專利名稱：一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法
所屬技術領域一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，涉及一種以鋁土礦為原料生產氧化鋁的工藝，特別是涉及以一水型鋁土礦為原料，采用拜爾-燒結混聯聯合法或燒結法碳酸化分解生產砂狀氧化鋁的工藝改進。
背景技術：
前，氧化鋁的生產工藝主要有純拜爾法、拜爾-燒結混聯聯合法或燒結法。國外采用三水鋁石為原料的純拜爾法生產的冶金級氧化鋁基本上是砂狀，采用的分解工藝主要是拜爾法種子分解。我國氧化鋁生產多以一水型鋁土礦為原料采用混聯法或燒結法，氧化鋁產品粒度細，基本上是中間狀。隨著鋁工業的發展，電解鋁行業越來越重視生產條件的改善和環境保護，對氧化鋁的質量提出了更為嚴格的要求。氧化鋁廠必須有效提高產品質量，才能滿足市場的需求。砂狀氧化鋁具有良好的溶解性能、吸附性能、低塵化性能和儲運性能，已成為當今國內外電解鋁廠的理想原料。
碳分生產氧化鋁是我國采用燒結法生產氧化鋁分解的主要方法。國外除前蘇聯的霞石燒結法和鋁土礦燒結法等個別廠家使用碳分生產氧化鋁外，其它聯合法廠則是將燒結法精液與拜爾法精液混合采用種分生產氧化鋁。燒結法碳分由于所用精液溫度較高(90℃以上)，分解時間較短，分解過程以控制最終分解率來保證產品氧化鋁中主要雜質二氧化硅等化學指標須符合要求，生產的氧化鋁粒度細，多為中間狀產品，其主要的物理指標劣于砂狀氧化鋁。
發明內容
本發明是針對上述已有技術在生產氧化鋁過程中存在的不足，提出一種采用燒結法生產砂狀氧化鋁的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，其特征在于首先將采用常規燒結法制備的濃度為Al2O3濃度90～180g/l、αk1.40～1.70的精液溫度降至60℃-90℃，在通入CO2的同時加入晶種比為0.05-0.30的氫氧化鋁晶種進行碳酸化分解，分解時間3-8小時，控制分解過程接近均勻的分解速率，分解合格的料漿經過濾、洗滌后以常規工藝制備氧化鋁。
本發明的一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，其特征在于碳酸化分解所加晶種是采用常規的燒結法精液在90℃-95℃溫度下，快速均勻通入CO2氣體分解1.5～3小時制備的。
本發明的一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，其特征在于將碳分分解后的料漿通過旋流器進行分級，旋流器底流粗顆粒料漿作產品氫氧化鋁，再按常規方法制備氧化鋁；旋流器溢流細顆粒料漿經沉降濃縮后作為本發明的碳分過程晶種。
本發明的一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，碳酸化分解所加晶種可選擇兩種方式制備。其一是特制晶種將常規的燒結法精液在90℃-95℃溫度下，快速均勻地通入濃度為30％～38％的CO2氣，分解時間1.5～3小時，分解漿液經沉降濃縮后作為晶種；其二是循環晶種將加種碳分后的分解漿液通過旋流器分級，溢流細顆粒料漿經沉降濃縮后作為晶種。將碳分分解后的料漿通過旋流器進行分級，底流粗顆粒料漿經過濾洗滌后作為成品氫氧化鋁進行常規焙燒制備氧化鋁；溢流細顆粒料漿可作為碳分過程的循環晶種。
由于燒結法碳分過程實質上是鋁酸鈉溶液的碳酸化分解的一個氣、液、固三相參加的復雜反應。它包括二氧化碳為鋁酸鈉溶液吸收以及二者間的化學反應和氫氧化鋁的結晶析出等過程。在碳分過程中特別是后期還伴隨著二氧化硅的析出。由于連續碳分通入二氧化碳氣體，使溶液始終維持較大的過飽和度，所以碳分過程的速度遠遠快于種分過程。其主要反應為
在碳酸化分解過程中，隨著CO2氣的通入，由于羥基離子同二氧化碳反應使溶液的PH值降低，而氫氧化鋁并不隨著溶液的苛性比的降低而相應析出，因為在不加晶種的條件下，鋁酸鈉溶液與氫氧化鋁間的界面張力達1.25N/m，分解時產生的氫氧化鋁新相將成為晶核，其比表面能較大，分解過程實際提供不了這么大的表面能，氫氧化鋁晶核難以自發生成。因此，從開始通入CO2中和苛性堿到氫氧化鋁的析出有一個誘導期，誘導期在0.5～0.7 5小時，當CO2繼續通入，苛性比下降到一定程度時，溶液處于極不穩定狀態，氫氧化鋁猛烈從溶液中析出，形成自動催化過程，分解反應才能較快進行。由于分解時間短產品氧化鋁粒度較細，強度也較差。本發明的方法采用加入晶種碳分的方式抑制了溶液αk的急劇下降，有效地消除了誘導期。
由于目前工業碳分的初期分解率控制一般在45～50％、有時甚至高達55％，分解時間也短而且未加晶種，因此產出的Al(OH)3晶體發育不完善，顆粒的微觀結構主要是晶柱的發散狀徑向堆積結構、晶柱間細晶粒粘結較少或不牢靠，顆粒外形也很不規則，生成顆粒強度差，很易在焙燒和氣相輸送中破損起塵。
本發明的方法，采用特制晶種或循環晶種作為碳分過程中的晶種；采用精液降溫控制適宜的分解原液溫度進行加種碳分；采用分解初期添加比例為0.05～0.30的晶種；并保證足夠長的分解時間及控制均勻的分解速率，產品氧化鋁質量達到砂狀指標要求，其主要物理指標粒度-45μm＜10％，磨損指數(AI％)＜16％。與目前的碳分產品比較，本方法生產的產品粒度分布范圍窄、強度高，能大幅度減少氣態懸浮爐焙燒時的破損、改善電解使用性能，具有可靠性和先進性，而且綜合經濟效益較好。
附圖為本發明方法的工藝流程原理圖。
具體實施例方式
一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，首先采用常規的燒結法精液在90℃-95℃溫度下，快速均勻通入CO2氣體制備晶種。將燒結法深度脫硅精液(A/S≥600)溫度90℃～95℃，均勻、快速通入濃度為30％-40％的CO2氣分解1.5～3小時，最終分解率控制在50％-90％，分解漿液經沉降濃縮后作為晶種。
將采用常規燒結法制備的濃度為Al2O3濃度90～180g/l、αk1.40～1.70的精液溫度降至60℃-90℃，在通入CO2的同時加入晶種比為0.05-0.30晶種進行碳酸分解，控制均勻的分解速率，分解3-8小時后，將碳分分解后的料漿通過旋流器進行分級，底流粗顆粒料漿經過濾洗滌后作為產品氫氧化鋁按常規方法制備氧化鋁；溢流細顆粒料漿經濃縮沉降后作為下一個分解過程的晶種。
下面結合實例對本發明的方法作進一步說明。
實施例1特制晶種燒結法精液(A/S＝600)溫度90℃，快速通入濃度為36％的CO2氣均勻分解1.5小時，分解率為58％，分解漿液經沉降濃縮后作為晶種。
實施例2特制晶種燒結法精液(A/S＝720)溫度95℃，快速通入濃度為36％的CO2氣均勻分解3小時，分解率為85％，分解漿液經沉降濃縮后作為晶種。
實施例3特制晶種燒結法精液(A/S＝1050)溫度93℃，快速通入濃度為35％的CO2氣均勻分解2小時，分解率為75％，分解漿液經沉降濃縮后作為晶種。
實施例4燒結法精液Al2O3濃度為180g/l、A/S為880，αk為1.42，將該精液降溫至75℃，加入碳分槽，在通入濃度為35％CO2氣的同時加入種子比為0.10的特制晶種進行加種碳酸化分解，分解時間4小時，分解過程控制均勻的分解速率，總分解率為92％。分解合格料漿經過旋流器分級，溢流經濃縮沉降制備循環晶種，作為下一個分解過程的晶種。底流經過濾洗滌后得到成品氫氧化鋁，經1200℃焙燒制得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標為粒度-45μm＝7.8％、磨損指數(AI)＝14.5％，化學指標符合冶金級氧化鋁二級品要求。
實施例5燒結法精液Al2O3濃度為160g/l、A/S為750、αk為1.51，將精液降溫至90℃加入碳分槽，同時加入晶種比為0.05的例4制備的循環晶種，通入濃度為35％的CO2氣進行加種碳酸化分解；分解時間8小時，控制均勻的分解速率，總分解率為89％。產出的氫氧化鋁經1200℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標為粒度-45μm＝3.4％、磨損指數(AI)＝11.8％，化學指標符合冶金級氧化鋁二級品指標。
實施例6燒結法精液Al2O3濃度為90g/l、A/S為1050、αk為1.55，將該精液降溫至68℃加入碳分槽，加入晶種比為0.15的特制晶種，通入濃度為38％的CO2氣進行加種碳酸化分解，分解時間6小時，控制均勻的分解速率，最終的分解率為92％。產出的氫氧化鋁經1150℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標為粒度-45μm＝5.2％、磨損指數(AI)＝12.1％，化學指標符合冶金級氧化鋁二級品要求。
實施例7燒結法精液Al2O3濃度為100g/l、A/S為800、αk為1.52，將該精液降溫至75℃加入碳分槽，加入晶種比為0.20的循環晶種，通入濃度為36％的CO2氣進行加種碳酸化分解；分解時間5小時，控制各時間段呈均勻的分解速率，最終的分解率為89％。產出的氫氧化鋁經1150℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標為粒度-45μm＝5.4％、磨損指數(AI)＝7.8％，化學指標符合冶金級氧化鋁二級品指標。
實施例8燒結法精液Al2O3濃度為105g/l、A/S為800、αk為1.50，該精液溫度降至60℃加入碳分槽，加入晶種比為0.12的特制晶種后通入濃度為38％的CO2氣進行加種碳酸化分解；分解時間5小時，控制均勻的分解速率，最終的分解率為90％。產出的氫氧化鋁經1150℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標為粒度-45μm＝5.2％、磨損指數(AI)＝15.7％，化學指標符合冶金級氧化鋁二級品要求。
實施例9燒結法精液Al2O3濃度為110g/l、A/S為750、αk為1.52，精液降溫至80℃加入碳分槽，加入晶種比為0.23的循環晶種后通入濃度為33％的CO2氣進行加種碳酸化分解；分解時間6小時，控制均勻的分解速率，最終的分解率為91％。產出的氫氧化鋁經1200℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標為粒度-45μm＝5.5％、磨損指數(AI)＝12.0％，化學指標符合冶金級氧化鋁三級品要求。
實施例10燒結法精液Al2O3濃度為105g/l、A/S為600、αk為1.48，將該精液降溫至70℃加入碳分槽，加入晶種比為0.28的循環晶種后通入濃度為35％的CO2氣進行加種碳酸化分解；分解時間3小時，控制均勻的分解速率，最終的分解率為91％。產出的氫氧化鋁經1200℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標為粒度-45μm＝6.0％、磨損指數(AI)＝18.8％，化學指標符合冶金級氧化鋁三級品要求。
實施例11燒結法精液Al2O3濃度為105g/l、A/S為800、αk為1.50，將該精液降溫至75℃加入碳分槽，加入晶種比為0.30的特制晶種后通入濃度為38％的CO2氣進行加種碳酸化分解；分解時間4小時，控制各時間段呈均勻的分解速率，最終的分解率為91％。產出的氫氧化鋁經1150℃焙燒得成品氧化鋁。該氧化鋁檢測指標為粒度-45μm＝10.8％、磨損指數(AI)＝17.0％，化學指標符合冶金級氧化鋁二級品要求。
權利要求
1.一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，其特征在于首先將采用常規燒結法制備的Al2O3濃度為90～180g/l、αk1.40～1.70的精液溫度降至60℃-90℃，在通入CO2的同時加入晶種比為0.05-0.30晶種進行碳酸化分解，控制均勻的分解速率，累計分解時間為3-8小時，分解合格料漿經過濾、洗滌后以常規工藝制備氧化鋁。
2.根據權利要求1所述的一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，其特征在于碳酸化分解所加晶種是采用常規的燒結法精液在90℃-95℃溫度下，快速均勻通入CO2氣體分解1.5～3小時制備的。
3.根據權利要求1所述的一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，其特征在于將碳分分解后的料漿通過旋流器進行分級，旋流器底流粗顆粒料漿作產品氫氧化鋁，再按常規方法制備氧化鋁；旋流器溢流細顆粒料漿經沉降濃縮后作為本發明的碳分過程晶種。
全文摘要
一種燒結法生產砂狀氧化鋁的方法，涉及一種采用拜爾－燒結混聯聯合法或燒結法碳酸化分解生產砂狀氧化鋁的工藝改進。其特征在于首先將采用常規燒結法制備的Al
文檔編號C01F7/04GK1485274SQ0315624
公開日2004年3月31日 申請日期2003年9月2日 優先權日2003年9月2日
發明者郭聲琨, 熊維平, 顧松青, 孫兆學, 丁安平, 楊志民, 李少康, 張吉龍, 梁春來, 王春生, 趙清杰, 李光柱, 趙培生, 孟杰, 景衛兵, 呂鮮翠 申請人:中國鋁業股份有限公司