燒結(jié)法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的理論與工藝研究.pdf

1、本文針對(duì)燒結(jié)法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的理論和工藝展開了深入的研究。遵照燒結(jié)法所獨(dú)有的工藝特點(diǎn)，從碳、種分過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究入手，結(jié)合強(qiáng)化燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁新工藝所帶來的工藝特征變化以及氧化鋁生產(chǎn)過程裝備技術(shù)的進(jìn)步，通過試驗(yàn)室的認(rèn)真研究和工業(yè)試驗(yàn)的驗(yàn)證，確定了燒結(jié)法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的技術(shù)路線并首次在我國產(chǎn)能最大的燒結(jié)法工業(yè)生產(chǎn)線上(850kt/a)成功地產(chǎn)出了合格的砂狀氧化鋁。主要進(jìn)展如下： 提出了碳酸化分解與晶種分解這兩個(gè)過程遵循相似

2、的分解機(jī)理。碳酸化分解過程的熱力學(xué)研究表明：該過程主要是OH-被CO2中和以及NaAl(OH)4水解析出氫氧化鋁兩個(gè)反應(yīng)共同作用的結(jié)果，而并非CO2與NaAl(OH)4直接作用的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果進(jìn)一步證明了這一機(jī)理，通過控制溶液的過飽和度，為新析出的晶核提供良好的長(zhǎng)大條件，能有效避免大量細(xì)粒子的產(chǎn)生，從而獲得所需的砂狀氧化鋁產(chǎn)品。這一結(jié)論的重要性還表現(xiàn)在可以借鑒大量的關(guān)于晶種分解砂狀化理論成果來指導(dǎo)和優(yōu)化碳酸化分解。 種分

3、過程的動(dòng)力學(xué)研究表明，晶種分解過程的活化能為94.60KJ/mol，說明該過程系表面反應(yīng)控制。因此，溫度條件對(duì)晶種分解過程的速率以及析出的氫氧化鋁形貌有關(guān)鍵作用。在實(shí)驗(yàn)中，降低分解溫度，提高溶液的過飽和度以及減少晶種添加量，有利于Al(OH)3粒子的長(zhǎng)大，晶種粒徑越細(xì)，在晶種分解中越優(yōu)先附聚長(zhǎng)大；同時(shí)也得到了分解后期以粒徑粗糙表面氫氧化鋁作晶種時(shí)，產(chǎn)品氫氧化鋁結(jié)晶較為完善的結(jié)論。 燒結(jié)法工業(yè)生產(chǎn)中，由于其流程較長(zhǎng)，設(shè)備壽命周期的

4、不同步以及生產(chǎn)過程變數(shù)較多，得到完全穩(wěn)定且濃度、分子比均衡的生產(chǎn)結(jié)果并不現(xiàn)實(shí)?；谔妓峄纸馑玫降臍溲趸X超過燒結(jié)法成品總量80％的事實(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果，提出了“優(yōu)先滿足碳酸化分解的工藝條件，控制碳分產(chǎn)品的細(xì)粒子量；種分過程中細(xì)晶種優(yōu)先長(zhǎng)大，粗顆粒緩慢修飾”這一有機(jī)結(jié)合碳、種分工藝特點(diǎn)的燒結(jié)法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的技術(shù)路線。 根據(jù)這一技術(shù)路線，對(duì)中州分公司的燒結(jié)法系統(tǒng)進(jìn)行改造，產(chǎn)出了合格的砂狀氧化鋁產(chǎn)品，同時(shí)得到了高