拜耳法生產(chǎn)氧化鋁 第六章 鋁酸鈉溶液的晶種分解

第六章鋁酸鈉溶液的晶種分解

山東鋁業(yè)職業(yè)學(xué)院主講………冶金化工系冶金教研室一、晶種分解簡介

控制過濾后的純凈鋁酸鈉溶液送去進(jìn)行晶種分解，即在降低溶液溫度并加入晶種的條件下使飽和鋁酸鈉溶液分解而析出氫氧化鋁，同時得到分子比較高的種分母液，作為溶出鋁土礦的循環(huán)母液。晶種分解是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序之一，它對產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量及全廠的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有著重大約影響。衡量種分作業(yè)效果的主要指標(biāo)是氫氧化鋁的質(zhì)量、分解率和分解槽單位產(chǎn)能。這三項指標(biāo)是互相聯(lián)系而又互相制約的。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

第一節(jié)概述二、種分作業(yè)效果主要指標(biāo)氫氧化鋁質(zhì)量對氫氧化鋁質(zhì)量的要求，包括純度和物理性質(zhì)兩個方面。純度是指成品中雜質(zhì)的含量、灼減等，而物理性質(zhì)主要是其粒度分布和顆粒的機械強度。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

分解率

式中：η——種分解率，％；(MR)a——分解原液的分子比；(MR)m———分解母液的分子比。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

分解槽單位產(chǎn)能

式中Ｐ——分解槽單位產(chǎn)能，公斤/米3．小時；Aa一分解原液的Al2O3濃度,公斤/米3。η——分解率，％；τ——分解時間，小時，Al(OH)3Al2O3計算分解槽的單位產(chǎn)能時，必須考慮分解槽的有效容積。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

三、種分過程存在問題分解率低種子比大分解時間長分解得到的氫氧化鋁產(chǎn)品不能滿足生產(chǎn)砂狀氧化鋁的要求第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

鋁酸鈉溶液的分解析出Al(OH)3結(jié)晶包括兩個過程，即鋁酸離子分解過程和氫氧化鋁結(jié)晶形成過程。

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

第二節(jié)晶種分解過程的機理一．鋁酸離子分解的機理(1)一種觀點認(rèn)為鋁酸根離子通過聚合形成與三水鋁石層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)近似的聚合離子群，即四面體Al(OH)4-相互碰撞形成聚合離子群Aln(OH)4nn-，為八面體結(jié)構(gòu)。再由六個八面體閉合組成環(huán)，組成為Al6(OH)246-，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)槿X石固體Al(OH)3，上述過程可由下式表示：第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

(2)而另一種觀點則否定鋁酸根離子在過飽和溶液中的聚合過程，因為Al(OH)4-簡單離子周圍的牢固的水化層以及陽離子——陰離子的相互作用都阻礙這種過程。他們認(rèn)為，在陽離子——陰離子相互作用減弱和水化層活性減小的條件下，分解過程便按如下反應(yīng)進(jìn)行：第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

二．氫氧化鋁結(jié)晶形成的機理（1）次生晶核的形成；（2）Al(OH)3晶粒的破裂與磨蝕；（3）Al(OH)3晶體的長大；（4）Al(OH)3晶粒的附聚。

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

分解和溶出是同一個可逆反應(yīng)朝不同方向進(jìn)行的兩個過程。因此與溶出相反，凡是使溶液過飽和度增大，即使溶液穩(wěn)定性減小的因素都能夠加速分解過程。但是，分解過程不只要求高的分解速度，同時還要求產(chǎn)品Al(OH)3有一定的粒度和機械強度，因此要綜合研究各種因素對分解過程的影響。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

第三節(jié)影響晶種分解過程的主要因素

一、分解原液濃度和分子比的影響其它條件相同，中等濃度的鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性最小，分解速度快。稍微提高濃度，有利于增加種分槽單位產(chǎn)能，減少物料流量，降低蒸發(fā)水量和熱耗。濃度過高，過飽和度下降，不利于附聚和結(jié)晶長大，造成產(chǎn)品強度小。隨著原液分子比降低，分解速度、分解率和分解槽單位產(chǎn)能顯著提高。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

二、溫度制度的影響溫度制度的影響

不同分解初溫對分解過程分解率的影響第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

分解溫度對分解產(chǎn)品粒度的影響

分解初溫對種分產(chǎn)品粒度的影響

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

分解末溫對種分產(chǎn)品粒度的影響

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

分解溫度對分解產(chǎn)品強度的影響

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

高溫下產(chǎn)品SEM照片第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

三、晶種數(shù)量和質(zhì)量的影響晶種數(shù)量習(xí)慣用種子比來表示。種子比是指添加晶種含量與溶液中Al2O3含量的比值。一般說來，在種子粒度組成相同時，增加種子比可以增加種子的表面積，從而提高溶液的分解率。種子比大，可縮短誘導(dǎo)期。對長大過程而言，增加種子比還可促進(jìn)晶體生長，有助于獲得粒度粗、強度好的產(chǎn)品氫氧化鋁。第五章鋁酸鈉溶液的晶種分解

四、攪拌速度的影響分解速度隨攪拌速度的增加而顯著提高，這表明分解速度取決于擴散速度。當(dāng)溶液濃度更高時，即使增加攪拌強度，分解率仍然比較低。攪拌速度過高，會產(chǎn)生很多的細(xì)粒子，因而，—般是根據(jù)具體情況，確定最適宜的攪拌強度和攪拌方式。