CN101654272A

CN101654272A - 铝酸钠溶液分解的新方法

Info

Publication number: CN101654272A
Application number: CN200910066001A
Authority: CN
Inventors: 李民菁; 史智慧; 冉俊生; 段晶黎; 孙克晗; 翟福霞
Original assignee: HENAN WEILAI ALUMINUM GROUP
Current assignee: HENAN WEILAI ALUMINUM GROUP
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2010-02-24

Abstract

本发明公开了一种铝酸钠溶液分解的新方法，所述该方法与现有技术相比，突出之处在于，在铝酸钠溶液分解时加入诱导剂和推动剂，诱导剂的加入量为每升铝酸钠溶液中加入10～800g，推动剂的加入量占铝酸钠溶液体积的10～100％，铝酸钠溶液分解时的分解初温为40～80℃，分解终温为30～60℃，分解时间为20～30小时。在本发明铝酸钠溶液的分解过程中加入诱导剂和推动剂，使得分解时间大大缩短，分解率有所提高，并且产品氢氧化铝的粒度可以得到有效控制。本发明技术方案不产生新的污染和废弃物、环保节能，具有显著的社会效益。

Description

铝酸钠溶液分解的新方法

一、技术领域：

本发明涉及一种铝酸钠溶液的分解方法，特别是涉及一种引入诱导剂和推动剂的铝酸钠溶液分解的新方法。

二、背景技术：

铝酸钠溶液分解是拜耳法氧化铝生产的关键工序之一，也是耗时最长的工序，它直接影响到碱的循环效率、氢氧化铝产出率、蒸发水量等工艺指标，对产品的理化性能指标也有极大影响。铝酸钠溶液良好的分解过程是得到质量较高氢氧化铝产品的保证，铝酸钠溶液良好的分解过程也可以保证得到分子比比较高的种分母液。

传统的铝酸钠溶液分解的方法有碳酸化分解方法和晶种分解方法。其中碳酸化分解方法分解率可达90％左右，其缺点是需要制取石灰和二氧化碳，需要能耗较大，并且铝酸钠溶液分解的后期处理的溶液为碳酸钠溶液，对蒸发要求较高，并且生产的氢氧化铝产品强度较差。铝酸钠溶液的晶种分解方法为在铝酸钠溶液中加入2～3倍的晶种，进行长达60～70个小时的搅拌条件下，分解率只有45％～50％，而剩下的铝酸钠溶液中的氧化铝在流程中不断的循环，往往会造成结疤、母液蒸发浓度和溶出温度高、产能低下等缺陷。

由于铝酸钠溶液的分解问题成为影响氧化铝工业生产技术发展的“瓶颈”之一。因此，近年来研究人员不断地探索铝酸钠溶液分解的新方法，如采用超声波辐射处理铝酸钠溶液、采用二次降温分解制度、加入添加剂、制备活性晶种、降低铝酸钠溶液苛性比、加大种子比等。这些方法只能小幅度提高铝酸钠溶液的分解率，除小部分用于生产外，大部分仍处于实验室研究阶段。在技术、投资设备和经济合理性方面还存在很多问题。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种铝酸钠溶液分解的新方法，在本发明铝酸钠溶液的分解过程中加入诱导剂和推动剂，使得分解时间大大缩短，分解率有所提高，并且产品氢氧化铝的粒度可以得到有效控制。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种铝酸钠溶液分解的新方法，所述该方法按照现有技术进行铝酸钠溶液分解过程中，在铝酸钠溶液分解时加入诱导剂和推动剂，诱导剂的加入量为每升铝酸钠溶液中加入10～800g，推动剂的加入量占铝酸钠溶液体积的10～100％，铝酸钠溶液分解时的分解初温为40～80℃，分解终温为30～60℃，分解时间为20～30小时。

根据上述的铝酸钠溶液分解的新方法，所述诱导剂为氧化铝、氢氧化铝或氧化铝水合物；所述推动剂为水。

根据上述的铝酸钠溶液分解的新方法，所述推动剂水的温度为20～80℃，苛性碱含量为0～1.0g/l。

根据上述的铝酸钠溶液分解的新方法，所述铝酸钠溶液中所含氧化铝的浓度为80～200g/l，苛性比α_k为1.4～2.0，Na₂O_C的浓度为10～50g/l，SiO₂浓度为0.004～4.5g/l。

根据上述的铝酸钠溶液分解的新方法，所述诱导剂和推动剂为同时加入或分别加入。

根据上述的铝酸钠溶液分解的新方法，所述推动剂在铝酸钠溶液分解过程中通过与铝酸钠溶液分离而被循环利用。

根据上述的铝酸钠溶液分解的新方法，所述诱导剂为氢氧化铝时，当氢氧化铝的粒度为40～110μm能够循环利用。

根据上述的铝酸钠溶液分解的新方法，所得产品氢氧化铝的粒度为0.3～110μm。

诱导剂和推动剂在铝酸钠溶液的分解过程中可以分多次加入，通常情况下分1～5次加入。

本发明的积极有益效果：

1、本发明通过在铝酸钠溶液的分解过程中加入诱导剂和推动剂，使得铝酸钠溶液的分解时间与现有技术相比，分解时间缩短一半(本发明分解时间为20～30小时，而传统的分解方法所需时间为70小时左右)；分解率比现有技术提高了10～15％。采用本发明技术方案对铝酸钠溶液进行分解，其成本低。

2、采用本发明技术方案对铝酸钠溶液进行分解，所得氢氧化铝产品的粒度可以得到有效控制，产品强度在很大程度上得到了提高；本发明技术方案中对分解所用的铝酸钠溶液的成分含量要求过宽(即铝酸钠溶液中所含氧化铝的浓度为80～200g/l，苛性比α_k为1.4～2.0，Na₂O_C的浓度为10～50g/l，SiO₂浓度为0.004～4.5g/l)。

3、本发明在产业化上容易实施，只需增加或开启蒸发、锅炉、降温等少量配套设备，却能将分解率提高10～15％，从而显著提高现有设备的产能和分解效率，改变产品的层次；同时还兼顾了铝酸钠溶液晶种分解和碳酸化分解的分解率高和分解时间短两大突出优点。

4、本发明所采用的推动剂和诱导剂可以根据铝酸钠溶液的性质和对产品质量的要求，对添加比例和添加方式进行灵活的调整。

5、本发明与传统种分母液相比：氧化铝浓度大幅度降低、碳酸钠含量大幅度降低、二氧化硅浓度有所降低，使得母液蒸发效率提高，母液蒸发结疤程度减轻，有利于系统的正常运转、产能提高和能耗降低。

6、本发明技术方案不产生新的污染和废弃物、环保节能，具有显著的社会效益。

四、具体实施方式：

以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。

本发明所采用的铝酸钠溶液来自拜耳法处理的铝土矿获得的铝酸钠溶液，或者使用烧结法处理的铝土矿获得的铝酸钠溶液；对于铝酸钠溶液，其中氧化铝浓度为80～200g/l，苛性比α_k为1.4～2.0，Na₂O_C浓度为10～50g/l，SiO₂浓度为0.004～4.5g/l；对于铝酸钠溶液来说，苛性比α_k越低越利于提高铝酸钠溶液的分解率；SiO₂浓度过高时会在体系中析出，对本领域的技术人员来说是公知常识，因此可根据具体SiO₂浓度进行脱硅工艺，其脱硅工艺是拜耳法工艺中常用的现有技术，在此不再详述。

本发明采用的推动剂为水，温度为20℃～80℃，苛性碱含量为0～1.0g/l，加入水的温度可以根据分解的初温和终温、加入的时机经降温设备进行调节；推动剂水苛性碱含量越低越利于铝酸钠溶液分解，高含量的苛性碱会增加铝酸钠溶液中苛性碱的浓度，增大铝酸钠溶液苛性比。

本发明采用的诱导剂为氧化铝、氢氧化铝或氧化铝水合物；当诱导剂采用氢氧化铝时，当加入的氢氧化铝D50为40～110μm，可以循环使用。

所述的推动剂和诱导剂在铝酸钠溶液分解时，全部用量的推动剂和诱导剂可一次或分多次(一般为2～5次)加入到所述的铝酸钠溶液，可以是单独或同时添加，可以在铝酸钠溶液分解过程中的任一时刻添加。

所述铝酸钠溶液的分解方法为连续分解或间断分解。

以下实施例中，采用珠海欧美克LS-POP(VI)型激光粒度分析仪测定诱导剂和产品的D50。对于各成分的含量，采用公知的化学分析方法，基于滴定等获得结果。

实施例1：一种铝酸钠溶液分解的新方法：

将铝酸钠溶液、推动剂和诱导剂组合，制备超细氢氧化铝：

将铝酸钠溶液、推动剂和诱导剂混合进行分解，分解后经常规分离系统将母液和超细氢氧化铝进行分离，分离出的液相进行母液蒸发，母液蒸发后的蒸发回水部分用于赤泥洗涤，部分回水作为铝酸钠溶液分解时所用的推动剂，分离出的固相进行氢氧化铝洗涤，最后得到产品超细氢氧化铝，其中：

铝酸钠溶液成分：Al₂O₃ 164.63g/l，Na₂O_C 24.5g/l，α_k为1.51，硅量指数为205，取铝酸钠溶液，加D50为1.3微米的氢氧化铝作为诱导剂，配置后氢氧化铝固含量为10g/l(配置后氢氧化铝的固含量即为氢氧化铝的加入量)，加入后进行搅拌，加入蒸发回水(蒸发回水作为推动剂)，蒸发回水的温度为25℃左右，蒸发回水的加入量与铝酸钠溶液体积比为0.5∶1，铝酸钠溶液进行分解时分解初温为60℃，分解终温为45℃，分解时间为30小时，分解率为71％，所得分解母液成分为Al₂O₃ 27.3g/l，Na₂O_C 14.0g/l，α_k为5.2，所得产品氢氧化铝D50为2.3微米。

实施例2：与实施例一基本相同，不同之处在于：

铝酸钠溶液成分：Al₂O₃ 170.54g/l，Na₂O_C 23.2g/l，α_k为1.51，硅量指数为230，取铝酸钠溶液，加D50为1.1微米的氧化铝水合物作为诱导剂，配置后氢氧化铝固含量为20g/l，缓慢搅拌，搅拌速度为80r/min，反应5小时后，加入25℃左右的蒸发回水，蒸发回水的加入量与铝酸钠溶液的体积比为0.1∶1，铝酸钠溶液进行分解时分解初温为60℃，分解终温为40℃，分解时间30小时，分解率为66.8％；所得分解母液成分为Al₂O₃ 51.47g/l，Na₂O_C 20.8g/l，α_k为4.55，所得产品氢氧化铝D50为1.89微米。

实施例3：一种铝酸钠溶液分解的新方法：

将铝酸钠溶液、推动剂和诱导剂混合进行分解，分解后按照常规技术进行旋流分级，旋流分级后溢流部分和底流部分分别进行氢铝分离，溢流部分经氢铝分离出的固相重新进行分解，分离出的液相和底流部分经氢铝分离出的液相进行母液蒸发，底流部分分离出的固相进行氢铝洗涤，最后得到产品氢氧化铝，其中：

铝酸钠溶液成分：Al₂O₃ 180.3g/l，Na₂O_C 26.5g/l，α_k为1.45，硅量指数230；取铝酸钠溶液，加D50为45.3微米的氢氧化铝作为诱导剂，配置后氢氧化铝固含量为400g/l(配置后氢氧化铝的固含量即为氢氧化铝的加入量)，然后进行搅拌，加入蒸发回水，蒸发回水的温度为60℃左右，蒸发回水加入量与铝酸钠溶液体积比为0.5∶1，铝酸钠溶液分解时分解初温为65℃，分解终温为45℃，分解时间为25小时，分解率为63％；所得分解母液成分Al₂O₃ 38.12g/l，Na₂O_C15.1g/l，α_k为3.92，所得产品氢氧化铝D50为48.4微米。

实施例4：与实施例三基本相同，不同之处在于：

将铝酸钠溶液、推动剂和诱导剂组合，制备砂状氢氧化铝：

铝酸钠溶液成分：Al₂O₃ 150.81g/l，Na₂O_C 23.9g/l，α_k为1.53，硅量指数208；取铝酸钠溶液，加D50为80.31微米的氢氧化铝作为诱导剂，配置后氢氧化铝固含量为500g/l(配置后氢氧化铝的固含量即为氢氧化铝的加入量)，进行搅拌，反应5小时后，加入蒸发回水，蒸发回水的温度为70℃左右，蒸发回水加入量与铝酸钠溶液体积比为0.5∶1，铝酸钠溶液分解时分解初温为70℃，分解终温为50℃，分解时间为25小时，分解率为61％；所得分解母液成分为Al₂O₃ 32.68g/l，Na₂O_C 13.3g/l，α_k为3.92，所得产品氢氧化铝D50为83.95微米。

实施例5：与实施例三基本相同，不同之处在于：

将铝酸钠溶液、推动剂和诱导剂组合，制备砂状氢氧化铝：

铝酸钠溶液成分：Al₂O₃ 174.33g/l，Na₂O_C 25.7g/l，α_k为1.50，硅量指数为240；取铝酸钠溶液，加D50为108.76微米氢氧化铝作为诱导剂，配置后氢氧化铝固含量为450g/l(配置后氢氧化铝的固含量即为氢氧化铝的加入量)，缓慢搅拌，搅拌速度为80r/min，反应5小时后，加入蒸发回水，蒸发回水的温度为65℃左右，蒸发回水加入量与铝酸钠溶液体积比为0.25∶1；反应10小时后加入蒸发回水，蒸发回水加入量与铝酸钠溶液体积比为0.25∶1，铝酸钠溶液分解时分解初温为70℃，分解终温为50℃，分解时间为25小时，分解率为58％；所得分解母液成分Al₂O₃ 41.76g/l，Na₂O_C 14.6g/l，α_k为3.57，所得产品氢氧化铝的D50为110.03微米。

实施例6：与实施例三基本相同，不同之处在于：

将铝酸钠溶液、推动剂和诱导剂组合，制备砂状氢氧化铝：

铝酸钠溶液成分：Al₂O₃ 170.65g/l，Na₂O_C 23.1g/l，α_k为1.48，硅量指数为230；取铝酸钠溶液，加D50为106.35微米氢氧化铝为诱导剂，配置后氢氧化铝固含量为480g/l，缓慢搅拌，搅拌速度为80r/min，反应5小时后，加入蒸发回水，蒸发回水的温度为65℃左右，蒸发回水加入量与铝酸钠溶液体积比为0.5∶1；反应10小时后加入蒸发回水，蒸发回水加入量与铝酸钠溶液体积比为0.5∶1，铝酸钠溶液分解时分解初温为80℃，分解终温为55℃，分解时间为20小时，分解率为63.8％；所得分解母液成分Al₂O₃ 30.89g/l，Na₂O_C 11.58g/l，α_k为4.09，所得产品氢氧化铝的D50为109.63微米。

实例7：与实施例三基本相同，不同之处在于：

铝酸钠溶液成分：Al₂O₃ 164.41g/l，Na₂O_C 21.2g/l，α_k为1.53，硅量指数为210；取铝酸钠溶液，加D50为40.33微米氢氧化铝为诱导剂，配置后氢氧化铝固含量为500g/l，缓慢搅拌，搅拌速度为80r/min，反应5小时后，加入蒸发回水，蒸发回水的温度为25℃左右，蒸发回水加入量与铝酸钠溶液体积比为0.5∶1，铝酸钠溶液分解时分解初温为40℃，分解终温为30℃，分解时间为20小时，分解率为60.8％；所得分解母液成分Al₂O₃ 42.97g/l，Na₂O_C 13.9g/l，α_k3.9，所得产品氢氧化铝的D50为41.5微米。

实例8：与实施例三基本相同，不同之处在于：

铝酸钠溶液成分：Al₂O₃ 166.5g/l，Na₂O_C 23.2g/l，α_k 1.43，硅量指数为215；取铝酸钠溶液，加D50为43.5微米氢氧化铝为诱导剂，配置后氢氧化铝固含为800g/l，缓慢搅拌，搅拌速度为80r/min，反应5小时后，加入蒸发回水，蒸发回水的温度为25℃左右，蒸发回水加入量与铝酸钠溶液体积比为0.5∶1，铝酸钠溶液分解时分解初温为50℃，分解终温为40℃，分解时间为25小时，分解率为69.8％；所得分解母液成分Al₂O₃ 33.52g/l，Na₂O_C 14.6g/l，α_k 4.73，所得产品氢氧化铝的D50为38.5微米。

Claims

1、一种铝酸钠溶液分解的新方法，其特征在于：在铝酸钠溶液分解时加入诱导剂和推动剂，诱导剂的加入量为每升铝酸钠溶液中加入10～800g，推动剂的加入量占铝酸钠溶液体积的10～100％，铝酸钠溶液分解时的分解初温为40～80℃，分解终温为30～60℃，分解时间为20～30小时。

2、根据权利要求1所述的铝酸钠溶液分解的新方法，其特征在于：所述诱导剂为氧化铝、氢氧化铝或氧化铝水合物；所述推动剂为水。

3、根据权利要求2所述的铝酸钠溶液分解的新方法，其特征在于：所述推动剂水的温度为20～80℃，苛性碱含量为0～1.0g/l。

4、根据权利要求1所述的铝酸钠溶液分解的新方法，其特征在于：所述铝酸钠溶液中所含氧化铝的浓度为80～200g/l，苛性比α_k为1.4～2.0，Na₂O_C的浓度为10～50g/l，SiO₂浓度为0.004～4.5g/l。

5、根据权利要求1所述的铝酸钠溶液分解的新方法，其特征在于：所述诱导剂和推动剂为同时加入或分别加入。

6、根据权利要求1所述的铝酸钠溶液分解的新方法，其特征在于：所述推动剂在铝酸钠溶液分解过程中通过与铝酸钠溶液分离而被循环利用。

7、根据权利要求1所述的铝酸钠溶液分解的新方法，其特征在于：所述诱导剂为氢氧化铝时，当氢氧化铝D50为40～110μm能够循环利用。

8、根据权利要求1所述的铝酸钠溶液分解的新方法，其特征在于：所得产品氢氧化铝D50为0.3～110μm。