專利名稱：一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，涉及一種以鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁工藝，特別是涉及以一水型鋁土礦為原料，采用拜爾-燒結(jié)混聯(lián)聯(lián)合法或燒結(jié)法碳酸化分解生產(chǎn)砂狀氧化鋁的工藝改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前，生產(chǎn)氧化鋁根據(jù)鋁土礦礦賦性質(zhì)的不同，主要有純拜爾法、拜爾-燒結(jié)混聯(lián)聯(lián)合法或燒結(jié)法。采用三水鋁石為原料的純拜爾法生產(chǎn)的冶金級氧化鋁基本上是砂狀，采用的工藝主要是拜爾法種子分解。而我國目前氧化鋁生產(chǎn)多以一水型鋁土礦為原料采用混聯(lián)法或燒結(jié)法，氧化鋁產(chǎn)品基本上是中間狀。隨著鋁工業(yè)的發(fā)展，電解鋁行業(yè)越來越重視生產(chǎn)條件的改善和環(huán)境保護(hù)，同時(shí)隨著電解鋁技術(shù)的迅速發(fā)展，由自焙轉(zhuǎn)向預(yù)焙，由小預(yù)焙發(fā)展到大預(yù)焙，電解廠氧化鋁濃相輸送技術(shù)的應(yīng)用，對氧化鋁的質(zhì)量提出了更為嚴(yán)格的要求。有效提高目前以一水型鋁土礦為原料的混聯(lián)法和燒結(jié)法工藝生產(chǎn)的氧化鋁的品質(zhì)問題成為氧化鋁生產(chǎn)的重要課題。
砂狀氧化鋁具有良好的溶解性能、吸附性能、低塵化性能、儲運(yùn)性能、絕熱性能和覆蓋性能，具體表現(xiàn)為①粒度粗、強(qiáng)度高、安息角小，流動性好、塵化小，有利于輸送、保護(hù)環(huán)境、降低氧化鋁單耗；粒度分布范圍窄，有更好的潤濕能力和高的全面熔解速度；②比表面積大，有利于干法煙氣凈化除氟；③α氧化鋁含量低，在電解質(zhì)中熔解快、熔解熱小；④松裝密度高，可節(jié)省儲存投資和運(yùn)輸費(fèi)用。電解鋁廠為了實(shí)現(xiàn)濃相輸送、點(diǎn)式加料，降低氧化鋁的飛揚(yáng)損失和防止下料堵塞，減少環(huán)境污染，改善工人勞動條件，降低生產(chǎn)成本，對氧化鋁質(zhì)量提出了越來越高的要求，砂狀氧化鋁已成為當(dāng)今國內(nèi)外電解鋁廠的理想原料，尤其是對帶干法煙氣凈化裝置的預(yù)焙電解槽更是最佳選擇。
碳分生產(chǎn)氧化鋁是我國采用燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁分解的主要方法。國外除前蘇聯(lián)的霞石燒結(jié)法和鋁土礦燒結(jié)法等個(gè)別廠家使用碳分生產(chǎn)氧化鋁外，其它聯(lián)合法廠也是將燒結(jié)法精液與拜爾法精液混合采用種分生產(chǎn)氧化鋁。燒結(jié)法碳分分解過程，由于所用精液溫度較高(90℃左右)；分解時(shí)間較短，分解過程以控制最終分解率來保證產(chǎn)品氧化鋁的化學(xué)指標(biāo)符合要求，生產(chǎn)的氧化鋁粒度細(xì)，多為中間狀產(chǎn)品，其主要的物理指標(biāo)(粒度、強(qiáng)度等)劣于砂狀氧化鋁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述已有技術(shù)在燒結(jié)法碳分生產(chǎn)氧化鋁生產(chǎn)過程中存的不足，提出一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于首先將采用常規(guī)燒結(jié)法制備的濃度為Al2O3濃度90～180g/l、αk1.40～1.70的精液溫度降至60℃-90℃，在串聯(lián)的分解槽中通入CO2進(jìn)行連續(xù)碳酸分解，且在首個(gè)分解槽中通入CO2的同時(shí)加入晶種比為0.05-0.30氫氧化鋁晶種進(jìn)行碳酸分解；控制各槽的分解速率接近均勻分解，最后一槽不通氣采用自分解，累計(jì)分解時(shí)間為3-8小時(shí)，碳分后的漿料經(jīng)常規(guī)的氧化鋁生產(chǎn)過程獲得氧化鋁成品。
本發(fā)明的一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于串聯(lián)的分解槽為4-6個(gè)，前幾槽控制通氣量使分解速度均勻，最后一槽不通氣采用自分解。
本發(fā)明的一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于碳酸化分解所加晶種是將碳分分解后的料漿通過旋流器進(jìn)行分級，溢流細(xì)顆粒料漿經(jīng)沉降后制備的，旋流分級后的底流粗顆粒料漿進(jìn)行常規(guī)氧化鋁焙燒制備氧化鋁。
燒結(jié)法碳分的過程實(shí)質(zhì)上是鋁酸鈉溶液的碳酸化分解的一個(gè)氣、液、固三相參加的復(fù)雜反應(yīng)。它包括二氧化碳為鋁酸鈉溶液吸收以及二者間的化學(xué)反應(yīng)和氫氧化鋁的結(jié)晶析出等過程。在碳分過程中特別是后期還伴隨著二氧化硅的析出，并生成絲鈉(鉀)鋁石(R2O.Al2O3.2CO2.nH2O)一類化合物。由于連續(xù)碳分通入二氧化碳?xì)怏w，使溶液始終維持較大的過飽和度，所以碳分過程的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于種分過程。
由于在碳酸化分解過程中，隨著CO2氣的通入，由于羥基離子同二氧化碳反應(yīng)使溶液的PH值降低，而氫氧化鋁并不隨著溶液的苛性比的降低而相應(yīng)析出，因?yàn)樵诓患泳ХN的條件下，鋁酸鈉溶液與氫氧化鋁間的界面張力達(dá)1.25N/m，分解時(shí)產(chǎn)生的氫氧化鋁新相將成為晶核，其比表面能較大，分解過程實(shí)際提供不了這么大的表面能，氫氧化鋁晶核難以自發(fā)生成。因此，從開始通入CO2中和苛性堿到氫氧化鋁的析出有一個(gè)0.5～0.75小時(shí)的誘導(dǎo)期。分解開始時(shí)溶液的αk急劇下降，而相對應(yīng)的Al(OH)3并未析出，但當(dāng)CO2繼續(xù)通入，苛性比下降到一定程度時(shí)，溶液處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，氫氧化鋁猛烈從溶液中析出，形成自動催化過程，分解反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。本發(fā)明的方法采用加入晶種碳分方式抑制了溶液αk的急劇下降，有效地消除了誘導(dǎo)期。
由于目前工業(yè)碳分的初期通氣量大，分解速度過快，累計(jì)分解時(shí)間也短，而且分解過程未添加晶種，因此產(chǎn)出的Al(OH)3晶體發(fā)育不完善，顆粒主要是晶柱的發(fā)散狀徑向堆積結(jié)構(gòu)、晶柱間細(xì)晶粒粘結(jié)較少，顆粒外形也很不規(guī)則，所以產(chǎn)生的顆粒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差，很易在焙燒和氣相輸送中破損起塵。
本發(fā)明的方法，采用精液降溫控制適宜的分解原液溫度進(jìn)行添加晶種連續(xù)碳分；采用將分解后料漿經(jīng)旋流分級溢流細(xì)顆粒制備晶種；通過調(diào)整不同分解時(shí)間的二氧化碳通氣量使分解反應(yīng)勻速平穩(wěn)進(jìn)行，保證足夠的分解時(shí)間，本方法獲得的氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到砂狀指標(biāo)要求，粒度分布中-45μm細(xì)顆粒含量小于10％，磨損指數(shù)(AI％)小于16％。與目前的碳分產(chǎn)品比較，本方法生產(chǎn)的氧化鋁產(chǎn)品粒度分布范圍窄、強(qiáng)度高，能大幅度減少氣態(tài)懸浮爐焙燒時(shí)的破損、改善電解使用性能，具有可靠性和先進(jìn)性，而且綜合經(jīng)濟(jì)效益較好。


附圖本發(fā)明方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的方法作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1燒結(jié)法精液Al2O3濃度為180g/l、A/S為800、αk為1.40。將該精液溫度降至75℃加入串聯(lián)的碳分槽首槽，在通入濃度為30％～38％的CO2氣的同時(shí)加入種子比為0.10的氫氧化鋁晶種在五個(gè)碳分槽進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解；控制均勻的分解速率，累計(jì)分解時(shí)間4小時(shí)，碳分分解后料漿經(jīng)過旋流器分級，溢流制循環(huán)晶種，底流經(jīng)過濾、洗滌得成品氫氧化鋁，產(chǎn)出的氫氧化鋁經(jīng)1200℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標(biāo)為粒度-45μm＝7.4％、磨損指數(shù)(AI)＝14.5％，化學(xué)指標(biāo)符合冶金級氧化鋁二級品要求。
實(shí)施例2燒結(jié)法精液Al2O3濃度為150g/l、A/S為650、αk為1.50。將該精液溫度降至90℃加入連續(xù)碳分首槽，加入晶種比為0.05的氫氧化鋁晶種后通入濃度為30％～38％的CO2氣在五個(gè)碳分槽進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解；控制均勻的分解速率，累計(jì)分解時(shí)間8小時(shí)，產(chǎn)出的氫氧化鋁經(jīng)1200℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標(biāo)為粒度-45μm＝3.4％、磨損指數(shù)(AI)＝18.8％，化學(xué)指標(biāo)符合冶金級氧化鋁二級品指標(biāo)。
實(shí)施例3燒結(jié)法精液Al2O3濃度為90g/l、A/S為1000、αk為1.55。將該精液溫度降至72℃加入連續(xù)碳分首槽，加入晶種比為0.16的晶種后通入濃度為30％～38％的CO2氣在五個(gè)碳分槽進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解；控制均勻的分解速率，累計(jì)分解時(shí)間6小時(shí)，產(chǎn)出的氫氧化鋁經(jīng)1150℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標(biāo)為粒度-45μm＝6.0％、磨損指數(shù)(AI)＝10.0％，化學(xué)指標(biāo)符合冶金級氧化鋁三級品要求。
實(shí)施例4燒結(jié)法精液Al2O3濃度為100g/l、A/S為800、αk為1.52。將該精液溫度降至75℃加入連續(xù)碳分首槽，加入晶種比為0.20的晶種后通入濃度為30％～38％的CO2氣進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解；控制均勻的分解速率，累計(jì)分解時(shí)間5小時(shí)，產(chǎn)出的氫氧化鋁經(jīng)1150℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標(biāo)為粒度-45μm＝5.4％、磨損指數(shù)(AI)＝7.8％，化學(xué)指標(biāo)符合冶金級氧化鋁二級品指標(biāo)。
實(shí)施例5燒結(jié)法精液Al2O3濃度為105g/l、A/S為800、αk為1.50。將該精液溫度降至60℃加入連續(xù)碳分首槽，加入晶種比為0.12的晶種后通入濃度為30％～38％的CO2氣在四個(gè)碳分槽進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解；控制均勻的分解速率，累計(jì)分解時(shí)間7小時(shí)，產(chǎn)出的氫氧化鋁經(jīng)1150℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標(biāo)為粒度-45μm＝5.2％、磨損指數(shù)(AI)＝15.7％，化學(xué)指標(biāo)符合冶金級氧化鋁二級品要求。
實(shí)施例6燒結(jié)法精液Al2O3濃度為110g/l、A/S為750、αk為1.52。將該精液溫度降至800℃加入連續(xù)碳分首槽，加入晶種比為0.12的晶種后通入濃度為30％～38％的CO2氣在六個(gè)碳分槽進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解；控制均勻的分解速率，累計(jì)分解時(shí)間6小時(shí)，產(chǎn)出的氫氧化鋁經(jīng)1200℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標(biāo)為粒度-45μm＝5.5％、磨損指數(shù)(AI)＝19.0％，化學(xué)指標(biāo)符合冶金級氧化鋁三級品要求。
實(shí)施例7燒結(jié)法精液Al2O3濃度為105g/l、A/S為600、αk為1.48。將該精液溫度降至70℃加入碳分首槽，加入晶種比為0.12的晶種后通入濃度為30％～38％的CO2氣在五個(gè)碳分槽進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解；控制均勻的分解速率，累計(jì)分解時(shí)間5小時(shí)，產(chǎn)出的氫氧化鋁經(jīng)1200℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標(biāo)為粒度-45μm＝6.0％、磨損指數(shù)(AI)＝17.8％，化學(xué)指標(biāo)符合冶金級氧化鋁三級品要求。
實(shí)施例8燒結(jié)法精液Al2O3濃度為105g/l、A/S為800、αk為1.50。將該精液溫度降至75℃加入連續(xù)碳分首槽，加入晶種比為0.30的晶種后通入濃度為30％～38％的CO2氣在六個(gè)碳分槽進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解；控制均勻的分解速率，累計(jì)分解時(shí)間3小時(shí)，產(chǎn)出的氫氧化鋁經(jīng)1150℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標(biāo)為粒度-45μm＝11.8％、磨損指數(shù)(AI)＝20.0％，化學(xué)指標(biāo)符合冶金級氧化鋁二級品要求。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于首先將采用常規(guī)燒結(jié)法制備的Al2O3濃度90～180g/l、αk1.40～1.70的精液溫度降至60℃-90℃，在串聯(lián)的分解槽中通入CO2氣體進(jìn)行連續(xù)碳酸化分解，且在首個(gè)分解槽中通入CO2的同時(shí)加入晶種比為0.05-0.30的晶種進(jìn)行碳酸化分解；控制均勻的分解速率，使后續(xù)分解反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，其累計(jì)分解時(shí)間為3-8小時(shí)，碳分后料漿經(jīng)常規(guī)的氧化鋁生產(chǎn)過程獲得氧化鋁成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于串聯(lián)的分解槽為4-6個(gè)，前幾槽控制均勻的分解速率，末槽不通氣采用自分解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，其特征在于將碳分分解后的料漿通過旋流器進(jìn)行分級，底流粗顆粒料漿按常規(guī)方法制備成品氧化鋁；溢流細(xì)顆粒料漿作為本發(fā)明連續(xù)碳分過程的晶種。
全文摘要
一種連續(xù)碳分生產(chǎn)砂狀氧化鋁的方法，涉及一種采用拜爾－燒結(jié)混聯(lián)聯(lián)合法或燒結(jié)法碳酸化分解生產(chǎn)砂狀氧化鋁的工藝改進(jìn)。其特征在于首先將采用常規(guī)燒結(jié)法制備的精液溫度降至60℃～90℃，在串聯(lián)的分解槽中通入CO
文檔編號C01F7/04GK1485275SQ0315624
公開日2004年3月31日 申請日期2003年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者郭聲琨, 熊維平, 孫兆學(xué), 顧松青, 丁安平, 馬達(dá)卡, 楊志民, 李少康, 王春生, 梁春來, 張吉龍, 趙清杰, 李光柱, 趙培生, 孟杰, 景衛(wèi)兵, 呂鮮翠 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司