拜耳法生产氧化铝 第六章 铝酸钠溶液的晶种分解

第六章铝酸钠溶液的晶种分解

山东铝业职业学院主讲………冶金化工系冶金教研室一、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。第五章铝酸钠溶液的晶种分解

第一节概述二、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。第五章铝酸钠溶液的晶种分解

分解率

式中：η——种分解率，％；(MR)a——分解原液的分子比；(MR)m———分解母液的分子比。第五章铝酸钠溶液的晶种分解

分解槽单位产能

式中Ｐ——分解槽单位产能，公斤/米3．小时；Aa一分解原液的Al2O3浓度,公斤/米3。η——分解率，％；τ——分解时间，小时，Al(OH)3Al2O3计算分解槽的单位产能时，必须考虑分解槽的有效容积。第五章铝酸钠溶液的晶种分解

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第五章铝酸钠溶液的晶种分解

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。

第五章铝酸钠溶液的晶种分解

第二节晶种分解过程的机理一．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：第五章铝酸钠溶液的晶种分解

(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：第五章铝酸钠溶液的晶种分解

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。

第五章铝酸钠溶液的晶种分解

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。第五章铝酸钠溶液的晶种分解

第三节影响晶种分解过程的主要因素

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。第五章铝酸钠溶液的晶种分解

二、温度制度的影响温度制度的影响

不同分解初温对分解过程分解率的影响第五章铝酸钠溶液的晶种分解

分解温度对分解产品粒度的影响

分解初温对种分产品粒度的影响

第五章铝酸钠溶液的晶种分解

分解末温对种分产品粒度的影响

第五章铝酸钠溶液的晶种分解

分解温度对分解产品强度的影响

第五章铝酸钠溶液的晶种分解

高温下产品SEM照片第五章铝酸钠溶液的晶种分解

第五章铝酸钠溶液的晶种分解

第五章铝酸钠溶液的晶种分解

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。第五章铝酸钠溶液的晶种分解

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。