结疤是氧化铝生产流程中普遍存在的一个难题,氧化铝生产中的任何一道工序都会产生不同性质的结疤,且这些结疤的导热性非常小。
研究表明,结疤每增加1mm,换热效率就下降近77%,因而结疤的存在会导致生产能耗的增加,尤其是在生产溶出工序,工艺管道和设备上的结疤是新蒸汽消化增多的重要原因。
本文主要就氧化铝生产结疤的种类、危害及主要产生因素进行探讨,并在此基础上提出几点结疤的清除方法,供企业参考借鉴。
1、氧化铝生产结疤的主要种类
根据物理、化学性质及生产环节的不同可将氧化铝生产结疤分为以下四种类型:
因铝酸钠溶液分解而产生的结疤,这种结疤中含有大量的A1(OH)3成分;
铝酸钠溶液在进行脱硅反应和溶出反应时产生的结疤,这种结疤主要为钠硅渣和水化石榴石;
高温溶出过程中铝土矿中的钛矿物与铝酸钠溶液及添加剂反应而产生的结疤,这种结疤主要是钛酸钙和羟基钛酸钙;
除以上三种之外的结疤成分,还有一水硬铝石和铁矿物以及铝土矿中含有的氟化物、草酸盐和磷酸盐以及含镁矿物,这类结疤数量相对前三种要少些。
2、氧化铝结疤的危害
在溶出生产工序中氧化铝结疤的主要危害为降低换热效率。同时,用于框架加热的新蒸汽难以得到充分有效的利用造成大量能源浪费。
生产实践表明,溶出管道中的结疤厚度超过1mm时所需的换热面积就增加一倍。
由于氧化铝生产所需的管道和槽罐非常多,结疤的累积会降低管道和压力容器的有效容量,矿浆无法停留足够的时间进行反应,进而影响生产参数,降低了设备的效率和产能。
此外,结疤形成后需投入大量人力、物力及财力进行清理,不利于企业的降本增效。
3、结疤产生的主要影响因素
生产温度对结疤的影响
温度是氧化铝生产的主要控制参数之一,结疤的形成与温度有着密切的关系,我国的一水硬铝石在170℃时,结疤物质是钙霞石、水镁石;在160~240℃时主要的结疤物质是水镁石和羟基钛酸钙;超过240℃时主要结疤物质是钙钛矿。
铝土矿的物相组成
结疤的最终形成与铝土矿的成分和组成有很大的关系。在170℃时铝土矿中以高岭石形态存在的二氧化硅会析出形成结疤,如果二氧化硅是以伊利石和叶蜡石等形态存在则会在170~220℃时析出形成结疤。
A12O3和SiO2浓度对结疤的影响
结疤的速度与溶液中A12O3的浓度成正比,同时溶液中SiO2的存在也直接影响结疤的生成速度,无论溶液温度如何,只要溶液中的SiO2浓度升高,结疤的生成速度就会加快,溶液中的A12O3和SiO2浓度的升高非常利于钠硅渣结疤和镁渣结疤的形成。
溶液流动速度对结疤的影响
溶液的流动速度会加剧溶液的紊乱程度,溶液中的晶核被快速流动的涡流冲走,所以溶液流动速度快不利于氧化铝结疤,而高度流动的固体颗粒甚至会将附着在器壁上的结疤冲蚀脱落。
结疤的长期积累会逐渐降低设备的换热系数,降低设备的产能增加了生产能耗,结疤严重时甚至会导致管道的堵塞和槽罐的跨槽,给企业的稳定生产造成不利影响。在了解了氧化铝结疤的种类、危害及形成原因后如何解决才是企业最为关注的。明天的连载文章中小编再与大家一起探讨氧化铝结疤的清除方法,欢迎大家继续关注!