[發明專利]超低晶種量的鋁酸鈉溶液分解制備粗粒氫氧化鋁的方法

有效

• 申請號: 202010822540.3
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111943240B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 李小斌;吳心平;周秋生;劉桂華;齊天貴;彭志宏;王一霖
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01F7/14
• 分類號: C01F7/14
• 代理公司: 南昌賢達專利代理事務所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

本發明公開了超低晶種量的鋁酸鈉溶液分解制備粗粒氫氧化鋁的方法，屬于冶金技術領域，其包括以下步驟：1)成核?附聚：將低苛性比鋁酸鈉溶液與晶種混合均勻，在第一分解溫度下攪拌分解；2)再附聚?長大：將步驟1)所獲得漿液進行降溫，在第二分解溫度下繼續攪拌分解，直至分解結束。通過以上步驟可以制備粗粒氫氧化鋁產品。本發明晶種用量少，降低生產成本，提高設備產能；同時，工藝簡單，易于實現工業生產；氫氧化鋁產品粒度較粗，平均粒徑d₅₀為50～80μm。

技術領域

本發明涉及鋁冶金技術領域，具體涉及超低晶種量的鋁酸鈉溶液分解制備粗粒氫氧化鋁的方法。

背景技術

鋁酸鈉溶液晶種分解是拜耳法生產氧化鋁工藝中非常重要的工序之一。它不僅影響氧化鋁產品的數量和質量，而且直接影響生產效率及其他工序。鋁酸鈉溶液的晶種分解過程普遍存在氫氧化鋁晶種循環量大、分解效率低、產品粒度難以滿足砂狀氧化鋁的要求、設備多、投資大、動力消耗大等問題，鋁酸鈉溶液的晶種分解過程一直是拜耳法生產氧化鋁的“瓶頸”。

為了強化鋁酸鈉溶液的分解過程，國內外學者開展了大量的研究，但主要集中在提高分解率和改善產品質量等方面，至今未見無循環晶種的鋁酸鈉溶液分解方法的報道。中國專利公開號CN 101234773A，公開日2008年8月6日，發明名稱為一種利用鋁酸鈉溶液生產氫氧化鋁的方法，該發明采用鋁酸鈉溶液與甲醇混合制備氫氧化鋁產品。中國專利公開號CN 104803404A，公開日2015年7月29日，發明名稱為一種過飽和鋁酸鈉溶液種分強化的方法，通過加入活性晶種和添加劑，能明顯提高分解率，但并沒有有效減少循環晶種用量。中國專利公開號CN 104817100A，公開日2015年8月5日，發明名稱為一種制備砂狀氧化鋁的方法，該發明通過兩段分解制備了產品質量高的砂狀氧化鋁。

在鋁酸鈉溶液連續晶種分解工業生產中，需要添加大量的氫氧化鋁晶種這成了工業生產中不爭的事實。目前的晶種分解方法中，有大量的晶種在流程中循環。一日產千噸氧化鋁的拜耳法廠，當晶種系數為2時，流程中循環的氫氧化鋁晶種數量達到1.4～1.8萬噸。這既消耗大量的人、材、物力，又由于種子未經洗滌，添加大量的晶種無疑會導致種子附液增多，增加設備負荷。

發明內容

本發明相比于現行鋁酸鈉溶液晶種分解技術具有突破性進展，主要基于以下發現：在鋁酸鈉溶液晶種分解過程中，同時發生二次成核、顆粒附聚、結晶長大、晶粒破裂和晶粒磨蝕等物理化學作用，這幾種作用往往同時發生，但其發生的程度因條件的不同而不同。其中長大與附聚使Al(OH)₃顆粒變粗，而成核、破裂和磨蝕使顆粒變細。本專利發明人發現：1)在晶種分解原液中只添加少量晶種，即能有效誘導鋁酸鈉溶液離子結構發生變化，使鋁酸鈉溶液中聚合態含鋁陰離子轉變成氫氧化鋁結晶的有利生長基元，從而能大幅度促進氫氧化鋁的成核過程；2)控制合適的氫氧化鋁漿液固含和相對較高的體系溫度，鋁酸鈉溶液分解初期快速成核過程所產生的大量細小粒子能很好地發生顆粒附聚，獲得粒度分布較集中的較粗顆粒；3)初期(第一階段)快速成核和顆粒附聚完成后，控制較低的體系分解溫度以適當增大鋁酸鈉溶液的過飽和度，使得較粗的顆粒再次發生附聚，并進一步長大成，獲得粗顆粒的氫氧化鋁產品。

本發明的技術解決方案如下：

超低晶種量的鋁酸鈉溶液分解制備粗粒氫氧化鋁的方法，包括如下步驟：1)成核-附聚：將鋁酸鈉溶液與晶種混合均勻，在第一分解溫度下攪拌分解；2)再附聚-長大：將步驟1)所獲得漿液進行降溫，在第二分解溫度下繼續攪拌分解，直至分解結束，制得粗粒氫氧化鋁。

優選地，步驟1)中所述鋁酸鈉溶液的苛性比值為1.20～1.60，所述第一分解溫度為50～70℃，分解時間小于30小時。

優選地，步驟1)中所述晶種的用量為0.1～50g/L。

優選地，步驟2)中所述第二分解溫度為40～55℃，分解時間為10～40小時。

優選地，所述晶種的用量為0.1～20g/L。