燒結法生產(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。遵照燒結法所獨有的工藝特點，從碳、種分過程的熱力學和動力學研究入手，結合強化燒結法生產(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，確定了燒結法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的技術路線并首次在我國產(chǎn)能最大的燒結法工業(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共同作用的結果，而并非CO2與NaAl(OH)4直接作用的結果。實驗室的研究結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。這一結論的重要性還表現(xiàn)在可以借鑒大量的關于晶種分解砂狀化理論成果來指導和優(yōu)化碳酸化分解。 種分

3、過程的動力學研究表明，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)品氫氧化鋁結晶較為完善的結論。 燒結法工業(yè)生產(chǎn)中，由于其流程較長，設備壽命周期的

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法成品總量80％的事實，結合實驗室和工業(yè)實驗的研究結果，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”這一有機結合碳、種分工藝特點的燒結法生產(chǎn)砂狀氧化鋁的技術路線。 根據(jù)這一技術路線，對中州分公司的燒結法系統(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