原创《论晋北地区氧化铝生产中硫元素的处理方法》：本论文可用于氧化铝论文范文参考下载，氧化铝相关论文写作参考研究。
摘 要：本文论述了氧化铝生产中硫元素的来源,浓度变化,对生产设备的危害,及晋北地区氧化铝生产中硫元素的处理方法.
关键词：硫元素；来源；危害；处理方法
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.217
1 引言
在氧化铝生产中,硫元素会逐步富集,若不处理,将抑制主要经济技术指标,造成设备腐蚀,甚至事故.本文论述了硫元素的来源、危害,探讨了处理方法.
2 正文
2.1 硫元素的来源
（1）矿石中,主要是黄铁矿及其异构体白铁矿和胶黄铁矿,也可能存在少量的硫酸盐,山东、广西铝土矿中硫含量较高.铝土矿中硫转入溶液的程度与许多因素有关,矿物形态、溶出温度和时间、碱浓度及其它杂质含量等.黄铁矿在180度开始被分解,白铁矿、磁黄铁矿更易被分解,并随着温度的升高、溶出时间的延长和溶液中碱浓度增加而提高.氧化剂和还原剂都能影响硫化物的分解,用空气氧化处理矿浆可降低硫向溶液的转化率.
（2）煤中,在烧结法生产中,从原料及烧成煤中带进生产过程中的硫,在烧结时与碱作用生成硫酸钠,溶出时进入溶液,并在生产中循环积累,使硫酸钠含量增高.
（3）化学酸洗,溶出机组套管每年酸洗一次,蒸发器每六个月酸洗一次.每组溶出机组酸洗每次用酸二十吨,每组蒸发器酸洗每次用酸三十吨,其余换热设备化学清洗用酸量较少.
2.2 硫元素的危害
（1）烧结法生产中,因硫酸钠熔点低,仅为884℃,当熟料中含量超过5%时,熟料窑结圈频繁,操作困难；并造成碱耗的增加.硫酸钠的熔点低,且不易分解和挥发,在1300至1350℃时才开始分解,但还原剂的存在,可以促进硫酸钠分解,如碳存在时,可以在750至800℃下开始分解,当还原剂、氧化物及碳酸钙同时存在时,其可以完全分解,因为硫化钠和硫化亚铁结合生产复盐,熟料溶出时进入溶液,碳酸化分解时发生分解,使氢氧化铝被硫化亚铁所污染.
（2）在拜尔法溶液中,硫不仅造成碱损失,而且硫离子含量提高后会使钢材受到腐蚀,增加溶液中的铁含量,降低氧化铝的溶出率；一定条件下它以复盐碳钠矾析出,这种复盐在蒸发器和溶出机组内结疤,降低传热系数.硫代硫酸钠对铁的溶解度无影响,但有氧化剂时,会加剧钢的腐蚀.二硫化钠是更强的氧化剂,对蒸发器有强烈的腐蚀作用：硫化钠与铁反应生成可溶的硫代配合物,提高了铁的溶解度,破坏了钢表面的钝化膜,使其转变为活化状态,硫代硫酸钠、二硫化钠与金属铁相互反应,把铁氧化成二价态,促进了硫代铁配合物生成.这些溶液中的硫综合起作用,强化了钢在腐蚀过程.
氧化铝的溶出率随着铝土矿硫含量提高而降低,随硫含量从0.32%提高到4.68%,溶出率下降0.97%；随着溶液中硫化钠和硫代硫酸钠浓度增大,硫代硫酸钠浓度高于3克/升、硫化物浓度高于5克/升时,可以生成一种水铝代硅酸钠的物质,造成氧化铝和氧化铝的损失.硫酸钠可使分解速度降低,浓度低时不明显,当硫酸根离子超过30至40克/升时,分解速度开始显著降低.
2.3 硫元素促进作用
溶液中的钠盐,尤其是硫酸钠能加速针铁矿变成赤铁矿,在235℃下,溶液中含3至5克/升硫酸钠,并添加干矿量3%的氧化钙,可以使90%的针铁矿在50至60分钟内变成赤铁矿,增加赤泥的沉降性能 .
2.4 硫元素的消除
（1）在工业上,铝酸钠溶液脱硫的方法：一是鼓入空气使硫氧化成硫酸钠,在蒸发时析出；二是添加除硫剂,如氧化锌和氧化钡,铁也得到清除.添加氧化锌可使负二价硫离子完全脱除,缺点是含锌材料较贵；三是采用特殊方法.
（2）在烧结法中主要是采用生料浆加煤的方法排除硫酸钠的积累.生料浆加煤使熟料中硫大部分成二价硫化物及二氧化硫状态,从弃赤泥中排除,使生产过程中硫酸钠积累缓慢,降低了硫酸钠的平衡浓度.
2.5 晋北地区某厂硫元素的处理
此厂一期为串联法,二期为拜尔法,根据化验检测表明,一期串联法溶液中硫元素长期维持在0.8克/升左右,短时间会增加到1.5克/升；二期拜尔法溶液中硫元素长期维持在0.5克/升波动,短时间会增加到1g/l.
此厂硫元素来源,一是矿石成分和烧结法物料造成硫元素浓度变化,逐步富集；二是酸洗造成硫元素浓度的增长.在氧化铝工厂设计中,一般酸洗的废酸由石灰乳中和,送入雨排,但是由于硫酸钙微溶,为白色粘稠浑浊液,处理困难,影响环保,一般是送入沉降槽.通过计算,溶出机组套管酸洗周期为一年,每次需要使用92.5%浓硫酸20吨；蒸发器酸洗周期为六个月,每次需要使用92.5%浓硫酸30吨,通过酸洗,可使系统升高1.5克/升.
根据此厂硫元素检测报告来看,一是系统硫含量未超出工艺要求范围；二是矿石成分中硫含量较低；三是系统中某种工艺在持续的除硫,在没有外来因素的情况下,生產系统的硫会维持在一个较低的水平；四是硫元素在一二期系统中存在一个平衡,一期为0.7至0.9克/升,二期为0.4至0.6克/升.
处理方法.分析表明,在此厂设计中存在三种工艺可以起到持续除硫作用：一是鼓入压缩空气,在分解槽系统中,设计有压缩风提料,提料过程中,通入系统的压缩空气,使之氧化成硫酸钠,一部分在蒸发器和溶出机组析出；二是系统中加入的石灰乳和石灰,部分石灰和石灰乳与硫酸钠反应生成硫酸钙进入赤泥,送入尾矿库；三是生料浆加煤,使熟料中硫大部分成二价硫化物及二氧化硫状态,从弃赤泥中排除.
3 结论
从上述分析可以得出,在晋北地区工业生产中,存在硫元素进入生产系统,因所用矿石成分中硫元素含量较低,且在生产工艺中,部分流程已经附带着对硫元素进行了处理,并足以使系统中硫元素维持一个正常生产工艺指标范围,所以不需要另外增加工艺流程进行硫元素处理.
参考文献：
[1]毕诗文,于海燕等.氧化铝生产工艺[J].化学工业出版社,2005.
[2]John T.Mzlito.拜耳法溶液中硫酸钠的平衡溶解度[J].国外氧化铝新技术文集,1985.
[3]程立.铝酸钠溶液脱硫条件极其热力学研究[D].第二轻金属冶金学术议论文集.西宁,1990.
氧化铝论文参考资料：
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