[發明專利]三段兩種子種分分解工藝

有效

• 申請號: 200710015765.2
• 申請日: 2007-05-22
• 公開（公告）號: CN101092242A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 孟令利;劉輝;李廣戰;陳玉海
• 申請（專利權）人: 山東鋁業股份有限公司
• 主分類號: C01F7/04
• 分類號: C01F7/04;C01F7/14;B01D9/02
• 代理公司: 淄博科信專利商標代理有限公司
• 代理人: 馬俊榮

技術領域

本發明涉及一種三段兩種子種分分解工藝，用于氧化鋁工業生產。

背景技術

工業氧化鋁生產過程中，種分工序由于鋁酸鈉溶液分解速度慢，使該法生產中耗時最長的一個工序。鋁酸鈉溶液分解過程中一系列問題之所以難以解決，其根本原因是人們對過飽和鋁酸鈉溶液的結構性質及其分解機理缺乏本質性的認識。在氧化鋁生產體系中，鋁酸鈉溶液特殊穩定性迥異于一般過飽和無機鹽溶液，雖然經過上百年研究，積累了大量的實驗數據，但由于鋁酸鈉溶液結構的復雜性和行為的特殊性，實際生產中鋁酸鈉溶液種分過程分解率一直遠低于理論分解率。因此，鋁酸鈉溶液種分分解率的提高，以及砂狀氧化鋁的生產和提高種分工序的效率一直是鋁酸鈉溶液種分過程研究的重點。

實際上，影響鋁酸鈉溶液分解速度和分解率的因素很多，帶來的影響也是多方面的、復雜的，并且因具體條件不同而不同。在實驗室和工業試驗階段，各種強化方法分別針對分解過程的二次成核、晶體附聚和長大，以及鋁酸鈉溶液結構和分解動力學過程的影響，另外對種分過程參數優化、晶種活化、添加劑和超聲波強化的研究，亦可提高鋁酸鈉溶溶液種分分解率，縮短分解時間，以利于得到電解鋁所需的砂狀氧化鋁。對于鋁酸鈉溶液分解過程的研究目的是實現過程的“三高”，即高分解率、過程高效率和產品高品質。

工業上強化鋁酸鈉溶液種分過程，目前主要是致力于降低溶出液的苛性比；凈化溶出液，去除其中的有機化合物雜質；合理組織分解流程和選擇作業條件(主要是溫度控制)。例如，鄭州輕金屬研究院氧化鋁試驗廠的生產實際，提出的提高種分分解率的有效途徑是：降低精液苛性比值；采取初溫65℃，經12h自然降溫至60，再中間降溫至55℃，再48h降溫至43℃左右的二次降溫分解制度；提高種子添加量為700-750g/l之間；適當提高分解原液濃度。上述方法可以在一定程度上有效地提高鋁酸鈉溶液種分的分解效率，但不能將分解率提高到預期的水平。

現階段強化鋁酸鈉溶液種分的方法有：

1、活化晶種強化

活化晶種是因為眾多研究發現，鋁酸鈉溶液的種分過程與晶種的性質密切相關；晶種表面的不同晶面有不同的生長速率，晶體的缺陷，棱角是晶種的活性點。因此，可以通過不同的活化晶種方法，使晶種表面的活性位增加，在不同程度上提高種分分解率。已研究過的活化晶種的方法主要有以下幾種：

(1)熱活化，如采用工業氫氧化鋁焙燒窯窯灰做晶種；

(2)機械活化，即用球磨機的設備研磨工業晶種，使其表面化學鍵斷裂，晶體缺陷增加而改變固體的熱力學性質和參與化學反應的能力。

(3)用離子交換劑處理，得到具有較大比表面積和大量活性點的晶種；

(4)向鋁酸鈉溶液中添加誘發劑，分解制取活性晶種；

(5)鋁酸鈉溶液自發分解制取活性晶種；

(6)鋁酸鈉溶液冷凍法制取活性晶種；

(7)酸活化，用鹽酸、硫酸等處理工業氫氧化鋁以制取活性晶種。

以上方法各有弊端。多數方法，隨著種分進行，警鐘表面快速失活，而且活化晶種的處理方法往往操作困難，出路時間長，同時活化方法設備投資大，對產品的粒度及純度有影響，難以在工業上實現。

2、添加劑強化

為了提高鋁酸鈉溶液的分解率和獲得粒度比較粗的氫氧化鋁產品，人們研究了各種添加劑對晶體附聚、長大的影響。添加劑可以是無機物，也可以是有機物。通過改變晶種表面潤濕性或改變鋁酸鈉溶液的特性，可以使鋁酸根離子在晶種表面的吸附標得更容易而達到強化分解的目的。

鋁酸鈉溶液添加鋁鹽(AlF₃，AlCl₃，Al₂(SO₄)₃，K₂SO₄Al₂(SO₄)₃24H₂O等)和鐵鹽，當添加量達到或超過溶液中氧化鋁含量的1％時，可以促進鋁酸鈉溶液的分解過程，這是因為鋁鹽或鐵鹽的晶體與其相接觸的鋁酸鈉溶液相互作用，是溶液變為中性，在中和過程中生成膠體氫氧化鋁，這些膠體質點便成為加速其余部分鋁酸鈉溶液分解的結晶核心，從而強化鋁酸鈉溶液的分解過程。但析出的氫氧化鋁粒度很小，過濾困難，難以在工業上應用，該方法可用來制造活性晶種。