CN101654270A - 消除种分产品粒度周期性细化的方法 - Google Patents
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Abstract
一种消除种分产品粒度周期性细化的方法，属于氧化铝生产技术领域。将氢氧化铝晶种添加到铝酸钠溶液中并开始连续搅拌进行循环晶种分解，当用作循环晶种的氢氧化铝中粒径＜30μm颗粒的质量分数小于5％时，将细氢氧化铝晶种和晶体生长促进剂连续加入到分解流程中，每次循环分解40～70小时后氢氧化铝产物经分级、分离后，取部分较细氢氧化铝作为循环晶种，其余较粗的氢氧化铝作为产品。本发明不改变铝酸钠溶液晶种分解的生产流程，只需控制添加的细晶种和微量晶体生长促进剂。产品粒度粗大、稳定，铝酸钠溶液分解率＞50％，所得氢氧化铝产品中粒径＞45μm颗粒的质量分数90％～99％，解决了铝酸钠溶液加晶种分解过程中的细化问题。
Description
技术领域
本发明涉及工业氧化铝生产技术领域，特别涉及一种消除种分产品粒度周期性细化的方法。
背景技术
我国铝土矿绝大部分属于高硅、低铁的一水硬铝石型，不同于国外易于处理的三水或一水软铝石型铝土矿，溶出条件苛刻，无法简单采用世界上流行的拜耳法，只能采用能耗高，流程复杂的联合法生产流程生产氧化铝，所生产的氧化铝细粒子含量较高，磨损指数较大，不符合现代铝工业的要求。多年来，为适应国际市场要求，生产出具有磨损系数小、粒度粗且均匀的砂状氧化铝，氧化铝界的科研单位和企业做了大量的工作，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控制，仍然没有摆脱周期性细化的干扰，产品氢氧化铝粒度中＞44μm(质量)颗粒的质量分数在50～99％范围内呈现周期性变化，其变化周期为2到5个月不等。在粒度细化期间，立盘及平盘过滤机状况恶化，产能大幅度下降，焙烧炉电收尘负荷加大，出口含尘升高，事故频繁，严重影响到拜耳法系统的正常运行和砂状氧化铝的实现。有研究根据山西铝厂拜耳法种分实践，对物料变化过程中的粒度变化分析，将粒度变化分为四个阶段进行描述，即：氢氧化铝颗粒长大期、两极分化期、两极分化的急剧期，粒度细化期，其中两极分化期与两极分化的加剧期对生产影响较大。在两极分化期，立盘过滤机效率大幅度升高，滤饼很厚(20～30cm)，过滤机供料的明显不足供料量仅满足正常开车台数的70％，种子泵能力明显不足，频繁出现混合槽冒槽现象，严重时种子泵断轴，电机负荷超载，烧电机事故频繁发生，生产失控。在两极分化加剧期，生产开始出现种子过滤机效率急剧下降，常因液量满造成拜耳法系统停产，焙烧炉电收尘因积料大，跳停频繁，烟尘排放超标，严重时造成极板变形短路平盘产能下降，焙烧炉供料常常受到影响。并根据物料的变化提出了一些补救措施，但效果不大。中国铝业股份有限公司广西分公司引进法国分解技术，通过观察1.92um和3.55um颗粒的成核率，采取相应的补救措施，取得了一定的成效，但依然无法消除周期性细化带来的危害。所以解决产品粒度的周期性细化问题已经成为我国氧化铝工业节能降耗、实现砂状氧化铝亟需解决的问题。
发明内容
针对氧化铝工业生产过程中存在产品粒度周期细化的问题，本发明提供一种消除种分产品粒度周期性细化的方法。
本发明方法的工艺过程如下。
将晶种系数为1.5～3.5的氢氧化铝晶种添加到铝酸钠溶液中并开始连续搅拌进行循环晶种分解，利用马尔文激光粒度分析仪测定产物粒度分布，当用作循环晶种的氢氧化铝中粒径＜30μm颗粒的质量分数小于5％时，开始将细氢氧化铝晶种和晶体生长促进剂连续加入到分解流程中。每次循环分解40～70小时后氢氧化铝产物经分级、分离后，取部分较细氢氧化铝作为循环晶种，其余较粗的氢氧化铝直接作为产品，铝酸钠溶液的分解率大于50％。较细氢氧化铝中粒度＜45μm的颗粒的质量分数为20％～35％，较粗的氢氧化铝(作为产品)中粒度＞45μm的颗粒的质量分数为90～99％。
分解首温为60～80℃，分解末温为40～60℃，降温方式采用均匀降温或中间突然降温，均匀降温的降温速率为：(分解首温-分解末温)/分解时间，中间突然降温是利用板式降温器采用水冷的方式降温，降温速率为1℃/分钟～3℃/分钟。
上述工艺中，铝酸钠溶液中Al2O3为130～180g/l，苛性化系数为1.4～1.7。所添加的细氢氧化铝晶种的固体含量为20～90g/l，其中细氢氧化铝颗粒的平均粒径＜25μm，粒径＜30μm的颗粒的质量分数为70％～80％。所添加的晶体生长促进剂的比例为：铝酸钠溶液中晶体生长促进剂的体积浓度为10～300ppm。结晶生长促进剂是脂肪酸(CnH2n+1COOH，n＝16或18)与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中脂肪酸的质量分数为20～60％，十二烷基苯磺酸钠的质量分数为40～80％。
本发明提供了一种消除种分产品粒度周期性细化的新方法，具有如下优点：
1、不改变铝酸钠溶液晶种进行分解的生产流程，只需控制添加的细晶种和微量晶体生长促进剂，利于工业化实施应用。
2、产品粒度粗大、稳定，铝酸钠溶液分解率高，所得氢氧化铝产品中粒径＞45μm颗粒的质量分数≥90％，溶液分解率＞50％，解决了铝酸钠溶液加晶种分解过程中的细化问题。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
消除种分产品粒度周期性细化的工艺过程如下。
将晶种系数为2.5的氢氧化铝晶种添加到铝酸钠溶液并开始连续搅拌进行循环晶种分解，利用马尔文激光粒度分析仪测定产物粒度分布，当用作循环晶种的氢氧化铝中粒径＜30μm颗粒的质量分数小于5％时，开始将细氢氧化铝晶种和晶体生长促进剂连续加入到分解流程中。每次循环分解55小时后氢氧化铝产物经分级、分离后，取部分较细氢氧化铝作为循环晶种，其余较粗的氢氧化铝直接作为产品，铝酸钠溶液的分解率50.6％。较细氢氧化铝中粒度＜45μm的颗粒的质量分数为28％，较粗的氢氧化铝(作为产品)中粒度＞45μm的颗粒的质量分数为95％。
分解首温为70℃，分解末温为50℃，降温方式采用均匀降温。
上述工艺中，铝酸钠溶液中Al2O3为150g/l，苛性化系数为1.55。所添加的细氢氧化铝晶种的固体含量为50g/l，其中细氢氧化铝颗粒的平均粒径＜25μm，粒径＜30μm的颗粒的质量分数为75％。所添加的晶体生长促进剂的比例为：铝酸钠溶液中晶体生长促进剂的体积浓度为200ppm。结晶生长促进剂是脂肪酸(C16H33COOH)与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中脂肪酸的质量分数为40％，十二烷基苯磺酸钠的质量分数为60％。
实施例2
消除种分产品粒度周期性细化的工艺过程如下。
将晶种系数为3.5的氢氧化铝晶种添加到铝酸钠溶液并开始连续搅拌进行循环晶种分解，利用马尔文激光粒度分析仪测定产物粒度分布，当用作循环晶种的氢氧化铝中粒径＜30μm颗粒的质量分数小于5％时，开始将细氢氧化铝晶种和晶体生长促进剂连续加入到分解流程中。每次循环分解70小时后氢氧化铝产物经分级、分离后，取部分较细氢氧化铝作为循环晶种，其余较粗的氢氧化铝直接作为产品，铝酸钠溶液的分解率55％。较细氢氧化铝中粒度＜45μm的颗粒的质量分数为35％，较粗的氢氧化铝(作为产品)中粒度＞45μm的颗粒的质量分数为99％。
分解首温为80℃，分解末温为60℃，降温方式采用中间突然降温，利用板式降温器采用水冷的方式降温，降温速率为2℃/分钟。
上述工艺中，铝酸钠溶液中Al2O3为180g/l，苛性化系数为1.7。所添加的细氢氧化铝晶种的固体含量为90g/l，其中细氢氧化铝颗粒的平均粒径＜25μm，粒径＜30μm的颗粒的质量分数为80％。所添加的晶体生长促进剂的比例为：铝酸钠溶液中晶体生长促进剂的体积浓度为300ppm。结晶生长促进剂是脂肪酸(C18H37COOH)与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中脂肪酸的质量分数为60％，十二烷基苯磺酸钠的质量分数为40％。
实施例3
消除种分产品粒度周期性细化的工艺过程如下。
将晶种系数为1.5的氢氧化铝晶种添加到铝酸钠溶液并开始连续搅拌进行循环晶种分解，利用马尔文激光粒度分析仪测定产物粒度分布，当用作循环晶种的氢氧化铝中粒径＜30μm颗粒的质量分数小于5％时，开始将细氢氧化铝晶种和晶体生长促进剂连续加入到分解流程中。每次循环分解40小时后氢氧化铝产物经分级、分离后，取部分较细氢氧化铝作为循环晶种，其余较粗的氢氧化铝直接作为产品，铝酸钠溶液的分解率大于50％。较细氢氧化铝中粒度＜45μm的颗粒的质量分数为20％，较粗的氢氧化铝(作为产品)中粒度＞45μm的颗粒的质量分数为91％。
分解首温为60℃，分解末温为40℃，降温方式采用中间突然降温，利用板式降温器采用水冷的方式降温，降温速率为3℃/分钟。
上述工艺中，铝酸钠溶液中Al2O3为130g/l，苛性化系数为1.4。所添加的细氢氧化铝晶种的固体含量为20g/l，其中细氢氧化铝颗粒的平均粒径＜25μm，粒径＜30μm的颗粒的质量分数为70％。所添加的晶体生长促进剂的比例为：铝酸钠溶液中晶体生长促进剂的体积浓度为10ppm。结晶生长促进剂是脂肪酸(C16H33COOH)与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中脂肪酸的质量分数为20％，十二烷基苯磺酸钠的质量分数为80％。
实施例4
消除种分产品粒度周期性细化的工艺过程如下。
将晶种系数为3.0的氢氧化铝晶种添加到铝酸钠溶液并开始连续搅拌进行循环晶种分解，利用马尔文激光粒度分析仪测定产物粒度分布，当用作循环晶种的氢氧化铝中粒径＜30μm颗粒的质量分数小于5％时，开始将细氢氧化铝晶种和晶体生长促进剂连续加入到分解流程中。每次循环分解50小时后氢氧化铝产物经分级、分离后，取部分较细氢氧化铝作为循环晶种，其余较粗的氢氧化铝直接作为产品，铝酸钠溶液的分解率大于50％。较细氢氧化铝中粒度＜45μm的颗粒的质量分数为22％，较粗的氢氧化铝(作为产品)中粒度＞45μm的颗粒的质量分数为93％。
分解首温为65℃，分解末温为45℃，降温方式采用中间突然降温，利用板式降温器采用水冷的方式降温，降温速率为1℃/分钟。
上述工艺中，铝酸钠溶液中Al2O3为140g/l，苛性化系数为1.6。所添加的细氢氧化铝晶种的固体含量为60g/l，其中细氢氧化铝颗粒的平均粒径＜25μm，粒径＜30μm的颗粒的质量分数为73％。所添加的晶体生长促进剂的比例为：铝酸钠溶液中晶体生长促进剂的体积浓度为150ppm。结晶生长促进剂是脂肪酸(C18H37COOH)与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中脂肪酸的质量分数为50％，十二烷基苯磺酸钠的质量分数为50％。
Claims (6)
1、一种消除种分产品粒度周期性细化的方法，其特征在于：将晶种系数为1.5～3.5的氢氧化铝晶种添加到铝酸钠溶液中并开始连续搅拌进行循环晶种分解，测定产物粒度分布，当用作循环晶种的氢氧化铝中粒径＜30μm颗粒的质量分数小于5％时，开始将细氢氧化铝晶种和晶体生长促进剂连续加入到分解流程中，每次循环分解40～70小时后氢氧化铝产物经分级、分离后，取部分较细氢氧化铝作为循环晶种，其余较粗的氢氧化铝直接作为产品。
2、按照权利要求1所述的消除种分产品粒度周期性细化的方法，其特征在于所述的铝酸钠溶液中Al2O3为130～180g/l，苛性化系数为1.4～1.7。
3、按照权利要求1所述的消除种分产品粒度周期性细化的方法，其特征在于分解首温为60～80℃，分解末温为40～60℃，降温方式采用均匀降温或中间突然降温，中间突然降温是利用板式降温器采用水冷的方式降温，降温速率为1℃/分钟～3℃/分钟。
4、按照权利要求1所述的消除种分产品粒度周期性细化的方法，其特征在于所述的细氢氧化铝晶种的固体含量为20～90g/l，其中细氢氧化铝颗粒的平均粒径＜25μm，粒径＜30μm的颗粒的质量分数为70％～80％。
5、按照权利要求1所述的消除种分产品粒度周期性细化的方法，其特征在于所添加的晶体生长促进剂的比例为：铝酸钠溶液中晶体生长促进剂的体积浓度为10～300ppm，结晶生长促进剂是脂肪酸与十二烷基苯磺酸钠的混合物，其中脂肪酸的质量分数为20～60％，十二烷基苯磺酸钠的质量分数为40～80％，脂肪酸分子式为CnH2n+1COOH，n＝16或18。
6、按照权利要求1所述的消除种分产品粒度周期性细化的方法，其特征在于所述的取部分较细氢氧化铝作为循环晶种，较细氢氧化铝中粒度＜45μm的颗粒的质量分数为20％～35％；所述的其余较粗的氢氧化铝直接作为产品，较粗的氢氧化铝中粒度＞45μm的颗粒的质量分数为90～99％。
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