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《中南大学》 2003年
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添加剂强化拜耳法种分工艺与理论研究

张斌  
【摘要】:铝酸钠溶液强化分解研究一直是铝酸钠种分过程研究的热点方向之一。添加剂强化铝酸钠溶液分解,具有操作简单,成本低等优点,是一种值得深入研究的,具有工业应用前景的强化方法。 本论文对添加剂强化铝酸钠溶液分解的机理进行了总结,通过对成核与附聚的研究,更详细解释添加剂在分解反应中的作用原理,对分解工艺作了理论指导: 1) 聚丙烯酰胺羟肟化有机合成。以PAM为例,通过条件试验,发现PAM在pH为11,温度为80℃,羟胺和酰胺比为1:2,加入强电解质的条件下,产品羟胺化的程度较高。 2) 对添加剂提高铝酸钠溶液种分分解率的工艺进行研究。由于协同效应的影响,两种表面活性剂混合添加比单个表面活性剂效果要好,其中阳+阴)非+阴)阴+阴;阳离子型聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠按5:1比例效果最好;通过对工艺条件试验发现,当阳离子PAM和PAS按5:1比例与晶种混合加入溶液中效果最好,与空白相比,可以提高分解率4.3个百分点,而对阳离子型聚丙烯酰胺进行改性,则比未改性提高了1.9个百分点。 3) 对添加剂提高铝酸钠溶液种分分解率的动力学规律进行研究。结果表明,铝酸钠溶液种分过程中晶种表面是不规则的界面,可以用分形维数谱维数来表征。对前人的铝酸钠溶液种分分形介质动力学方程式进行改进:其中d_s反映种分过程中,在晶种表面分形扩散性质的谱维数。 4) 关于添加剂对铝酸钠溶液分解的成核过程影响进行研究。通过低温、中等过饱和度、比较短的反应时间以及粗品种,排除或削弱了晶体生长和附聚过程,重点对二次成核过程加以研究;温度、α_k、种子量、颗粒大小等均对二次成核有影响;而在有添加剂的情况下,成核能力有所提高。同时,低温、中等α_k、高种子量、细晶种有利于添加剂的加强作用。 5) 对添加剂提高种分附聚的过程进行研究。在实验条件下,附聚过程在8个小时时间内基本完成,8个小时以后粒度基本不再发生变化。附聚过程中发生变化的粒子主要是在5um尤其是2um以下,也就是说附聚主要是在5um以下进行;高温、低转速、中等α_k以及细晶种和低种子量有利于附聚的发生;通过对比,硬脂酸+石蜡油效果要好一些。 6) 对添加剂提高种分粒度的工艺进行研究。在氧化铝种分生产工艺过程中添加有机表面活性剂硬脂酸和石蜡油,在不改变工艺条件和分解率下,可以较大 中南大学博士学位论文 幅度提高产品粒度,有使粉状氧化铝变成砂状氧化铝的可能性。
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