析如下：
　　3.1对胶溶速率的影响
　　表一：改性前胶溶速率统计表
　　时间 编号 胶溶速率 灼碱 备注信息 班次
　　2009-12-159:08 P011091260 9分12秒5000CP 35  白班
　　2009-12-2515:42 P011096823 10分3300CP 35  白班
　　2010-1-59:06 P011100011 10分2000CP 35  白班
　　2010-1-1515:23 P011106037 10分4300CP 35  白班
　　表二：改性后胶溶速率统计表
　　时间 编号 胶溶速率 灼碱 备注信息 班次
　　2010-2-1514:56 P011100126 9分30秒5000cp 35  丙班
　　2010-2-259:25 P011100160 9分01秒5000CP 35  乙班
　　2010-3-59:27 P011100168 9分10秒5000CP 35  白班
　　2010-3-1516:02 P012100080 9分23秒5000CP 35  白班
　　老化液改性前，批样胶溶速率Cpk为-0.13；改性后，批样胶溶速率Cpk达0.36，胶溶速率4000CP以上，过程能力明显提高，胶溶速率更加稳定。
　　3.2对消耗的影响
　　表三：2009年12月至2010年3月份换布情况统计表
　　月份 分离车 二洗车 三洗车 合格料 合计
　　2009.12 6 6 4 2 18
　　2010.01 7 5 5 5 22
　　2010.02 11 5 3 3 22
　　2010.03 15 7 3 3 28
　　数据表明，改性实验开始后，分离车滤布更换周期缩短，二洗、三洗车滤布更换周期未见明显变化。实施改性后每月增加5台压滤机滤布消耗，费用升高：94.4×50×5＝2.36万元。
　　在产量保持不变的情况下，各次洗涤压滤机卸车数量明显减少，岗位职工劳动强度得到明显降低。
　　改性后水耗由38.9t/t降低至33.7t/t,汽耗由6.7t/t降低至6.2t/t，反渗透水与粗水使用比例占总水量的百分比分别按85%、15%计算，则综合水单价估算为：6.8×0.85＋2.95×0.15＝6.22元。则拟薄水铝石单位成本降低可计算为：5.2×6.22＋0.5×136.5＝100.6元/吨。
　　表七：改性实验前后单车产能统计表
　　时间 三洗车数 产量（吨） 单车产能（吨/车）
　　1月1日-1月31日 4014 4080.4 1.017
　　2月10日-3月10日 3708 4149.2 1.119
　　根据数据统计，压滤机平均单车产能由1.017吨提高至1.119吨，单车产能提高10%左右。
　　4结论
　　4．1使用改性液对拟薄水铝石老化液改性后，胶溶指数、胶溶速率等的Cpk明显提高，产品各项重要指标更加趋于稳定。
　　4．1老化液改性应用于生产后，二三洗卸车难度降低，三洗压滤机单车产能提高10%左右，降低职工劳动强度，提高了工序产能。
　　4．1根据试验期间与试验前消耗对比，综合水单耗降低5.18吨，蒸汽单耗降低0.50吨，压滤机滤布费用增加2.36万元/月，年产量按5万吨计，则每年产生经济效益为：
　　（5.2×6.22＋0.5×136.5）×5－2.36×12＝474.65万元。
　　4．1此技术为推进设备的大型化、自动化奠定了基础，使胶带过滤机、立式压滤机等高自动化程度的设备应用在分离洗涤拟薄水铝石上成为可能。