拜耳法氧化铝生产中的有机物 .docx

《拜耳法氧化铝生产中的有机物 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拜耳法氧化铝生产中的有机物 .docx（27页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精品名师归纳总结拜耳法氧化铝生产中的有机物有机物的积存和危害是大多数拜耳法氧化铝厂必需面对的问题.溶液中有机物含量较高时，其所产生的负面影响往往是多方面的，工厂的产量、产品质量及其它技术经济指标将因此受到严峻影响.文献 1 报道，仅澳大利亚每年由于有机物造成的氧化铝产量缺失就达 130 万吨 .某些有机物的存在使生产砂状氧化铝变得困难.因此，有机物问题成为氧化铝生产中的主要讨论方向之一.国外就拜耳法生产中有机物的行为、对生产过程的影响 及其排除方法等进行了长期的、大量的讨论，取得了重要进展.我国大多数氧化铝厂采纳混联法或烧结法生产，有机物的影响很小或完全不存在.平果铝业公司氧化铝厂是我国目前唯

2、独的采纳纯拜耳法生产的工厂，投产较晚，原矿中的有机物含量也较低，有机物的影响需连续观看和讨论.我国在 “九五 ”期间进行的中、低品位铝土矿选矿讨论取得了重大的进展，但除原矿中部分有机物进入精矿外，仍有肯定数量的浮选药剂被带入精矿，这种浮选药剂在拜耳法生产中的行为及其影响如何，尚未见诸文献报道，特别值得重视.一、 拜耳法溶液中的有机物拜耳法溶液中的有机物主要来自铝土矿，絮凝剂、消泡剂、脱水剂等添加剂也会带入少量有机物 .但据文献报道，其数量和影响均较小.铝土矿中的有机碳含量通常为0.1-0.3% ，但亦可低至 0.03% 或高达 0.6%某些的表矿 .热带铝土矿中有机碳含量较高，一般为 0.20

3、.4%，而一水硬铝石型铝土矿中的含量就较低，通常为0.1%. 南美、非洲、澳大利亚铝土矿中的有机物含量较高，而欧洲、俄罗斯和中国的大多数铝土矿有机物含量较低.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结铝土矿中的有机物分为腐殖质和沥青两种2. 腐殖质主要成分为木质素转变的产物 腐殖酸 .腐殖质成分复杂，其平均元素组成为， %： 58%C ， 36%O2， 4%H2 ， 2%N2 及其它杂质 .腐殖质易溶于碱液 .沥青中的 C 和 H 含量比腐殖质中的高，实际上不溶于碱液 . 据文献 3 ，铝土矿高压溶出时，腐殖质几乎全部溶入溶液，而沥青的溶出率不高于10%，在赤泥浆液稀释及沉降分别过程中，

4、又全部析出进入赤泥 .Jose G. Pulperiro 等4 报道，在铝土矿溶出条件下， 60-90% 的腐殖质溶解于强苛性碱溶液中，生成腐殖酸钠 .不溶解的腐殖质是由于被铝土矿中不溶的无机物结合或吸附 .虽然原矿中有机物的含量一般不高，在铝土矿溶出时也非全部进入溶液，但由于种分母液与洗液是循环的，拜耳法流程中的有机物会逐步积存，直至达到进出平稳为止 .溶液中有机物的平稳浓度主要取决于铝土矿中有机物的含量及其组成，也与溶出条件等有关.一般情形下，拜耳溶液中有机碳含量为 7-15g/L ，在极端情形下可达 25g/L5. 文献 6报道，处理热带铝土矿的德国施塔德氧化铝厂的溶出液中，有机碳含量甚

5、至高达34g/L. . . 早期所作的7乌拉尔氧化铝厂有机物的平稳说明：随铝土矿（一水硬铝石型）进入流程的有机物占全部有机物的88.5% ，其余11.5%来自面粉（当时用作 赤泥絮凝剂），而赤泥排走的有机物占全部有机物总量的83%，仅有 17%进入溶液 .进入溶液中的有机物主要随苏打结晶（据有关资料，苏打结晶中有机碳含量达0.51.5%） 和氢氧化铝排出，二者分别占原矿中有机物总量的5.7% 和 4.5% ，按对进入溶液中的有机物总量运算，就分别占33.5% 和 26.5%，其余就随苏打苛化后的石灰渣、蒸发母液等排出或循环 .文献4 列举了铝土矿中的有机碳在浸出过程中降解产物的一组典型数据：其

6、中成为碳酸钠的占15%，草酸钠10%，溶解的有机物钠盐（ TOC）占 55%， 20%的有机碳未溶出而进入赤泥 .S.C. Grocott8 测 定 了 澳 大 利 亚 DarlingRange 铝 土 矿 中 总 碳 在 浸 出 过 程 中可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（，试验室条件下）的平稳.该矿中有机碳占总碳量的80%， 20%为无机碳 .浸出时总碳的 40%进入赤泥，其余60%中变成草酸钠、非草酸钠形状有机物以及碳酸钠形状的碳分别占 10%， 40%和 10%.文献中仍报道了一些国外拜耳法厂溶液中有机物的含量、组成及性质等情形，因各自处理的铝土矿及生产工艺不同而存在较

7、大差异.G. Lever ， J. C. Guthrie ， K. Yamada， P. T. The， N. Brown ， C. Sato， K. Solymar ， S.C.Grocett ， Gilbert Bouzat 及 等许多学者对铝土矿中有机物在拜耳法生产中的行为、存在形状、溶解度、分子量及各种有机物的含量等进行了广泛深化的讨论 9-19 .采纳了诸如气相色谱法（GC ）、凝胶渗透色谱法GPC 、气相色谱质谱法（ GC/MS ）、红外光谱以及依据溶液中各有关离子形状的热力学数据建立草酸钠与三水铝石在拜耳法溶液中溶解度（种分条件下）的物理化学模型等现代检测手段和试验方法.讨论说明

8、，溶出过程中有机碳的溶解量主要取决于铝土矿种原始腐殖质的化学成分.在溶出过程中，腐殖酸钠即开头水解并缓慢的氧化，降解为中间的和稳固的化合物，其降解程度又取决于浸出温度以及铝土矿中氧化剂和催化剂的存在.这个过程是高分子量有机物逐步降解为中等分子量有机物，再转变为低分子量有机物，最终的稳固产物为草酸钠和碳酸钠 .在低温溶出条件下（ 130-），大多数铝土矿中的有机碳约有转变为草酸钠，而采纳高温溶出条件时（220-），生成的草酸钠约增加一倍.草酸钠是最重要的一种降解产物，它是在拜耳法条件下唯独的具有低溶解度的稳固产物，能对生产过程造成严峻负面影响（见下文）.在拜耳法溶液中存在不同类型的、数以千计的有

9、机物.为了表征溶液中的这些有机物的含量水平，文献中常以总有机碳TOC 数量来描述 .所以拜耳法溶液中有机物的组成相当复杂，性质差异也大，与原矿中的有机物化学成分已大不相同 .Lever 将拜耳法溶液中的有机物分为三类以下提到的各种有机酸,实际上均以其钠盐可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结形状存在于拜耳法溶液中：1） 腐殖酸 包括新从铝土矿中溶出的高分子有机物及其初始降解产物， 分子量大于 500。2） 中等分子量降解产物，主要为苯羧酸和酚酸。3） 低分子量降解产物.Lever 用于讨论的两种溶液取自两个以牙买加铝土矿为原料的拜耳法厂，两厂溶出温度分别为和，溶液中有机碳含量分别为8

10、.5g/L 和 15g/L. 讨论说明，溶液中有机物包括上述三类，分子量变化范畴约为50-10000.溶液中大约一半的有机碳是以 低分子量有机物形状存在，其余一半分属中、高分子量有机物，且二者有机碳含量相近.Lever 的讨论说明，上述两种溶液中高分子有机物的绝大部分（88-89%）的表观分子量为1000-5000 ，低温（）溶出液中的高分子有机物按有机碳含量计为2.1g/L ，而高温溶出液为3.6g/L ，大致分别相当于两种溶液中存在有苯五羧酸等18 种中等分子量的有机物，并测定了这些有机物在两种溶液中各自的含量。此外，仍认定了在低温溶出液中存在草酸、甲酸、醋酸、乳酸及琥珀酸等五种低分子量降

11、解产物，并测定了其各自的含量 .J. C. Guthric 等讨论了两种拜耳法厂的种分母液中的有机物，测定了溶液中的总有机碳含量，不同分子量的有机物的含量及其所占比例，并确定溶液中存在苯五羧酸等35种有机化合物 .二、 有机物对拜耳法生产的影响分析有关的文献资料及国外一些拜耳法厂的生产实践，我们可以取得如下熟悉：1） 当流程中某些有机物积存到肯定含量后，其对生产的影响是很大的，且涉及到拜耳法生产的大多数工序。除极个别情形外，它的影响都是负面的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2） 溶液中有机物种类繁多、数以千计，组成复杂、性质各异，对生产的影响及影响程度也不相同.只有相对少数的

12、有机物造成有害影响.高、中分子量的有机物以及低分子量中的草酸钠产生不同的负面影响，而其它低分子量有机物的不良影响要小得多。3） 溶液中的有机物转变溶液的物理性质：溶液比重、粘度、沸点、比热均增加， 界面张力降低，这些对拜耳法生产都会造成肯定的负面影响。4） 某些有机物含量较高时，拜耳法湿法工序（包括原矿浆储存、赤泥沉降分别、种分及母液蒸发等工序），由于溶液或浆液中往往产生大量泡沫而减小设备容积并造成溶液缺失 .文献 5,16 报道，产生泡沫的缘由是溶液中存在较多的腐殖酸盐等高、中分子量有机物使溶液的界面张力降低之故20 。5） 在个别特定情形下，某些有机物对一水硬铝石型铝土矿溶出有良好作用，但

13、有的有机物就使氧化铝溶出率降低.有机物对分解的影响最大，当溶液中某些有机物积存到肯定程度后，种分产出率和产品质量（粒度、强度及杂质含量）都将受到严峻影响 .有机物对种分母液蒸发以及苏打结晶长大及分别也有负面影响.某些有机物在换热设备表面析出形成结疤，影响传热并降低设备产能。6） 由于有机物与碱反应生成各种有机钠盐，造成碱的缺失.下面扼要介绍有机物对拜耳法某些主要生产工序的影响.A. 对一水硬铝石型铝土矿溶出及赤泥分别洗涤的影响 . . 详细研究了某些有机物对乌拉尔一水硬铝石型铝土矿A/S9.08 ， TiO22.2% ， CaO0.8% 铝土矿溶出过程的影响，溶出温度为 ，其结论为：1） 某些

14、有机物能达到大大提高一水硬铝石型铝土矿的Al2O3溶出率，用工厂循环母液溶出与用配制的纯母液溶出相比，前者的Al2O3 溶出率要高出很多。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2） 不是全部的有机物都能加速一水硬铝石型铝土矿的溶出，只有含有醇基的有机物才会有此作用 .含醇基的有机物本身对溶出并无明显影响，而是由于它使CaO 得以活化，即生成了比CaO 溶解度高得多的醇酸钙之故.因此，当存在这种有机 物时，石灰添加量可以削减.的研究证明2了3的上述结论 .3） 含醇基的有机物对一水硬铝石型铝土矿溶出的强化作用只是当CaO 添加量在 3-4% 以下时才很显著，CaO 添加过量时，有机物的

15、这种作用便不明显了。4） 溶于苯而不溶于碱的有机物（主要是沥青）可降低铝土矿的溶出率，因其包裹在铝土矿颗粒表面，阻碍碱液向内渗透.当矿石中沥青含量较高时，需要增加石灰添加量 .溶液中有机物对拜耳法赤泥分别洗涤过程不利，随着有机物含量的提高，溶液粘度增加，赤泥沉降速度降低，沉降槽溢流浮游物增多22.S. Ostap 指出，当采纳合成高分子絮凝剂时，这种影响便不明显.如上所述，腐殖酸钠等高分子有机物含量高时，赤泥分别 洗涤系统可产生大量泡沫.B. 对晶种分解的影响很多讨论以及拜耳法厂的生产实践说明，晶种分解是受有机物影响最为严峻的工序.早在 30 岁月， 等人就发觉有机物可降低晶种分解速度.经过很

16、多学者多年来的研 究，关于有机物对晶种分解影响的熟悉已大大深化.有机物对晶种分解的影响可概括为如下几个方面：1） 降低分解速度和氧化铝产出率。2） 使氢氧化铝粒度变细、易碎，在过滤特殊是煅烧过程中易碎裂，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结从而成为拜耳法厂生产砂状氧化铝的主要困难之一。3） 增加产品中的杂质特殊是Na2O 的含量。4） 不利于分解产物氢氧化铝的沉降、过滤和分级。5） 种分槽内产生大量泡沫。6） 溶液带颜色直至黑褐色，分解产物氢氧化铝的白度降低。7） 加速种分槽内氢氧化铝结疤.种分原液中的有机物达到肯定含量后才对分解过程产生明显危害.国外有的文献中称这 一对种分过程造

17、成负面影响的最低有机物含量为“危害临界值 ”不.同的文献中报道的这一临界值有所不同 24. 如 提出的为 1%（以耗氧量占溶液中Na2OT 的百分数计），法国的资料为0.6%，而 . . 等人就认为是 1.77% ，等等 .很明显，这一数值不同的缘由在于各讨论者所用溶液的有机物的存在形状以及分解原液成分、作业条件不同. 不同类型的有机物以及分解条件的不同对种分造成的影响差异很大.高分子腐殖酸钠降解 的稳固产物，被认为是对晶种分解危害最大的杂质之一.溶解于溶液中的草酸钠被认为对 于拜耳法生产的任何方面都没有影响，只是超过溶解度后才给生产造成严峻影响1, 12. 一些学者对草酸钠在铝酸钠溶液中的溶

18、解度和行为进行了讨论.Brown 等人的讨论说明，拜耳法溶液里高分子有机物的众多降解产物中，草酸钠是唯独能积存到超过其在溶液中溶解度的化合物，它可以在生产流程中温度最低的的方结 晶析出 .Brown 讨论了拜恩提思兰氧化铝厂种分母液中草酸钠平稳溶解度与溶液温度及浓度之间的关系 .草酸钠的主要排出点为氢氧化铝产品中的固体草酸钠 .细粒氢氧化铝中的草酸钠含量高于粗粒部分 .焙烧时，氢氧化铝中的草酸钠结晶在 时分解，使氧化铝碎裂，颗粒变细，同时液增加了产品中的钠含量 .P. J. The 等的讨论说明，拜耳法溶液中草酸钠的溶解度与温度成正比，与全碱浓度成反比 .在工业溶液中，由于其它离子的存在，草酸

19、钠的表观溶解度要比在纯溶液中高出很可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结多.The 确定了工业铝酸钠溶液中草酸钠表观溶解度与温度、全碱浓度及有机碳浓度之间的关系 .B.Gryra 等指出，拜耳法母液中Na2C2O4 的过饱和度通常超过100%. 一般认为，溶液中含有高分子量的腐殖酸盐有机物，使草酸钠的溶解度提高.以往文献中报道的草酸钠溶解度模型均为由试验结果建立的体会模型，其应用有局 限性 .Gilbertouzat 等依据溶液中相关离子的热力学数据，建立了在种分作业条件下草酸钠和三水铝石（氢氧化铝）溶解度的物理化学模型，可以运算在宽阔的Na2Ok 及杂质（ Na2SO4、 Na2C

20、O3 、NaCl ）浓度范畴内，运算铝酸钠溶液中草酸钠和Al2O3 的平稳浓度.运算结果与试验结果吻合良好.如上所述，草酸钠在铝酸钠溶液中的溶解度取决于很多因素. 一般情形下，在种分时，当溶液中 Na2C2O4 超过 6g/L 时，即可能开头与氢氧化铝共同析出.草酸钠对种分最主要的影响是生成细粒子氢氧化铝，其机理1 ， 25一是由于过饱和的草酸钠以细小的针状结晶析出，氢氧化铝在其上产生二次晶核。二是由于降低了附聚效果，固体草酸钠（也包括溶解的有机物）能结合于长大的氢氧化铝晶种中，从而增加碱 含量 .草酸钠在 分解，既减小了煅烧产品的粒度，也增加了氧化铝产品中的碱含量，这些对铝电解过程均很不利.

21、草酸钠附着在氢氧化铝上影响后者的分级、晶种制备.由于草酸钠的共同析出，加速了种分槽内的氢氧化铝结疤的生成速度，清理核保护工作量增加 .如上所述，有的文献指出，溶解于溶液中的草酸钠（溶解度以下）对种分并无危害.Satapathy26 也认为，溶液中的草酸盐含量很少时无害于氢氧化铝质量，以草酸盐形态存在的碳含量只有高于溶液中Na2Ok 的 0.5% 时才影响分解产品质量 .但很多拜耳法厂深受草酸钠的影响.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结乌克兰处理进口红土性三水铝石矿的尼古拉也夫拜耳法氧化铝厂，自1980 年投产后的短短几年内，溶液中有机物（特殊是草酸钠）含量快速增加，致使氧化铝产品

22、粒度大大变细，过滤作业困难，种分分解率下降27. . . 报道了28尼 古拉也夫氧化铝厂投产后5 年内溶液中有机碳和碳酸钠的积存情形，种分分解率及晶种和分解产品中细粒子（ -45m）含量与溶液中有机碳浓度的关系，并具体讨论了上述杂质对种分过程的影响 .作者认为，为了减轻有机杂质对氧化铝生产指标的有害影响，第一必需尽可能实现将草酸钠从循环母液中分别出来 .大多数关于草酸钠杂质影响的讨论均限于其溶解度极限以下 .Roberto Cacalo等25 讨论了在草酸钠溶解度以下时，其对种分产出率、产品质量及分解动力学的影响 .Cacalo 等种分试验所用溶液为合成的纯铝酸钠溶液，Al2O3/Na2CO3

23、 比为 0.70，分解温度为 70，添加的草酸钠最高达 5g/l.作者讨论了草酸钠含量及晶种等因素对产出率等的影响 .结果说明，草酸钠（在溶解度以下时）显著提高 Al2O3 产出率 .依据作者的讨论是由于界面张力降低，分解活化能降低， 而细颗粒的成核与附聚都有所加速，颗粒粒度分布及特点均有变化.作者测得的分解活化能（ Ec）为 74kJ/mol（对纯溶液），这与文献报道的数据相符.对含 5g/l 草酸钠的溶液的分解活化能为65kJ/mol，较上述数值低 12%.Cacalo 等采纳激光散射技术（ Laser light scattering techniques）和扫描电镜讨论了草酸钠对种分产

24、物粒度分布和结构特点的影响.除高分子有机物降解产物草酸钠外，拜耳法溶液中仍有不少溶解度较高而对种分造成负面影响的有机物 .A. Lectard 等29 用欧洲、非洲及澳大利亚等的铝土矿高温溶出后的工业溶液进行种可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结分试验，以确定氧化铝产出率与原液苛性碱浓度、有机物含量之间的关系，建立了相应的体会模型 .试验结果说明，为了获得高的氧化铝产出率，溶液的净化是必要的.B. Gryra 等认为 5 ，高分子量腐殖酸化合物由于提高氧化铝的溶解度而增加了溶液的稳固性，同时也氢氧化铝晶种失去活性（Deactivation ） .高分子腐殖酸钠遏制草酸钠的排除，并使

25、铝酸钠溶液呈黑褐色，氢氧化铝也带色， 且是造成溶液中产生泡沫的根源.P.J.The 等讨论了杂质对拜耳法溶液中钙含量的影响30 ，讨论说明，分解原液中约90%的钙含量将进入分解产物氢氧化铝中.当原液中碳酸钠浓度肯定时，拜耳法溶液中的钙含量受有机物含量的影响很大.有机物与碳酸钠仍有一种叠加效应，使溶液中钙的含量进一步提高 .并非全部类型的有机物都具有上述同样有害影响.在低温溶出（ 143）下，腐植质及带 5 个羟基的有机物能提高CaO 溶解度 .葡萄酸钠（ Sodium gluconate）的影响最大 .提高溶出温度至235，除腐殖酸钠外，全部杂质均使氧化钙的溶解度降低.这是由于钙化合物的溶解度

26、是随温度的上升而降低的，但在235溶出温度下，添加3g/l 腐植质，溶液中 CaO 从 0.008g/l 提高到 0.038g/l ，这可能是由于钙离子与腐殖质降解产物间发生反应而引起的 .这种降解产物看来是随着温度的提高而增加的，特殊是溶液中的碳酸钠浓度较高时 .文献 31 中仍报道了有些有机物使种分产物中的碱含量增加，其中有的是吸附于晶种表面（如 gluconate），有的是成为结合碱进入氢氧化铝中. . .等32研究了有机物对种分的影响.作者从帕夫洛达尔铝厂的铝酸钠溶液中分别出 6 种有机物 腐殖酸、富里酸、石炭酸、酚酸、中性化合物、高分子树脂化合物，用与帕厂工业溶液化学成分相当的合成溶

27、液进行种分试验.结果说明，高分子树脂可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结化合物、酚酸及中性化合物对分解无影响，其它有机物就降低分解率，石炭酸的负面影响最大，当其含量为2.5g/l 时，分解率可降低10%.作者认为有机物吸附于晶种表面， 阻碍了氢氧化铝晶种与液相之间的接触，因而阻碍其长大.关于有机物引起溶液产生泡沫 的试验说明，腐植酸、富里酸及石炭酸导致溶液中产生泡沫，而其它三种就否.产生大量泡沫的缘由作者也认为是气泡（空气）与溶液界面上表面张力大大降低之故.P. J. The 的讨论 33 说明，往人工配制的铝酸钠溶液中，按0.8%有机碳添加异糖精葡萄糖酯（ Glucoisosac

28、charinate），与不添加这种有机物的分解试验相比，氧化铝产出率降低了17%（由 69.4g 降至 57.1g），同时分解产物中 20um 的细粒子由 22%增加到45%. 如添加同等数量的上述有机物于铝土矿高压溶出的溶液中，种分氧化铝产出率降低18%，但对分解产物粒度的影响不如合成溶液那样显著.The 对葡萄糖同质异构盐的有害影响进行了说明.AbdolmohecmmadAlamdari34 用甘露糖醇 MannitolCH2-CHOH4-CH2OH作为一个典型的羟基有机物以讨论拜耳法溶液中有机物对种分的遏制作用.合成的纯种分原液 含 Al2O3120g/l ，分子比 Na2O/Al2O3

29、=1.5 ，用蒸馏水调整其浓度.在恒温（ 60）下分解 . 采纳不含有机物的高纯氢氧化铝做晶种（60g/l ），其平均粒度约40um，几何比表面约0.2m2/g ，使用纯晶种是为了防止颗粒磨损.种分过程中产物的粒度分布采纳库尔特分析仪（ Coulter Multisizer Zone analyser ）测定，用电镜讨论其颗粒结构，对比纯溶液和添加不同数量甘露糖醇在种分过程中的晶种长大和成核速率，以确定其抑制种分过程的机理.Alamdari 的讨论结果说明，甘露糖醇能够大大的抑制氢氧化铝的析出，其添加量少到 20mg/g 晶种即足以使氢氧化铝晶种约90%的活性点 “中毒 ”（ poisonin

30、g ） .甘露糖醇分子吸附于晶种的活性点上，阻碍了铝酸根离子向这些活性点扩散.种分的机理包括铝酸根离子的聚合形成晶核或铝酸根离子扩散至晶种表面，通过化学反应而结合到晶格中可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ grouth ） .甘露糖醇的作用机理在于其同时降低成核和长大速率. 其量越多，影响越大 .John F.Coyne 等31 讨论了羟基有机物在氢氧化铝晶体上的吸附.作者讨论了一系列脂肪族羟基化合物对氢氧化铝的吸附以及这些化合物对种分的影响.采纳配制的纯铝酸钠溶液，所用羟基有机物均为分析纯试剂. 重点讨论了葡萄酸钠（ Sodium gluconate ）、 酒石酸钠和甘露糖醇

31、（Mannitol ）三种，同时也讨论了其它一些羟基有机物 .配制的种分原液成分为：TC=180g/l 以 Na2CO3 表示 TA=225g/l 以 Na2CO3 表示 A/TC 比=0.6试验中也使用了美铝Kwinana氧化铝厂的工业溶液.种分温度 74，接料器转速350rpm, 晶种量 100g/l.依据讨论所获得的吸附等温线说明，吸附量最多的三种有机物为葡萄酸、甘露糖醇和酒石酸钠 .有的有机物没有吸附 .吸附量最多的有机物也是P、 J、 The 发觉的抑制种分的那些化合物，而且也是Grocott 和 Rosenberg 认为提高种分产品中碱含量的那些化合物.因此，这些讨论结果表 明，羟

32、基有机物的吸附是抑制种分过程的机理.但是众所周知，这些化合物仅在PH 不大于 10 时才能与含铝离子络合.因此，作者对其机理进行了进一步讨论.Coyne 等通过深化的试验讨论和理论分析，得出如下结论：葡萄酸钠等羟基有机物吸附于氢氧化铝的量小，仅掩盖氢氧化铝总面积很小的一部分，但它能显著抑制氢氧化铝晶体成长，从而降低分解速度和产出率.如添加相当于吸附氢氧化铝有效面积3.5%的葡萄酸钠，即可使种分几乎完全停止进行.通过试验证明，有机物杂质是通过吸附于占晶可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结种表面很小一部分的活性生长点而起作用的.用拜耳法厂溶液进行的分解试验说明，工厂溶液中的有机物杂质只

33、有一小部分（约 1% 是真正影响氢氧化铝晶体长大的 .尽管作用工厂溶液中含有大量有机物（ TOC=30g/l ），当添加少量葡萄酸钠（ 0.2g/l ）时，种分产出率即明显降低 .无论是合成溶液仍是工厂溶液，其影响都同样存在 .Coyne 等的讨论对于从理论上阐明拜耳法溶液中有机物是如何影响种分 Al2O3 产出率的具有较大意义 .C. 对种分母液蒸发的影响 . . 的讨论 35 说明，有机物杂质可使蒸发母液中的Na2Oc 浓度提高（有资料说明，工业溶液中的碳酸钠浓度一般比平稳浓度高出1.5 2.0%），亦即使溶液中 Na2CO3 过饱和，有机物含量越高，这一影响越明显.有机物提高溶液粘度，并

34、使析出的一水碳酸钠粒度变细，造成沉降和过滤分别的困难.三、有机物的排除方法很多讨论人员对氧化铝生产中有机物的排除进行了长期的、大量的讨论，发表了很多讨论报告和专利 .从拜耳法生产流程中排除有机物的方法很多，这些方法可分为两类： 一类是从溶液中将有机物排除，主要是通过母液煅烧、吸附、生成沉淀等方法除去。一 类是部分或全部的将其破坏于溶液中，主要是通过各种氧化方法将有机物部分或全部氧化为 Na2CO3. 这些方法可单独使用，也可以联合使用.在众多的方法中，只有少数已用于工业上，有些方法由于投资大、作业费用高难以采纳，仍有些方法处于不同规模的试验阶段 .每种方法都有其优缺点.没有一种方法能够普遍适用

35、于全部拜耳法厂，挑选适当的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结排除方法要依据各厂的具体情形 .各种方法所处理的有机物种类也有不同，有的主要用于除去草酸钠，有的就主要针对高分子有机物 .有机物排除可以结合拜耳法溶出过程中进行，也可以从赤泥洗液、氢氧化铝洗液、种分母液或蒸发母液中排除 .溶液（或料浆）煅烧法此法已在日本、加拿大、美国与匈牙利等国的某些拜耳法厂采纳 .50 岁月初，加拿大Arvida 氧化铝厂即采纳了这一方法5. 使用初期，种分母液蒸发后即直接送往 “煅烧炉 ”，导致全部苛性碱碳酸化，而后，曾采纳母液与细粒氢氧化铝混合煅烧，明显这一方法有其缺点，最终使用磨细的铝土矿作为苛

36、化剂，煅烧产物主要由铝酸钠、铁酸钠组成，必需浸出.浸出可在赤泥洗涤系统中进行.日本某厂1979 年开头用此法除有机物36 ，用氢氧化铝与种分母液混合（保持Al2O3/Na2O分子比略高于1），经蒸发、干燥后，在1000煅烧 1 小时，使溶液中有机物盐分解，并与氧化铝反应生成固体铝酸钠，而后进行溶出.文献3 报道了对这一方法所作的改进，使设备生产才能大大提高.美铝（ Alcoa ）的 Kwinana 等氧化铝厂采纳溶液煅烧温度为816 1093 .M.A.Hollanders 等对草酸钠与铝土矿混合物煅烧过程进行了具体讨论 38. 拜耳法厂排除的草酸钠经常弃置以致引起环境污染问题，同时也造成其中

37、铝和钠的缺失 .为此，将其与铝土矿混合煅烧是防止上述缺点的一个途径 .讨论说明，煅烧温度不能低于 850， 以保证生成铝酸钠的反应速度 .900时氧化铝回收率最高 .草酸钠在 900下煅烧分解率 96%（生成铝酸钠） .煅烧温度在 1100时，由于生成 Al2O3 而使氧化铝回收率降低.溶液煅烧法几乎可以完全破坏其中的有机物，同时也回收了有机钠盐中的钠几碳酸钠，也没有由于环境污染而需要处理的废渣，但是这一方法投资大，费用高5. 因此所处理的液量受到限制，实际上其所处理的溶液仅约为工厂总液量的1%，因而工厂溶液可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结中 TOC 的降低是缓慢的 39. 文

38、献4 仍指出，该法的主要缺点除费用高外，仍有操作困难，工作环境不好等问题，但这些现都已获得解决40.结晶沉淀法结晶沉淀法用于排除溶液中的草酸钠，有多种方案：如用石灰乳处理氢氧化铝洗液（或晶种洗液），使之生成草酸钙沉淀.采纳高晶种比的拜耳法厂的氢氧化铝 洗液中含有较多的有机物，其中大部分为草酸钠，可用蒸发浓缩的方法将其结晶析出.用石灰苛化赤泥洗液，也可生成不溶性草酸钙.种分母液经蒸发或不经蒸发而添加较大量的草酸钠晶种，均可使溶液中的草酸盐结晶析出，这一方法在国外某些拜耳法厂采纳，如San Ciprian氧化铝厂采纳蒸发结晶的方法，以掌握溶液中杂质，主要是碳酸钠和草酸钠41 ，从 1982-198

39、3 年的统计数据看，每月排除的草酸钠达数十吨.添加少量的吸附剂（活性碳或阳离子多价螯和剂）于草酸钠过饱和的种分母液中，破坏草酸钠的过饱和状态，草酸钠即自动析出，用钡盐42 （如铝酸钡、氧化钡等）加于氢氧化铝洗液中，在40 70处理半小时，可除去溶液中的60 70%的草酸盐，此法也可除去SO42-、CO32- 、 PO42- 及 VO42- ，成效好，但钡盐昂贵，BaOAl2O3 回收工艺复杂，包括结晶液固分别及煅烧等工序.利用低沸点的有机溶剂，例如醇类，能有效的掌握拜耳法溶液中的草酸钠 12. 在所试验的醇类中，甲醇对降低拜耳法溶液中的草酸钠含量（降低其溶解度）最有效，乙醇次之，丁醇作用最小.

40、但甲醇能和溶液完全混合，因此需要一个蒸馏过程以回收甲醇，循环利用.J.A.Chartouni 报道了加铝（ Alcan ）OURO Preto 氧化铝厂草酸钠排除系统的改进情形43. 改进的主要部分为使蒸发母液经过一个由预先获得的细粒草酸钠的床层以强化其接触，以利草酸钠结晶长大，使系统更为有效.F.S.Williams与 A.J.Perrotta的讨论 44-46 说明层状双氢氧化物（layered double hydroxides ）和活性炭具有从拜耳法溶液中排除有机物的才能，并从而导致草酸钠从所可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结处理的溶液中析出过程的强化.他们所开发的这一强

41、化草酸钠排除的工艺已工业化，称为普罗克斯法（Purox process） .氢氧化物复合物为Mg2AlOH7 nH2OHydrotalcite 、Mg2AlOH6CO30.5nH2O （ Hydrotalcite ） 、 Ca2AlOH7 3H2O （ Hydrocalumite ） 、Ca2AlOH6CO30.5nH2O （ Hydrocalumite ） .这些复合物由相应的氧化物或氢氧化物在拜耳法溶液中反应生成.作者进一步的讨论说明，当使用两种或两种以上的吸附剂时，由于其协同效应，草酸钠的沉淀析出可以得到进一步强化.由于在工厂的草酸钠沉淀系统中，循环的草酸钠晶 种随着时间的推移，由于积存

42、了其它共沉淀的有机物而失效.加入多种吸附剂时，它们对于不同类型的有机物稳固剂将有不同的吸附才能，从而从溶液种排除更多的这些草酸钠稳固剂，复原草酸钠晶种的活性.具体作法是将加有草酸钠晶种的苛性碱浓度低的溶液用两种或两种以上的吸附剂处理，以排除阻碍草酸钠沉淀的那些有机物，然后将处理后的晶种浆液与种分母液混合，在肯定温度下使后者中的草酸钠结晶析出.试验说明，从活性炭、 ESP（氢氧化铝电收尘收集的炉灰）、氧化钙和氧化镁中挑选两种吸附剂是最为有效的，而出乎意料的是，活性炭与ESP 炉灰两种吸附剂组合使用成效最好，虽然ESP炉灰单独使用对草酸钠的排除成效很小.作者将上述强化草酸钠排除的工艺称为多功能普罗

43、克斯法（Multi-functionalPurox process） .采纳吸附剂和离子交换树脂处理原就上可用活性炭、活性氧化铝、细粒氢氧化铝、不同镁化合物及离子交换树脂，对后两种方法的讨论较多，其中用镁化合物排除有机物已经工业化 .文献中报道了用多种镁化合物净化种分蒸发母液中有机物的方法.这种方法之所以引起重视在于其易行和吸附剂回收的可能性.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结德国47Ludwigshafen氧化铝厂将 MgSO4 2H2O 加入溶出过程中，在90以上水解产生的MgOH2与溶液反应生成铝酸镁，新生成的铝酸镁对腐殖酸盐有很好的吸附能力.该厂从 1974 年使用该法后

44、，生成明显改善，经济效益显著.据报道，溶液中SO42- 未见上升，产品中MgO 含量亦为增加 .德国另外一个厂使用此法也收到了良好的成效，在肯定条件下可使用价格较低的煅烧白云石，其附加优点是不带入其它阴离子.在溶出一水硬铝石矿时，白云石中的CaO 可代替石灰添加剂，因此费用相应降低.乌克兰的尼古拉也夫氧化铝厂蒸发母液中总有机物为18.8 24.2g/l ，其中主要为高分子化合物（ HMC ）、羧酸（ CA ）及酚（ H ），而 HMC 对该厂溶液中有机物总量及溶液颜色均起着首要作用，如前所述，带颜色的有机物给拜耳法生产造成很多困难.溶出澳大利亚 Darling Range 铝土矿时，高分子有机物占进入溶液中全部有机物的一半以上.Yury A.Zaytsev等对用镁化合物（氧化镁、氢氧化镁及铝酸镁等）排除“尼”厂及澳大利亚拜耳法蒸发母液中的有机物进行了讨论48 、49. 试验说明，镁化合物是种分母液中带颜色的有机物（COS）的有效吸附剂 .吸附剂用量是打算COS 吸附量的首要因素， 而温度和时间对吸附成效的影响小.随吸附剂