基本信息
- 项目名称：
- 碳分法制备粗粒氢氧化铝工艺研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 随着电解铝厂环保及节能的需要，特别是干法烟气净化和大型中间自动点式下料预焙槽的推广以及流态化焙烧技术的应用，需要粒度均匀、强度好、比表面积大及流动性好的砂状氧化铝，但这些性能基本取决于氢氧化铝的粒度和强度。本文研究在拜耳法生产氧化铝工序中，采用碳酸氢钠分解法制备氢氧化铝，通过碳分工艺优化，同时添加一定量活性晶种，强化分解过程，制备出了粒度较粗的氢氧化铝产品。
- 详细介绍：
- 本文采用碳酸氢钠溶液分解拜耳法精液制备粗粒氢氧化铝，通过单因素实验研究了分解温度、分解时间、分解制度、分解深度、碳酸氢钠溶液浓度及晶种对氢氧化铝产品粒度的影响，确定了适宜的分解工艺条件：采用两段式分解制度，分解温度为90℃，一段分解率控制在85%，一段分解时间控制在10h，分解过程中的添加晶种比控制在0.5左右，所得第一段产品粒度较粗，＜45µm粒子质量分数可降至9.94%，可满足砂状氧化铝的粒度要求。与传统的拜耳种分法比较，碳酸化分解拜耳法精液可以大幅度提高分解率，缩短分解时间，在不添加或少添加晶种的情况下能制备出粗粒氢氧化铝产品，从而可以提高氧化铝生产设备产能，提高劳动生产率。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：巩固氧化铝生产工艺理论知识，探索氢氧化铝制备新工艺。 基本思路：结合拜耳法和烧结法两种传统氧化铝生产工艺的优点，采用碳酸氢钠分解拜耳法精液制备粗粒氢氧化铝，重点分析研究影响氢氧化铝粒度的因素，探索粗粒氢氧化铝制备的适宜工艺技术条件。
科学性、先进性及独特之处
- 拜耳法采用添加大量晶种进行分解，但氢氧化铝粒度与分解率相互矛盾制约；烧结法采用碳酸化进行分解，虽分解率高，但碳分产品粒度细、强度差。本文研究采用碳酸氢钠分解拜耳法精液制备粗粒氢氧化铝，通过控制适宜的工艺条件，可以大幅度提高分解率，缩短分解时间，在少加晶种的情况下制备满足砂状氧化铝粒度要求的粗粒氢氧化铝产品。克服了拜耳法晶种分解率低、晶种循环量大而烧结法碳分产品粒度细的缺点。
应用价值和现实意义
- 本研究结果取得的突破性进展可提高氧化铝生产设备产能，提高劳动生产率，对氧化铝生产实践提供重要的指导。
学术论文摘要
- 采用碳酸氢钠溶液分解拜耳法精液制备粗粒氢氧化铝，研究了分解温度、分解时间、分解制度、分解深度、碳酸氢钠溶液浓度及晶种对氢氧化铝产品粒度的影响，在适当的工艺条件下，所得第一段产品＜45µm粒子质量分数可降至9.94%。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 已经在评审
参考文献
- [1] 王志.铝酸钠溶液碳酸化分解的研究[D]，东北大学材冶学院，2002 [2] 王捷.电解铝生产工艺与设备[M]，北京:冶金工业出版社，2006:2-4 [3]杜善国.拜尔法种分生产粗颗粒氢氧化铝[D]，东北大学材冶学院，2003 [4]董中奇.二段法晶种分解生产砂状氧化铝工艺研究[D]，东北大学材冶学院，2005 [5]曹继利.高浓度铝酸钠溶液二段碳酸化分解新工艺研究[D]，东北大学材冶学院，2003 [6]王玉玲，门新强.碳分氢氧化铝粒度变化规律的研究[J]，湖南有色金属，2007，4（23）：43-44 [7]张宝琦，娄东民.铝酸钠溶液加种子碳酸化分解新工艺[J]，轻金属，1999，12：22-25
同类课题研究水平概述
- 国外以三水铝石为原料，主要采用拜耳法生产氧化铝，为保证氧化铝的性质合乎砂状氧化铝的需求并进一步提高产量、降低费用，首先是美国其次是欧洲做了大量的试验研究工作，其中欧洲法生产砂状氧化铝的代表为瑞铝法和法国法，工艺比较成熟。制取砂状氧化铝的分解工艺一般可概括为两种：一种是采用高晶种系数和较低分解温度的结晶长大为主的一段分解工艺；另一种是采用细晶种附聚和粗晶种长大的二段分解工艺。 我国铝土矿多为一水硬铝石，具有高铝、高硅、低铁等特点，铝硅比（A/S）低，不适宜采用拜耳法进行生产。因此我国氧化铝生产工艺大部分采用烧结法或拜耳法和烧结法联合（即联合法）进行生产，氧化铝生产成本高，产品质量差，多为中间状或粉状氧化铝。 为了适应现代生产的需要，我国为生产砂状氧化铝进行了大量的工作。八十年代中期，贵州铝厂用中等浓度的拜耳法精液，采用同时生产砂状和粉状氧化铝的两次分解工艺生产出强度又所改善的氧化铝，但工艺流程复杂，而且得到的氧化铝强度仍未达到砂状氧化铝的要求。平果铝厂采用法国高固含、高浓度的一段法生产砂状氧化铝，虽然有较高的产出率，但其强度较差，也难以达到合格的砂状氧化铝标准。我国烧结法碳酸化分解生产砂状氧化铝的研究始于八十年代中期，山东铝厂，山西铝厂，郑州轻金属研究院和贵阳铝镁院都进行过这方面的研究。曾经采用在烧结法精液中加入拜耳系统细氢氧化铝作晶种的加种碳分、加种附聚和由烧结法精液种分制取砂状氧化铝的工艺和技术条件研究，包括近年来烧结法采用的连续碳分法，都只能得到粗粒氢氧化铝，产品的强度还相当差且不能保证细粒子含量在合理的范围内。 在拜耳法生产氧化铝工艺中，采用碳分工艺制备粗粒氢氧化铝少见报道。
