铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程产品粒度控制

摘要

在拜耳法生产氧化铝工艺中,种分过程是决定产品化学纯度和物理性能的关键步骤。尽管对种分过程已有大量研究,但我国氧化铝生产中晶种分解过程还是普遍存在分解率低、分解时间长、种子比大和设备产能低等问题。为了提高设备利用率,论文研究了溶液诱导方式和引发剂种类对铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程的影响,并讨论了温度对少量溶液慢速诱导成核所制得晶种粒度的影响。结果表明:
　　 1)直接添加固体引发剂诱导成核的分解过程仅在低苛性比溶液和低分解初温的条件下才能进行,其产品粒度较细;少量溶液快速诱导成核的分解过程由于晶种制备段条件难以控制,故难以得到粗颗粒氢氧化铝;相比之下,少量溶液慢速诱导成核的分解过程控制较高的晶种制备段温度,却可得到粒度较粗的氢氧化铝产品;
　　 2)引发剂种类对铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程有较大影响,其中引发剂A效果最佳;
　　 3)对于在少量溶液中慢速诱导成核制备晶种过程,温度越高,分解率越低,所得晶种粒度越大。
　　 在此基础上,为了控制所得氢氧化铝产品的粒度,本文研究了该分解过程中细颗粒的行为,并讨论影响细颗粒长大行为的因素和抑制细颗粒附聚的条件。结果表明:
　　 1)对于少量溶液慢速诱导成核制备晶种的分解过程,控制较高的晶种制备段温度(80℃)可制得粗晶种,可制得粒度约为50μm的氢氧化铝产品;
　　 2)对于铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程,较低的分解温度(45-50℃)可抑制细颗粒的附聚,最终得到平均粒度为1.2μm的超细氢氧化铝产品,而有机添加剂B可强化分解过程,细化产品粒度,完善产品形貌;
　　 3)引发剂A的添加量增加促进分解过程的进行,但对细颗粒的长大无影响;晶种制备段较慢的诱导速度、溶液分段添加和有机添加剂E均可促进细颗粒的长大;铝酸钠溶液中碳酸钠和硫酸钠抑制分解过程,但可促进晶体长大;
　　 4)对于低温下大量活性晶种循环或高温下溶液中添加大量活性晶种的分解过程,细颗粒的行为以长大为主:对于高温下溶液中添加少量活性晶种的分解过程,细颗粒的行为以附聚为主;
　　 5)分解过程中添加适量工业粗晶种可减少产品中细颗粒的含量,粗晶种添加量越大,产品中细颗粒越少,但并未彻底粗化产品。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 氧化铝生产概况

1.1.1 我国氧化铝工业现状

1.1.2 氧化铝生产方法

1.2 铝酸钠溶液晶种分解的研究现状

1.2.1 铝酸钠溶液结构的研究

1.2.2 铝酸钠溶液分解机理的研究

1.3 铝酸钠溶液晶种分解过程中的影响因素及存在的问题

1.3.1 影响因素

1.3.2 存在的问题

1.4 超细氢氧化铝简介

1.4.1 超细氢氧化铝的制备方法

1.4.2 超细氢氧化铝的主要用途

1.5 本课题研究的背景、目的与意义

第二章 实验原料、设备与方法

2.1 实验原料和药品

2.2 实验设备及仪器

2.2.1 主要实验设备

2.2.2 晶种分解设备图

2.3 实验方法

2.4 分析方法

2.4.1 氧化铝浓度的分析

2.4.2 氧化钠浓度的分析

2.4.3 相关的计算公式

第三章 铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程

3.1 引发剂的诱导方式对铝酸钠溶液分解过程的影响

3.3.1 直接添加固体引发剂诱导成核的诱导方式对分解过程的影响

3.3.2 少量溶液中快速诱导成核的诱导方式对分解过程的影响

3.3.3 少量溶液中慢速诱导成核的诱导方式对分解过程的影响

3.2 引发剂种类对铝酸钠溶液分解过程的影响

3.3 温度对铝酸钠溶液诱导成核制备晶种过程的影响

3.4 本章小结

第四章 铝酸钠溶液分解过程中细颗粒的长大

4.1 温度对分解过程细颗粒长大行为的影响

4.2 引发剂添加量对分解过程中细颗粒长大行为的影响_

4.3 诱导速度对分解过程中细颗粒长大行为的影响

4.4 铝酸钠溶液分步分解对分解过程中细颗粒长大行为的影响

4.5 有机添加剂对分解过程中细颗粒长大行为的影响

4.6 溶液中碳酸钠和硫酸钠对分解过程中细颗粒长大行为的影响

4.6.1 少量溶液中快速诱导成核的方式下碳酸钠和硫酸钠的影响

4.6.2 少量溶液中慢速诱导成核的方式下碳酸钠和硫酸钠的影响

4.7 活性晶种添加量对分解过程中细颗粒长大行为的影响

4.8 工业晶种的添加量对分解过程中细颗粒长大行为的影响

4.9 本章小结

第五章 铝酸钠溶液分解过程中细颗粒附聚的抑制

5.1 低温抑制细颗粒的附聚

5.1.1 低温下直接添加固体引发剂分解过程中细颗粒的行为

5.1.2 低温下快速制备晶种铝酸钠溶液分解过程中细颗粒的行为

5.1.3 低温下慢速制备晶种铝酸钠溶液分解过程中细颗粒的行为

5.2 有机添加剂抑制细颗粒的附聚

5.3 铝酸钠溶液分步分解过程中细颗粒的行为

5.4 添加大量活性晶种分解过程中细颗粒的行为

5.4.1 低温下晶种循环的分解过程中细颗粒的行为

5.4.2 高温下添加活性晶种分解过程中细颗粒的行为

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果