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强化铝酸钠溶液种分过程的基础研究

吴晓华  
【摘要】: 铝酸钠溶液的晶种分解是拜尔法生产氧化铝的重要工序,其工艺条件控制得当与否,不仅影响产品氧化铝的数量和质量,而且直接影响循环效率及其它工序。铝酸钠溶液的体系结构复杂,晶种分解过程的物理化学变化特殊且影响因素繁多,目前晶种分解过程的分解率一般仅为50~55%,远低于它在理论上可达到的分解率,这使其成为氧化铝工业生产技术发展的“瓶颈”之一。因此,如何强化晶种分解过程,缩短晶种分解时间,提高分解率,对提高企业经济效益具有重大的现实意义和应用前景。 本文从提高晶种分解的分解率之角度入手,详细地研究了各种活性晶种对铝酸钠溶液晶种分解过程的影响,并重点研究了冰冻法制备的活性晶种对该过程的影响情况。初步探讨了活性晶种在整个晶种分解过程中的作用机理,认为预处理改变了晶种表面的活性点,从而导致晶种活性不同。此外,从表面活性剂的结构和性质出发,根据表面活性剂在水溶液中可明显降低溶液表面张力的作用原理,筛选出几种有效的表面活性剂,并就这几种表面活性剂对铝酸钠溶液晶种分解过程的影响进行了系统的研究,同时对表面活性剂在铝酸钠溶液中的作用机理提出了初步的解释,认为表面活性剂可降低铝酸钠溶液的表面张力和粘度,导致溶液稳定性下降,从而提高了种分分解率。 研究结果表明:(1)经不同活化剂处理后的晶种,其晶体的顶点、棱边及缺陷等多个方面有程度不同的变化,因而导致其具有不同活性;活化剂中盐酸的酸性较强,用它对晶种进行活化处理,可明显提高铝酸钠溶液的种分分解率。(2)由于冰冻作用而使铝酸钠溶液析出了具有特殊活性的冰冻晶种,此晶种用于晶种分解过程可提高分解率6.52%;晶种的粒度、制备活性晶种时苛碱浓度对冰冻晶种的活性有较大影响;冰冻活性晶种的细粒子体积数比工业晶种高,这可能是它能明显提高分解率的原因。(3)对添加表面活性剂后的铝酸钠溶液的表面张力和粘度进行了测定,从而确定了所用表面活性剂的最佳添加量;按此添加量进行铝酸钠溶液的晶种分解,可提高分解率4%左右。


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