一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法技术

一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法，其特征在于首先将采用常规烧结法制备的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］浓度９０～１８０ｇ／ｌ、α↓［ｋ］１．４０～１．７０的精液温度降至６０℃－９０℃，在串联的分解槽中通入ＣＯ↓［２］气体进行连续碳酸化分解，且在首个分解槽中通入ＣＯ↓［２］的同时加入晶种比为０．０５－０．３０的晶种进行碳酸化分解；控制均匀的分解速率，使后续分解反应平稳进行，其累计分解时间为３－８小时，碳分后料浆经常规的氧化铝生产过程获得氧化铝成品。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法所属
一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法，涉及一种以铝土矿为原料生产氧化铝工艺，特别是涉及以一水型铝土矿为原料，采用拜尔-烧结混联联合法或烧结法碳酸化分解生产砂状氧化铝的工艺改进。
技术介绍
目前，生产氧化铝根据铝土矿矿赋性质的不同，主要有纯拜尔法、拜尔-烧结混联联合法或烧结法。采用三水铝石为原料的纯拜尔法生产的冶金级氧化铝基本上是砂状，采用的工艺主要是拜尔法种子分解。而我国目前氧化铝生产多以一水型铝土矿为原料采用混联法或烧结法，氧化铝产品基本上是中间状。随着铝工业的发展，电解铝行业越来越重视生产条件的改善和环境保护，同时随着电解铝技术的迅速发展，由自焙转向预焙，由小预焙发展到大预焙，电解厂氧化铝浓相输送技术的应用，对氧化铝的质量提出了更为严格的要求。有效提高目前以一水型铝土矿为原料的混联法和烧结法工艺生产的氧化铝的品质问题成为氧化铝生产的重要课题。砂状氧化铝具有良好的溶解性能、吸附性能、低尘化性能、储运性能、绝热性能和覆盖性能，具体表现为：①粒度粗、强度高、安息角小，流动性好、尘化小，有利于输送、保护环境、降低氧化铝单耗；粒度分布范围窄，有更好的润湿能力和高的全面熔解速度；②比表面积大，有利于干法烟气净化除氟；③α氧化铝含量低，在电解质中熔解快、熔解热小；④松装密度高，可节省储存投资和运输费用。电解铝厂为了实现浓相输送、点式加料，降低氧化铝的飞扬损失和防止下料堵塞，减少环境污染，改善工人劳动条件，降低生产成本，对氧化铝质量提出了越来越高的要求，砂状氧化铝已成为当今国内外电解铝厂的理想原料，尤其是对带干法烟气净化装置的预焙电解槽更是最佳选择。碳分生产氧化铝是我国采用烧结法生产氧化铝分解的主要方法。国外除前苏联的霞石烧结法和铝土矿烧结法等个别厂家使用碳分生产氧化铝外，其它联合法厂也是将烧结法精液与拜尔法精液混合采用种分生产氧化铝。烧结法碳分分解过程，由于所用精液温度较高(90℃左右)；分解时间较短，分解过程以控制最终分解率来保证产品氧化铝的化学指标符合要求，生产的氧化铝粒度细，多为中间状产品，其主要的物理指标(粒度、强度等)劣于砂状氧化铝。
技术实现思路
本专利技术是针对上述已有技术在烧结法碳分生产氧化铝生产过程中存的不-->足，提出一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法，其特征在于首先将采用常规烧结法制备的浓度为Al2O3浓度90～180g/l、αk1.40～1.70的精液温度降至60℃-90℃，在串联的分解槽中通入CO2进行连续碳酸分解，且在首个分解槽中通入CO2的同时加入晶种比为0.05-0.30氢氧化铝晶种进行碳酸分解；控制各槽的分解速率接近均匀分解，最后一槽不通气采用自分解，累计分解时间为3-8小时，碳分后的浆料经常规的氧化铝生产过程获得氧化铝成品。本专利技术的一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法，其特征在于串联的分解槽为4-6个，前几槽控制通气量使分解速度均匀，最后一槽不通气采用自分解。本专利技术的一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法，其特征在于碳酸化分解所加晶种是将碳分分解后的料浆通过旋流器进行分级，溢流细颗粒料浆经沉降后制备的，旋流分级后的底流粗颗粒料浆进行常规氧化铝焙烧制备氧化铝。烧结法碳分的过程实质上是铝酸钠溶液的碳酸化分解的一个气、液、固三相参加的复杂反应。它包括二氧化碳为铝酸钠溶液吸收以及二者间的化学反应和氢氧化铝的结晶析出等过程。在碳分过程中特别是后期还伴随着二氧化硅的析出，并生成丝钠(钾)铝石(R2O.Al2O3.2CO2.nH2O)一类化合物。由于连续碳分通入二氧化碳气体，使溶液始终维持较大的过饱和度，所以碳分过程的速度远远快于种分过程。                由于在碳酸化分解过程中，随着CO2气的通入，由于羟基离子同二氧化碳反应使溶液的PH值降低，而氢氧化铝并不随着溶液的苛性比的降低而相应析出，因为在不加晶种的条件下，铝酸钠溶液与氢氧化铝间的界面张力达1.25N/m，分解时产生的氢氧化铝新相将成为晶核，其比表面能较大，分解过程实际提供不了这么大的表面能，氢氧化铝晶核难以自发生成。因此，从开始通入CO2中和苛性碱到氢氧化铝的析出有一个0.5～0.75小时的诱导期。分解开始时溶液的αk急剧下降，而相对应的Al(OH)3并未析出，但当CO2继续通入，苛性比下降到一定程度时，溶液处于极不稳定状态，氢氧化铝猛烈从溶液中析出，形成自动催化过程，分解反应持续进行。本专利技术的方法采用加入晶种碳分方式抑制了溶液αk的急剧下降，有效地消除了诱导期。由于目前工业碳分的初期通气量大，分解速度过快，累计分解时间也短，而且分解过程未添加晶种，因此产出的Al(OH)3晶体发育不完善，颗粒主要是晶柱的发散状径向堆积结构、晶柱间细晶粒粘结较少，颗粒外形也很不规则，所以产生的颗粒结构强度差，很易在焙烧和气相输送中破损起尘。-->本专利技术的方法，采用精液降温控制适宜的分解原液温度进行添加晶种连续碳分；采用将分解后料浆经旋流分级溢流细颗粒制备晶种；通过调整不同分解时间的二氧化碳通气量使分解反应匀速平稳进行，保证足够的分解时间，本方法获得的氧化铝产品质量达到砂状指标要求，粒度分布中-45μm细颗粒含量小于10％，磨损指数(AI％)小于16％。与目前的碳分产品比较，本方法生产的氧化铝产品粒度分布范围窄、强度高，能大幅度减少气态悬浮炉焙烧时的破损、改善电解使用性能，具有可靠性和先进性，而且综合经济效益较好。附图说明附图本专利技术方法的工艺流程图。具体实施方式下面结合实例对本专利技术的方法作进一步的说明。实施例1烧结法精液Al2O3浓度为180g/l、A/S为800、αk为1.40。将该精液温度降至75℃加入串联的碳分槽首槽，在通入浓度为30％～38％的CO2气的同时加入种子比为0.10的氢氧化铝晶种在五个碳分槽进行连续碳酸化分解；控制均匀的分解速率，累计分解时间4小时，碳分分解后料浆经过旋流器分级，溢流制循环晶种，底流经过滤、洗涤得成品氢氧化铝，产出的氢氧化铝经1200℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为：粒度-45μm＝7.4％、磨损指数(AI)＝14.5％，化学指标符合冶金级氧化铝二级品要求。实施例2烧结法精液Al2O3浓度为150g/l、A/S为650、αk为1.50。将该精液温度降至90℃加入连续碳分首槽，加入晶种比为0.05的氢氧化铝晶种后通入浓度为30％～38％的CO2气在五个碳分槽进行连续碳酸化分解；控制均匀的分解速率，累计分解时间8小时，产出的氢氧化铝经1200℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为：粒度-45μm＝3.4％、磨损指数(AI)＝18.8％，化学指标符合冶金级氧化铝二级品指标。实施例3烧结法精液Al2O3浓度为90g/l、A/S为1000、αk为1.55。将该精液温度降至72℃加入连续碳分首槽，加入晶种比为0.16的晶种后通入浓度为30％～38％的CO2气在五个碳分槽进行连续碳酸化分解；控制均匀的分解速率，累计分解时间6小时，产出的氢氧化铝经1150℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为：粒度-45μm＝6.0％、磨损指数(AI)＝10.0％，化学指标符合冶金级氧化铝三级品要求。实施例4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续碳分生产砂状氧化铝的方法，其特征在于首先将采用常规烧结法制备的Al2O3浓度90～180g/l、αk1.40～1.70的精液温度降至60℃-90℃，在串联的分解槽中通入CO2气体进行连续碳酸化分解，且在首个分解槽中通入CO2的同时加入晶种比为0.05-0.30的晶种进行碳酸化分解；控制均匀的分解速率，使后续分解反应平稳进行，其累计分解时间为3-8小时，碳分...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭声琨，熊维平，孙兆学，顾松青，丁安平，马达卡，杨志民，李少康，王春生，梁春来，张吉龙，赵清杰，李光柱，赵培生，孟杰，景卫兵，吕鲜翠，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：