氫氧化鋁實驗報告與結果分析

    隨著對環保要求的日益嚴格以及大型預焙電解槽的廣泛應用，具有顆粒均勻粗大、較好的流動性、良好的熔鹽溶解性能、優越的干法吸附性等諸多優點的砂狀氧化鋁更加受到青睞。近年來，氧化鋁界的科研單位和企業做了大量的工作。

    目前，氧化鋁的粒度和強度等均有了很大的改善，但我國拜耳法氧化鋁的粒度控制，仍然沒有擺脫周期性細化的干擾。在粒度細化期間，立盤及平盤過濾機狀況惡化，產能大幅度下降，焙燒爐電收塵負荷加大，出口含塵升高，事故頻繁，嚴重影響到拜耳法系統的正常運行。由于粒度變化的微觀性，人們對產品氫氧化鋁粒度的變化過程和控制過程眾說不一。本文作者針對這一問題，在實驗室模擬工業條件考查了溫度、晶種數量、種子粒度及種子比表面積對周期性細化的影響。

    1  實驗

    1.1  實驗條件

    分解用鋁酸鈉精液取自某拜耳法生產現場，氧化鋁質量濃度為150～165 g/L，鋁酸鈉溶液的分子比aK =1. 43～1.6，分解時間為40 h。實驗采用循環分解：每次實驗所用溶液均為工業鋁酸鈉溶液，實驗結束取后部分產品氫氧化鋁作為下一輪分解的晶種。分解用分解槽為威海自控反應釜有限公司生產的容積為7.5 L的程控攪拌式分解槽，攪拌轉速為150 r／min。

    1.2  實驗方法

    采用MASTERSIZER 2000激光粒度分析儀（英國MARVERN公司制造）分析顆粒的分布。粒度的平均粒徑定義為：隨粒度的增大，其對應粒度的質量百分含量增加，當累許百分含量增至50%時，其對應的粒度即為平均粒徑。采用島津SSX -550型掃描電鏡分析產品的結晶形貌。

    2  結果與分析

    2.1  分解溫度對周期性細化的影響

    本實驗所用降溫制度如表1所示，晶種加入量為600 g/L。不同分解溫度制度對周期性細化的影響如圖1所示。

    升高初始分解溫度可以延緩產生爆發性細化的時間，減弱周期性波動的振幅，但并不能從根本上消除粒度的周期性細化現象。另一方面，升高溫度卻降低了溶液分解率，分解率的平均值從52%降到46%。這是因為溫度對分解的影響具有兩重性。溫度低可以提高分解率，但溫度低鋁酸鈉溶液的過飽和度增大，分解速度快，如果沒有足夠的用于分解的種子表面積，容易發生二次成核二次成核是相對于溶液中自發生成新晶核的一次成核過程而言，它是在原始浴液過飽和度高而晶種表面積小的條件下產生新晶核的過程，所形成的晶核稱為二次晶核[4-6]），從而造成產物粒度細化。

    分解溫度高能抑制二次成核，促進附聚的進行（所謂附聚，就是在范德華力、自粘力、附著力等力的作用下，微粒物質自發和定向地連接在一起的現象‘7’胡），但提高溫度使溶液的過飽和度降低，減緩分解的速度，降低分解率。因此，單純的升高溫度來抑制粒度的周期性細化是不可取的。

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