拜耳法生产氧化铝 第六章 铝酸钠溶液的晶种分解.pptVIP

第六章 铝酸钠溶液的晶种分解 一、晶种分解简介 控制过滤后的纯净铝酸钠溶液送去进行晶种分解，即在降低溶液温度并加入晶种的条件下使饱和铝酸钠溶液分解而析出氢氧化铝，同时得到分子比较高的种分母液，作为溶出铝土矿的循环母液。晶种分解是拜耳法生产氧化铝的主要工序之一，它对产品质量、产量及全厂的技术经济指标有着重大约影响。 衡量种分作业效果的主要指标是氢氧化铝的质量、分解率和分解槽单位产能。这三项指标是互相联系而又互相制约的。 二、种分作业效果主要指标 氢氧化铝质量 对氢氧化铝质量的要求，包括纯度和物理性质两个方面。纯度是指成品中杂质的含量、灼减等，而物理性质主要是其粒度分布和颗粒的机械强度。 分解率 分解槽单位产能 三、种分过程存在问题 分解率低 种子比大 分解时间长 分解得到的氢氧化铝产品不能满足生产砂状氧化铝的要求 铝酸钠溶液的分解析出Al(OH)3结晶包括两个过程，即铝酸离子分解过程和氢氧化铝结晶形成过程。 一．铝酸离子分解的机理 (1)一种观点认为铝酸根离子通过聚合形成与三水铝石层状结晶结构近似的聚合离子群，即四面体Al(OH)4-相互碰撞形成聚合离子群Aln(OH)4nn-，为八面体结构。再由六个八面体闭合组成环，组成为Al6(OH)246-，进而转变为三水铝石固体Al(OH)3，上述过程可由下式表示： (2)而另一种观点则否定铝酸根离子在过饱和溶液中的聚合过程，因为Al(OH)4-简单离子周围的牢固的水化层以及阳离子——阴离子的相互作用都阻碍这种过程。他们认为，在阳离子——阴离子相互作用减弱和水化层活性减小的条件下，分解过程便按如下反应进行： 二．氢氧化铝结晶形成的机理 （1）次生晶核的形成； （2）Al(OH)3晶粒的破裂与磨蚀； （3）Al(OH)3晶体的长大； （4）Al(OH)3晶粒的附聚。 分解和溶出是同一个可逆反应朝不同方向进行的两个过程。因此与溶出相反，凡是使溶液过饱和度增大，即使溶液稳定性减小的因素都能够加速分解过程。但是，分解过程不只要求高的分解速度，同时还要求产品Al(OH)3有一定的粒度和机械强度，因此要综合研究各种因素对分解过程的影响。 一、分解原液浓度和分子比的影响 其它条件相同，中等浓度的铝酸钠溶液稳定性最小，分解速度快。稍微提高浓度，有利于增加种分槽单位产能，减少物料流量，降低蒸发水量和热耗。 浓度过高，过饱和度下降，不利于附聚和结晶长大，造成产品强度小。 随着原液分子比降低，分解速度、分解率和分解槽单位产能显著提高。 二、温度制度的影响 温度制度的影响 分解温度对分解产品粒度的影响 分解末温对种分产品粒度的影响 分解温度对分解产品强度的影响 三、晶种数量和质量的影响 晶种数量习惯用种子比来表示。种子比是指添加晶种含量与溶液中Al2O3含量的比值。 一般说来，在种子粒度组成相同时，增加种子比可以增加种子的表面积，从而提高溶液的分解率。种子比大，可缩短诱导期。对长大过程而言，增加种子比还可促进晶体生长，有助于获得粒度粗、强度好的产品氢氧化铝。 四、搅拌速度的影响 分解速度随搅拌速度的增加而显著提高，这表明分解速度取决于扩散速度。当溶液浓度更高时，即使增加搅拌强度，分解率仍然比较低。 搅拌速度过高，会产生很多的细粒子，因而，—般是根据具体情况，确定最适宜的搅拌强度和搅拌方式。 五、分解时间与母液分子比的影响 当其它条件相同时，随着分解时间延长，分解率提高，母液的分子比增加。因此将分解时间和母液分子比的影响一并讨论。 不论分解条件如何，分解前期析出的氢氧化铝最多，随着分解的时间延长，在相同时间内分解出来的氢氧化铝数量越来越少，溶液分子比的增长也相应地越来越少，分解槽的单位产能也越来越低，因此过分延长分解时间是不适宜的。 过早地停止分解，分解率低，氧化铝返回的多，母液分子比过低，不利于溶出，并增加了整个流程的物料流量。所以要根据具休情况确定分解时间，以保证分解槽有较高的产能，并达到一定的分解率。 六、杂质的影响 无机物类杂质对分解过程的毒害主要是增加Al2O3在铝酸钠溶液中的平衡溶解度，从而降低了溶液的产出率，其中有些杂质还会造成产品细化。 有机物类杂质种类繁多，作用也比较复杂。溶液中有机物杂质的存在，不仅影响了铝酸钠溶液的物理性质，增加了Al2O3在铝酸钠溶液中的平衡溶解度，造成溶液分解率的降低，而且吸附在晶种表面的活性点上，抑制了晶体的生长，并产生过细Al(OH)3颗粒，使溶液和产品带色等。 一、晶种分解的工艺概述 晶种分解的作业条件，不仅影响分解率和分解槽产能，而且影响产品的粒度和强度。不同工厂，由于要求产品氧化铝类型不同，而使其种分作业条件差别很大。 当工厂生产而粉状