鋁土礦溶出設備結垢防治

為防止和消除在鋁土礦溶出設備表面形成結垢所采取的預防措施或進行清理結垢的作業。在鋁土礦礦漿加熱和溶出時，隨著溫度的升高，在熱交換設備表面沉淀析出某些化合物而形成結垢，致使熱交換設備的傳熱系數減小，設備生產能力降低，熱耗增大。因此，鋁土礦溶出設備結垢的防治是氧化鋁生產過程中一項重要工作。

結垢的形成及組成在鋁土礦礦漿加熱過程中，其所含硅礦物和鈦礦物，隨溫度升高而分別被苛性堿溶液分解，然后與溶液中的氧化鋁、氧化鈣等反應，轉化為固相析出，部分即在熱交換設備表面上沉積形成結垢。一水軟鋁石型鋁土礦中的硅礦物基本是高嶺石，三水鋁石型鋁土礦中的硅礦物除高嶺石外還有石英。高嶺石在常壓溫度下先轉化為方鈉石型硅渣，石英在低溫溶出(416K)時不參與反應，從而可大大減輕熱交換設備換熱面的結垢程度。采用間接高溫加熱溶出含有較多高溫反應硅礦物和鈦礦物的一水硬鋁石型鋁土礦，如中國的河南、廣西和俄羅斯北烏拉爾等地的礦石的溶出過程中都會不斷有硅、鈦等化合物在熱交換設備的加熱面上析出并形成結垢。在每一溫度范圍內形成的結垢都有其代表性的組成。硅化合物結垢為水合鋁硅酸鈉，其主要物相有方鈉石、黝方石和鈣霞石。方鈉石在403K以下的溫度形成，黝方石在403～483K溫度下形成，鈣霞石在493K溫度下形成。鈦化合物結構主要物相有水合鋁酸鈣、鈦水化石榴石、鈣鈦礦，高溫下還有磷酸鈣(磷灰石)。鋁酸鈣在423～433K溫度下開始形成，鈣鈦礦在513K以上溫度形成，磷酸鈣在533K以上溫度形成。所有垢層尚夾雜有赤鐵礦沉淀物。高溫下形成的鈣鈦礦和磷灰石結垢質地致密堅硬，較難消除。

結垢預防在生產上采用的有常壓預脫硅、雙流法、限制礦漿預熱溫度、分段保溫法等。

常壓預脫硅已調配好的鋁土礦礦漿在礦漿槽中停留6～10h，使礦漿中的氧化硅在進入熱交換器預熱之前，充分轉變為方鈉石析出，即進行預脫硅。所含硅礦物以高嶺石為主的各類型鋁土礦，普遍采用這種預脫硅方法。

雙流法大部分(80%～85%)的循環苛性堿液單獨在熱交換器逐級預熱到規定溫度，再與用其余(15%～20%)苛性堿液濕磨產出的礦漿，在直接加熱的溶出器內混合。美國拜耳法大都采用這種工藝流程。匈牙利采用雙流一三管道管道溶出器。這種設備中的一支管道用于加熱循環苛性堿液，另兩支管道用于加熱礦漿，加熱后兩股料流合并，再進入保溫管道溶出。循環苛性堿液和礦漿定期交換流道，利用苛性堿液自動清洗礦漿加熱管道的熱交換表面來消除結垢。

限制礦漿預熱溫度在用直接加熱處理一水硬鋁石型鋁土礦的溶出工藝中，只設2～3級礦漿預熱器，礦漿預熱溫度控制在423K以下，在此溫度范圍內鈦礦物不會參與反應，從而可避免在熱交換器表面產生鈣鈦礦結垢。

分段保溫前蘇聯試驗在間接加熱溶出鋁土礦的流程中，設置溫度各約為423K、453K、513K的3個保溫罐，礦漿在每一保溫罐中停留20～30min進行中間脫硅和脫鈦后，能有效減緩結垢在熱交換器表面上的形成。

結垢清理采取預防措施尚不足以完全避免結垢的形成，為保證熱交換器在接近無結垢狀態下運行，必須定期清理熱交換器表面上的結垢。清理方法可分機械法和化學法。有的先用化學法使結垢變軟，再用機械法清除。

機械清理法主要有三種方法。(1)使用銑刀或鉆頭，用風動裝置驅動，消除熱交換器管內壁結垢。(2)用冷凝水一蒸氣?昆合物沖洗，將預熱器冷凝水導入待清理的加熱管，借冷凝水閃急蒸發生成汽水混合物的沖刷力清除結垢。(3)用出口壓力高達70～100MPa的高壓水束噴射沖洗結垢表面。

化學清理法這是一種用化學試劑部分或全部溶解某些結垢的組分的清理方法。對清理以方鈉石為主要成分的結垢，一般用5%～10%的鹽酸或硫酸于333～343K溫度下清洗。聯邦德國理以鈣鈦礦為主要成分的結垢，則需選擇最佳組成的混合酸清洗。如前蘇聯選用10%鹽酸、10%草酸和3%氫氟酸組成的混合酸，另加某種緩蝕劑進行清洗。聯邦德國在清理溶出希臘鋁土礦的管道結垢時，用由5%～10%硫酸、3%～8%氫氟酸、2%～4%硼酸或草酸組成的混合酸清洗，對管道的高溫段再用70～。75MPa的高壓水束噴射沖洗。在管道溶出中國廣西產鋁土礦的半工業試驗中，用10%硫酸清洗管道的結垢后，再用30～40MPa的高壓水束沖洗。管道的高溫段結垢較易清理，這與結垢中含有硅酸鎂有關。