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)法所獨有的工藝特點，從碳、種分過程的熱力學(xué)和動力學(xué)研究入手，結(jié)合強化燒結(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)的進步，通過試驗室的認真研究和工業(yè)試驗的驗證，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。主要進展如下： 提出了碳酸化分解與晶種分解這兩個過程遵循相似

2、的分解機理。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。實驗室的研究結(jié)果進一步證明了這一機理，通過控制溶液的過飽和度，為新析出的晶核提供良好的長大條件，能有效避免大量細粒子的產(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。在實驗中，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粒子的長大，晶種粒徑越細，在晶種分解中越優(yōu)先附聚長大；同時也得到了分解后期以粒徑粗糙表面氫氧化鋁作晶種時，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，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。基于碳酸化分解所得到的氫氧化鋁超過燒結(jié)法成品總量80％的事實，結(jié)合實驗室和工業(yè)實驗的研究結(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)品的細粒子量；種分過程中細晶種優(yōu)先長大，粗顆粒緩慢修飾”這一有機結(jié)合碳、種分工藝特點的燒結(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，對中州分公司的燒結(jié)法系統(tǒng)進行改造，產(chǎn)出了合格的砂狀氧化鋁產(chǎn)品，同時得到了高