二段法晶种分解生产砂状氧化铝工艺研究

摘要

氧化铝是电解铝生产的主要原料，同时也是电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷等行业不可缺少的重要原料。上世纪七十年代以来，由于电解铝厂环保及节能的需要，特别是干法烟气净化和大型中间自动点式下料预焙槽的推广以及悬浮预热及流态化被烧技术的应用，对氧化铝的物理化学性质提出了严格的要求。砂状氧化铝正在逐步取代欧亚原先流行生产的粉状氧化铝。 铝酸钠溶液晶种分解式拜耳法生产氧化铝的重要工序之一，我国拜耳法以难溶的一水硬铝石型铝土矿为原料，溶出条件苛刻，溶出液分子比高溶液的苛性碱浓度也高所得氧化铝与国外典型的砂状氧化铝产品比较，主要缺点是产品强度低，同时不能保证细粒子含量在合适范围内。 氧化铝的许多物理性质，特别是α-Al2O3含量和安息角等主要决定于焙烧条件，而氧化铝的颗粒粒度和强度在很大程度上取决于原始氢氧化铝的粒度和强度，所以为了生产砂状氧化铝，首先必须得到粒度较粗和强度较大的氢氧化铝。因此，本文以改善产品氢氧化铝粒度和强度为主要研究内容。 一段法砂状氧化铝生产技术，流程短，易控制，但以一水硬铝石型铝土矿为原料难以实现；二段法砂状氧化铝生产技术，充分利用一段附聚二段结晶长大，并采用旋流分离器对产品分级，易于实现生产砂状氧化铝，流程较为复杂。 本文采用二段法晶种分解生产砂状氧化铝技术，充分利用铝酸钠溶液晶种分解过程中附聚和结晶长大的机理。首先研究了二段法晶种分解过程中：晶种分解时间、晶种分解温度制度、晶种添加方式、晶种粒度对产物氢氧化铝粒度、强度、分解率的影响规律，探明在晶种分解过程中有利的工艺条件为：匀速降温、晶种粒度，一段晶种少量粒度较细；二段晶种大量粒度较粗、分解时间较长。 表面活性剂类添加剂在二段法晶种分解过程中应用来改善晶种分解产物的粒度和强度。研究了H、G、I等表面活性剂及其不同添加量、添加方式对分解过程，分解产物氢氧化铝的粒度和强度的影响，发现添加表面活性剂有改善产物粒度和强度的作用，但存在降低分解率的缺点，并探明了改善晶种分解产物强度和粒度的表面活性剂的类型和添加方式以及添加量。

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第一章绪论

1.1氧化铝工业的发展

1.1.1世界氧化铝工业

1.1.2我国氧化铝工业

1.2砂状氧化铝生产技术概况

1.2.1国外砂状氧化铝生产的技术概况

1.2.2我国砂状氧化铝生产的技术概况

1.3生产砂状氧化铝工艺方法及其影响因素

1.3.1一段法生产砂状氧化铝

1.3.2二段法生产砂状氧化铝

1.3.3影响晶种分解过程的主要因素

1.4表面活性剂在晶种分解中的应用

1.4.1表面活性剂的结构与分类

1.4.2表面活性剂的作用机理

1.4.3表面活性剂的选择原理

1.5本文研究的主内容

第二章试验研究方法

2.1试验药品及设备

2.1.1试验药品

2.1.2试验设备

2.1.3溶液的配制和标定

2.2铝酸钠溶液与晶种

2.2.1铝酸钠溶液的配制

2.2.2试验晶种

2.3溶液分析与产品性能测试

2.3.1铝酸钠溶液浓度分析

2.3.2产物粒度和强度的测试

2.4氢氧化铝的焙烧

第三章二段法晶种分解生产砂状氧化铝工艺的研究

3.1一段法晶种分解与二段法晶种分解产物性能比较

3.2晶种分解时间

3.2.1晶种分解时间对分解过程影响的研究

3.2.2晶种分解时间对产物粒度影响的研究

3.2.3晶种分解时间对产物强度影响的研究

3.3分解温度

3.3.1分解温度对分解过程影响的研究

3.3.2分解温度对产物粒度影响的研究

3.3.3分解温度对产物强度影响的研究

3.4晶种添加方式

3.4.1晶种添加方式对分解过程影响的研究

3.4.2晶种添加方式对产物粒度影响的研究

3.4.3晶种添加方式对产物强度影响的研究

3.5晶种粒度

3.5.1晶种粒度对分解过程影响的研究

3.5.2晶种粒度对产物粒度影响的研究

3.5.3晶种粒度对产物强度影响的研究

3.6焙烧过程对产物氧化铝性能影响的研究

3.6.1表面活性剂对产品焙烧粒度和强度的影响

3.6.2焙烧过程对产品氧化铝粒度和强度的影响

3.7提高晶种分解产物粒度工艺条件的确定

3.8小结

第四章表面活性剂在二段法晶种分解过程中应用的研究

4.1表面活性剂强化铝酸钠溶液晶种分解过程的机理

4.1.1阳离子型表面活性剂强化铝酸钠溶液晶种分解过程的机理

4.1.2阴离子型表面活性剂强化铝酸钠溶液晶种分解过程的机理

4.1.3非离子型表面活性剂强化铝酸钠溶液种分过程的机理

4.2表面活性剂对分解过程影响的研究

4.2.1表面活性剂添加方式对分解过程的影响

4.2.2表面活性剂的添加量对铝酸钠溶液晶种分解过程的影响

4.3表面活性剂对产物粒度影响的研究

4.3.1表面活性剂添加方式对产物粒度的影响

4.3.2表面活性剂在晶种粒度不同条件下对产物粒度的影响

4.3.3表面活性剂对产物粒度分布的影响

4.4表面活性剂对产物强度影响的研究

4.4.1表面活性剂对产物强度影响的研究

4.5铝酸钠溶液晶种分解过程中氢氧化铝的形貌变化

4.6表面活性剂提高产物粒度工艺条件的确定

4.7小结

第五章结论

参考文献

致 谢