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铝酸钠溶液分解产品粒度周期性细化的规律及防治研究

吴玉胜  
【摘要】:氧化铝是生产电解铝的主要原料,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材料。近年来,随着对环保要求的日益严格以及大型预焙电解槽的广泛应用,具有颗粒均匀粗大、较好的流动性、良好的熔盐溶解性能、优越的吸附性等诸多优点的砂状氧化铝更加受到青睐。为适应国际市场的要求,氧化铝界的科研单位和企业做了大量的工作,目前,氧化铝的粒度和强度等均有了很大的改善,但我国拜耳法氧化铝的粒度仍然存在周期性爆发性细化问题,严重影响到拜耳法系统的正常运行。因此消除产品粒度的周期性细化已成为我国氧化铝工业急需解决的问题,本文针对氧化铝工业生产中存在的上述问题,对铝酸钠溶液分解产品粒度周期性细化的规律及防治进行了系统研究。 本文在实验室模拟工业条件对产品粒度周期性细化的规律、条件、影响因素进行了系统研究,并结合SEM照片对其机理进行了研究。发现产品粒度波动的周期随温度的升高而缩短、随晶种量的增加而延长,粒度波动的振幅随温度的升高而减小、随晶种加入量的增加而增大:在其它条件基本不变的情况下,用于分解的晶种粒度分布出现断层造成其分布不平衡,特别是细粒子减少,粗粒子增多,导致种子的比表面积变小,以至于分解后期种子的比表面积小于某一临界值,从而导致产品粒度的爆发性细化。 本文提出在产品粒度变化的不同时期向分解流程中连续补充细种子以稳定产品的粒度。研究发现在产品粒度变化的粗化期补充细种子有加速产品粒度产生细化的趋势,在产品粒度变化的细化中期补充60g/L左右的细种子可稳定产品的粒度波动。 本文在实验室模拟工业条件系统研究了碳分晶种对铝酸钠溶液种分过程的影响。发现在种分过程加入一定比例的碳分晶种可提高铝酸钠溶液的分解率,稳定产品氢氧化铝的粒度,显著提高产品氢氧化铝的强度,依据本次试验条件,建议在分解总固含为500g/L的条件下,碳分晶种的添加量为150~200g/L较宜。 研究了不同添加剂以及不同添加剂的添加量对铝酸钠溶液种分过程的影响,结合电子显微镜(SEM)对产品的结晶形貌进行了观察,并探讨了添加剂的作用机理。发现添加剂的应用促进了不同颗粒间附聚的进行,增大附聚颗粒的临界半径,并有效抑制了二次成核的发生,同时也促进了晶体的交互生长,相比之下,添加剂I_(32)的添加量在40mg/L下更有利于改善产品的粒度、强化铝酸钠溶液分解。


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