2、【娄世彬】助剂对铝酸钠溶液种分过程的影响——中国铝业郑州有色金属研究有限公司

第三部分：结晶助剂强化分解的机理
结晶助剂
无机物添加剂 有机物添加剂 其实质是 表面活性剂， 考虑到如果能 更好的将添加 剂均匀分散在 溶液体系中， 可以引入乳化 剂来实现这一 目标。 作用机理 Ø降低铝酸钠溶 液的表面张力 Ø减小临界成核 半径 Ø使二次成核速 度加快
强化晶种分解的机理
ü氢键作用 ü架桥作用 ü螯合吸附 ü降低晶种表面的势 能，改变电性 增加Al(OH)4－与晶种 表面的有效碰撞接触 次数，有利晶粒长大 和提高分解率
第二部分：铝酸钠溶液分解机理
Ø 低浓度时：以【Al(OH)4-】·(H20)x形式 存在 Ø 中等浓度时:以Al(OH)4－离子形式存在 Ø 高浓度时:以【A12O(OH)6】2－离子存在 Ø 在150℃以下或A1203浓度为1~1.67mol ／L之间时：这两种形式的离子会同时 存在。
Ø Keggin离子结构 Al(OH)4－、Al(OH) 52－、Al(OH) 63－以 及【A16(OH)18(H20)6】 Ø 溶液中的铝酸根离子通过聚合作用 最终形成三水铝石晶格
u次生晶核的形成 u氢氧化铝晶体的长大 u氢氧化铝颗粒的附聚 u氢氧化铝晶体的破裂与磨蚀 p晶种分解所得氢氧化铝产品的粒度分布就是几种因素共同作用导致的
第二部分：铝酸钠溶液分解机理
晶粒的附聚 l 附聚就是将不同颗粒粘接 在一起的过程。 l 附聚是氢氧化铝颗粒变大 的重要方式。 l 主要分两步 Ø 颗粒互相随机碰撞 Ø 一些松散的絮凝物破碎成 初始的颗粒 附聚模型
请各位专家批评指正 谢谢！！！！
第五部分：分解助剂的工业应用
u 某企业为选矿拜耳法工艺流程，10年前其产品粒度已经接近砂状要求，但是强度 较差，磨损指数偏高。选精矿所携带的捕收剂中有36.8％进入了氢氧化铝。有机 物的存在既影响种分的产出率，又影响产品的粒度和强度。为了消除影响，虽然 采取了相应的措施，实现了产品粒度的优化，但是产品的磨损指数依然居高不下。 该企业借鉴兄弟企业的经验，使用国内一家CGM开展了实验室和工业试验研究取 得了较好的效果，该助剂对分解过程的细粒子附聚和晶体长大速度具有促进作用， 从而对改善产品粒度和强度具有显著效果，只是分解率略有降低。 u 国外某公司针对我国铝土矿的特点开发了一些CGM，如7837-1助剂，应用于国内 一些氧化铝企业，取得了不错的效果，但价格较高。国内有些研究者也开发出一 些添加剂，如以脂肪酸为主要成分的添加剂等，对改善产品粒度并无多大帮助， 主要侧重于提高分解率，并且添加量较大。 u某氧化铝企业采用法铝技术，温度调整配合添加剂，结晶助 剂对分解产出率影响较小，溶液中添加结晶助剂有利于细小的 氢氧化铝颗粒的附聚，因此可以通过适当降低分解首槽的温度， 增大溶液的过饱和度，分解固含适当偏高控制，以达到提高精 液产出率的目的。分解溶液中添加CGM，可提高焙烧氧化铝的 强度，保证粒度正常的情况下，焙烧氧化铝磨损指数在l8％～ 25％之间，可提高草酸盐在溶液中的平衡溶解度，抑制草酸盐 的析出。在相同生产条件下，不会导致焙烧氧化铝的钠含量的 升高。
颗粒镶嵌快速长大的晶体
细颗粒附聚的晶体
第五部分：结语
p CGM可以促进极细颗粒的附聚，并有减少晶种槽内温度波动的作用，从而保持较高的产出率 和稳定的成品强度及含碱量。CGM的效应主要是通过抑翻有机物的有害影响而起作用的，如 何减少系统中的有机物含量也是一个值得考虑的问题。种分过程是一个受多因素影响的复杂 过程，在产出率及产品的粒度、强度、质量等重要指标方面应综合考虑，掌握好添加CGM的 时机，通过各种检测手段，获得尽可能的监视数据，并建立数学模型，进行科学调控，维持 一个动态平衡，从而生产出物化指标稳定合格的砂状氧化铝来，以满足先进铝电解技术的要 求。
助剂对铝酸钠溶液种分过程的影响
中国铝业郑州有色金属研究有限公司 娄世彬 2017年11月
|
目 录
1.前言 2.铝酸钠溶液分解机理 3.结晶助剂强化分解的机理 4.分解过程的基础研究 5.分解助剂的工业应用 6.结语
第一部分：前言
l 砂状氧化铝由于具有独特的显微结构、粒度分布和强 度，在节能与环境保护要求日益严格的铝电解工业得 到广泛的应用。要获得粒度大、强度好的砂状氧化铝， 必须促进氢氧化铝晶体的附聚和长大。附聚是获得粗 粒氢氧化铝的重要前提。 l 在氧化铝生产过程中，由于分解条的变化，很容易造 成分解成核的减少或增多，分解Al(OH)3粒度总是在粗 化、细化中呈周期性的波动，势必对氧化铝的产量、 质量产生影响，实践证明，采用分解溶液中添加结晶 助剂是强化品种分解过程的一种简单有效的方法。
主要是无机盐类 (铁盐和铝盐)
使二次成核的细粒子很快附聚，改变了界面自由能和电性质，使铝 酸根离子在晶种的某些表面活性点上的浓度增大，结果在溶液中细粒子 减少，氧化铝量降低，析出氢氧铝量增加，产率提高。
第四部分：分解过程的基础研究
几种工艺模式
第四部分：分解过程的基础研究
u 某高校对添加结晶助剂进行了研究，在铝酸钠溶液晶种分解过程 中分别添加NALCO和法国的SNF都可以强化分解反应，在种分过 程中，添加CGM(Crystal Growth Modifier)能有效改善氢氧化铝产 品粒度分布，并提高分解率。结晶助剂提高分解率是因为其所具 有的表面吸附作用使铝酸根离子或者铝酸根离子团更容易吸附在 晶种颗粒表面，使反应容易进行进而提高了分解率。提高草酸盐 的平衡浓度,抑制草酸盐的析出。 u 有研究者对成核和附聚进行了试验研究，在添加CGM的情况下， 大多数细颗粒黏附于晶种表面并逐渐长大，剩余颗粒在溶液中形 成聚合体，其中有些再次附着到母体晶种表面，大大减少了二次 成核数量。 u 前些年，某高校开发出一种提高分解率的助剂，通过半工业试验， 其提高量只有0.5%左右，很容易被生产的波动所掩盖，效果不明 显，没有推广应用。
第五部分：分解助剂的工业应用
u 国内某研究人员开发出一种兼顾粒度与分解率的分解 助剂KY-3，对于降低产品杂质、细粒子附聚和晶体长 大均起作用，它是一种水溶性的分解助剂，采用工厂 铝酸钠溶液同等条件下该助剂可提高分解率2~4%，显 著改善系统产品粒度和提高焙烧氧化铝强度，抑制分 解溶液中草酸盐的析出。
p
在铝酸钠溶液中，加入微量的CGM可以明显地增强颗粒的附聚和粗化，从而有效地抑制二次 成核，使其在强化铝酸钠溶液的晶种分解、提高氢氧化铝的产品质量方面具有广阔的应用前 景，为获得粒钠溶液强化分解进行研究一直是种分过程研究的热点方向之一，添加剂强化铝酸钠分 解具有操作简单、成本低等优点，如何通过实验优化选择的表面活性剂满足我国氧化铝企业 的要求是一个重要课题，是一种值得深入研究、具有工业应用前景的强化方法。