CN102936023A - 一种氢氧化铝晶种的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种氢氧化铝晶种的加工方法，涉及氧化铝生产领域，本发明通过在使用拜耳法生产氧化铝的晶种分解工序中增加料层粉碎工艺，通过采用粉碎设备对破碎前晶种进行料层粉碎，进而获得活性高、粒度小的氢氧化铝晶种，通过粉碎后的氢氧化铝晶种具有颗粒粒度下降，产生的细颗粒明显增多，有效提高了氢氧化铝晶种的数量，由于粉碎后的氢氧化铝晶种本体会产生大量的微裂纹，有利于提高晶种的活性，进一步通过对氢氧化铝晶种的粉碎可以使氢氧化铝晶种的颗粒整体比表面积明显提高，增加饱和精液与晶种颗粒的接触面积，对氢氧化铝晶种的结晶过程起到促进作用，通过本发明的实施有效降低了循环负荷，增加了产品的产出率。

Description

一种氢氧化铝晶种的加工方法

【技术领域】

本发明涉及氧化铝生产领域，具体涉及一种氢氧化铝晶种的加工方法。

【背景技术】

已知的，使用碱法生产氧化铝的工艺方法主要包括拜尔法、烧结法及拜尔烧结联合法等，其中拜尔法与其它生产方法相比，具有生产工艺简单，产品质量好，特别是在处理高品位铝土矿时具有成本低等特点，但使用拜耳法生产氧化铝时需要利用较高品位的铝矿石与碱液、石灰乳及母液按比例混合后磨制成料浆，经预脱硅后在设定温度、压力条件下直接溶出铝酸钠，再经赤泥分离、晶种分解和氢氧化铝焙烧等工序制得成品氧化铝（工艺如图1所示），对于铝硅比大于7的高品位矿石，以拜耳法生产工艺为首选，其能耗低、投资省、产品质量好且污染物产生量少，属于氧化铝工业清洁生产工艺，拜耳法生产氧化铝的基本原理为：Al2O3·(1或3)H2O+2NaOH+aq    2NaAL(OH)4+aq。

烧结法是将铝土矿破碎后与石灰、纯碱、无烟煤及返回母液按比例混合，磨成生料浆，喷入烧成窑制成熟料，再经熟料溶出、赤泥分离、铝酸钠分解和氢氧化铝焙烧等工序，制得成品氧化铝，该工艺流程长、能耗高、污染物产生量大，但其最大优点是可利用低品位铝土矿，符合我国铝土矿资源的特点。

拜尔烧结联合法是将拜耳法和烧结法联合起来，处理铝硅比3～7的矿石，充分发挥各自的长处。

无论采用上述任一加工方法，其中晶种分解（如图2所示）是生产氧化铝的关键工序，晶种分解过程是影响氧化铝产品粒度的关键环节，晶种分解过程中的产品粒度的好坏直接决定了焙烧氧化铝产品的粒度。

晶种分解过程的机理为：

NaAl(OH)4+aq   Al(OH)3+NaOH+aq

其中铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝结晶包括两个过程:即铝酸根离子分解过程和氢氧化铝结晶过程，而氢氧化铝结晶过程对产出率和产品粒度起着决定性作用，包括以下四个过程：

(1)次生晶核(二次晶核)的形成；

(2)Al(OH)3晶粒的破裂和磨蚀；

(3)A1(OH)3晶体的长大；

(4)Al(OH)3晶粒的附聚；

其中晶体长大和附聚使氢氧化铝变粗，而次生晶核及晶粒的破裂和磨蚀使结晶变细，分解产物粒度的分布是以上四个方面综合作用的结果，要想得到粒度较好的氧化铝产品就应创造条件，使之有利于晶体的长大和附聚，而影响晶种分解的因素主要有：分解原液的浓度和苛性比值、温度制度、晶种数量和质量、分解时间、搅拌速度、杂质的影响，而其中晶种的数量与质量是影响分解速度和产品粒度和强度的重要因素之一。

随着晶种系数的增加，分解速度加快，特点是当晶种系数比较小时，提高晶种系数的作用更为显著，当晶种系数达到一定限度后继续提高，分解速度增加的幅度减小，因此晶种系数过高是不利的；晶种的质量是指它的活性、粒度、强度等，晶种质量对分解速度影响很大。

晶种活性增大可以降低晶种系数，所以制取活性晶种来强化铝酸钠溶液的分解过程是提高种分分解率的有效途径，过饱和铝酸钠溶液的分解是从晶种表面开始的，但并不是所有的表面都起作用，只有表面上的微观缺陷、晶体的棱和角才是活性点，因此，通过传统的加热脱水使晶体破碎，增大比表面，来提高活性点的数量，或者加强液体与晶体之间的传质作用，破坏包裹晶体的杂质液层，无法使晶种表面和活性点得到充分利用。

而目前的氧化铝生产方法存在如下不足：

1、在现有生产工艺中，将分选出的小颗粒都当作晶种进入循环，其中一部分晶种已经被磨成圆球状，活性已经很低，即使经过多次生产循环也不能结晶长大，成为了无效循环，降低了生产效率。

2、由于晶种活性低，最终生产的晶体体积也很小，生产出来的多为低等级的面状氧化铝。

那么如何提高晶种的活性、提高晶种的质量、数量和生产效率就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

【发明内容】

为克服以上氧化铝生产工艺中存在的不足，本发明提供了一种氢氧化铝晶种的加工方法，本发明在使用拜耳法生产氧化铝的晶种分解工序中增加料层粉碎工艺，通过采用粉碎设备对破碎前晶种进行料层粉碎，进而获得活性高、粒度小的氢氧化铝晶种，通过本发明的实施有效降低了循环负荷，增加了产品的产出率，提高了成品氢氧化铝的粒度。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种氢氧化铝晶种的加工方法，在使用拜耳法生产氧化铝时的晶种分解工序中对料层进行粉碎，即通过对料层粉碎来改变晶种粒级的分布，进而实现提高晶种比表面积，增加晶种数量，提升晶种活性，最终改善氧化铝产品的质量，具体实施工艺为首先将经过过滤分级得到的氢氧化铝作为破碎前晶种，然后通过粉碎设备对破碎前晶种进行料层粉碎，在对破碎前晶种进行料层粉碎过程中，通过调整粉碎设备工艺参数中的压力、速度以及料层的厚度即可得到不同粒级分布、比表面积的小颗粒状高活性破碎后晶种，由于破碎前晶种经料层粉碎后获得的破碎后晶种会产生大量的微裂纹，这样更利于晶种活性的提高，进一步将得到的高活性晶种再次在分解槽内与精液混合，然后通过过滤分级得到氢氧化铝，再通过后续的焙烧工艺得到氧化铝产品。

所述的氢氧化铝晶种的加工方法，所述粉碎设备为辊压机或高压辊磨机或立磨或卧辊磨。

所述的氢氧化铝晶种的加工方法，所述辊压机或高压辊磨机包括活动辊、固定辊、活动辊轴承座、固定辊轴承座、液压系统、传动系统、机架和控制系统，所述固定辊通过固定辊轴承座固定在机架的一侧，在对应固定辊的另一侧设有活动辊，所述活动辊通过活动辊轴承座设置在机架上，活动辊连接液压系统并在液压系统和物料的共同作用下使活动辊在机架上做水平运动，其中活动辊和固定辊分别连接传动系统，所述传动系统外接控制系统。

所述的氢氧化铝晶种的加工方法，所述辊压机或高压辊磨机的压力为50～350Mpa，挤压速度为0.2～2m/s，料层厚度为5～100mm。

所述的氢氧化铝晶种的加工方法，所述立磨包括磨辊A、磨盘、加载系统、主驱动系统、机架和控制系统，所述磨辊A通过支撑座活动设置在机架上，磨辊A连接加载系统并由加载系统带动磨辊A做上下运动，在磨辊A的一端设有磨盘，所述磨盘连接主驱动系统并由主驱动系统带动磨盘做旋转运动，磨辊A外接动力机构，所述动力机构连接控制系统。

所述的氢氧化铝晶种的加工方法，所述立磨的压力为5～30Mpa，挤压速度为2～6 m/s，料层厚度为2～270mm。

所述的氢氧化铝晶种的加工方法，所述卧辊磨包括磨辊B、衬板、回转筒体、加载系统、动力系统、机架和控制系统，所述回转筒体为中空结构，在回转筒体两端的中心部位分别设有固定轴，所述两固定轴分别设置在机架上的支撑座的内孔中，在回转筒体的内孔内壁上设有衬板，在回转筒体的内孔中设有磨辊B，所述磨辊B连接加载系统并由加载系统带动磨辊B做上下运动，磨辊B与回转筒体分别外接动力系统，所述动力系统连接控制系统。

所述的氢氧化铝晶种的加工方法，所述卧辊磨的压力为70～100Mpa，挤压速度为4～6 m/s，料层厚度为2～270mm。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明所述的一种氢氧化铝晶种的加工方法，在使用拜耳法生产氧化铝的晶种分解工序中增加料层粉碎工艺，通过采用粉碎设备对破碎前晶种进行料层粉碎，进而获得活性高、粒度小的氢氧化铝晶种，通过粉碎后的氢氧化铝晶种具有颗粒粒度下降，产生的细颗粒明显增多，有效提高了氢氧化铝晶种的数量，由于粉碎后的氢氧化铝晶种会产生小颗粒使其形状锋利，同时由于经过粉碎后颗粒本体会产生大量的微裂纹，有利于提高晶种的活性，进一步通过对氢氧化铝晶种的粉碎可以使氢氧化铝晶种的颗粒整体比表面积明显提高，增加饱和精液与晶种颗粒的接触面积，对氢氧化铝晶种的结晶过程起到促进作用，通过本发明的实施有效降低了循环负荷，增加了产品的产出率，提高了成品氢氧化铝的粒度。

【附图说明】

图1是现有使用拜耳法生产氧化铝的工艺流程图；

图2是现有氢氧化铝晶种分解流程图；

图3本发明高活性氢氧化铝晶种的加工方法流程图；

图4是使用辊压机及高压辊磨机进行料层粉碎示意图；

图5是使用立磨进行料层粉碎示意图；

图6是使用卧辊磨进行料层粉碎示意图；

图中：1、活动辊；2、活动辊轴承座；3、破碎后晶种；4、破碎前晶种；5、固定辊；6、固定辊轴承座；7、磨辊A；8、衬板；9、磨辊B；10、回转筒体。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

结合附图1～6所述的一种氢氧化铝晶种的加工方法，在使用拜耳法生产氧化铝时的晶种分解工序中对料层进行粉碎，即通过对料层粉碎来改变晶种粒级的分布，需要说明的是现有的晶种粒度多为45/zm左右，而通过对料层进行粉碎后得到的晶种粒度远远小于45/zm，而且晶种的表面也多呈不规则状，进而来实现提高晶种比表面积，增加晶种数量，提升晶种活性，最终改善氧化铝产品的质量，具体实施工艺为首先将经过过滤分级得到的氢氧化铝作为破碎前晶种4，然后通过粉碎设备对破碎前晶种4进行料层粉碎，所述粉碎设备为辊压机或高压辊磨机或立磨或卧辊磨，所述辊压机或高压辊磨机包括活动辊1、固定辊5、活动辊轴承座2、固定辊轴承座6、液压系统、传动系统、机架和控制系统，所述固定辊5通过固定辊轴承座6固定在机架的一侧，在对应固定辊5的另一侧设有活动辊1，所述活动辊1通过活动辊轴承座2设置在机架上，活动辊1连接液压系统并在液压系统和物料的共同作用下使活动辊1在机架上做水平运动，其中活动辊1和固定辊5分别连接传动系统，所述传动系统外接控制系统，所述辊压机或高压辊磨机的压力为50～350Mpa，挤压速度为0.2～2m/s，料层厚度为5～100mm；所述立磨包括磨辊A7、磨盘、加载系统、主驱动系统、机架和控制系统，所述磨辊A7通过支撑座活动设置在机架上，磨辊A7连接加载系统并由加载系统带动磨辊A7做上下运动，在磨辊A7的一端设有磨盘，所述磨盘连接主驱动系统并由主驱动系统带动磨盘做旋转运动，磨辊A7外接动力机构，所述动力机构连接控制系统，所述立磨的压力为5～30Mpa，挤压速度为2～6 m/s，料层厚度为2～270mm；所述卧辊磨包括磨辊B9、衬板8、回转筒体10、加载系统、动力系统、机架和控制系统，所述回转筒体10为中空结构，在回转筒体10两端的中心部位分别设有固定轴，所述两固定轴分别设置在机架上的支撑座的内孔中，在回转筒体10的内孔内壁上设有衬板8，在回转筒体10的内孔中设有磨辊B9，所述磨辊B9连接加载系统并由加载系统带动磨辊B9做上下运动，磨辊B9与回转筒体10分别外接动力系统，所述动力系统连接控制系统，所述的氢氧化铝晶种的加工方法，所述卧辊磨的压力为70～100Mpa，挤压速度为4～6 m/s，料层厚度为2～270mm；在对破碎前晶种4进行料层粉碎过程中，通过调整粉碎设备工艺参数中的压力、速度以及料层的厚度即可得到不同粒级分布、比表面积的小颗粒状高活性破碎后晶种3，由于破碎前晶种4经料层粉碎后获得的破碎后晶种3会产生大量的微裂纹，这样更利于晶种活性的提高，进一步将得到的高活性晶种再次在分解槽内与精液混合，然后通过过滤分级得到氢氧化铝，再通过后续的焙烧工艺得到氧化铝产品。

本发明所述的一种氢氧化铝晶种的加工方法，所述粉碎设备中的加载系统、动力系统和控制系统为常规结构，在此不对其结构作更进一步的阐述，其中加载系统的作用是控制粉碎设备滚轮的开合，即控制粉碎设备的压力，其中动力系统是为粉碎设备提供旋转动力，即控制粉碎设备的挤压速度，其中控制系统为电器控制系统，进而使设备实现自动化控制。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (8)

1.一种氢氧化铝晶种的加工方法，其特征是：在使用拜耳法生产氧化铝时的晶种分解工序中对料层进行粉碎，即通过对料层粉碎来改变晶种粒级的分布，进而实现提高晶种比表面积，增加晶种数量，提升晶种活性，最终改善氧化铝产品的质量，具体实施工艺为首先将经过过滤分级得到的氢氧化铝作为破碎前晶种（4），然后通过粉碎设备对破碎前晶种（4）进行料层粉碎，在对破碎前晶种（4）进行料层粉碎过程中，通过调整粉碎设备工艺参数中的压力、速度以及料层的厚度即可得到不同粒级分布、比表面积的小颗粒状高活性破碎后晶种（3），由于破碎前晶种（4）经料层粉碎后获得的破碎后晶种（3）会产生大量的微裂纹，这样更利于晶种活性的提高，进一步将得到的高活性晶种再次在分解槽内与精液混合，然后通过过滤分级得到氢氧化铝，再通过后续的焙烧工艺得到氧化铝产品。

2.根据权利要求1所述的所述的氢氧化铝晶种的加工方法，其特征是：所述粉碎设备为辊压机或高压辊磨机或立磨或卧辊磨。

3.根据权利要求2所述的所述的氢氧化铝晶种的加工方法，其特征是：所述辊压机或高压辊磨机包括活动辊（1）、固定辊（5）、活动辊轴承座（2）、固定辊轴承座（6）、液压系统、传动系统、机架和控制系统，所述固定辊（5）通过固定辊轴承座（6）固定在机架的一侧，在对应固定辊（5）的另一侧设有活动辊（1），所述活动辊（1）通过活动辊轴承座（2）设置在机架上，活动辊（1）连接液压系统并在液压系统和物料的共同作用下使活动辊（1）在机架上做水平运动，其中活动辊（1）和固定辊（5）分别连接传动系统，所述传动系统外接控制系统。

4.根据权利要求3所述的所述的氢氧化铝晶种的加工方法，其特征是：所述辊压机或高压辊磨机的压力为50～350Mpa，挤压速度为0.2～2m/s，料层厚度为5～100mm。

5.根据权利要求2所述的所述的氢氧化铝晶种的加工方法，其特征是：所述立磨包括磨辊A（7）、磨盘、加载系统、主驱动系统、机架和控制系统，所述磨辊A（7）通过支撑座活动设置在机架上，磨辊A（7）连接加载系统并由加载系统带动磨辊A（7）做上下运动，在磨辊A（7）的一端设有磨盘，所述磨盘连接主驱动系统并由主驱动系统带动磨盘做旋转运动，磨辊A（7）外接动力机构，所述动力机构连接控制系统。

6.根据权利要求5所述的所述的氢氧化铝晶种的加工方法，其特征是：所述立磨的压力为5～30Mpa，挤压速度为2～6 m/s，料层厚度为2～270mm。

7.根据权利要求2所述的所述的氢氧化铝晶种的加工方法，其特征是：所述卧辊磨包括磨辊B（9）、衬板（8）、回转筒体（10）、加载系统、动力系统、机架和控制系统，所述回转筒体（10）为中空结构，在回转筒体（10）两端的中心部位分别设有固定轴，所述两固定轴分别设置在机架上的支撑座的内孔中，在回转筒体（10）的内孔内壁上设有衬板（8），在回转筒体（10）的内孔中设有磨辊B（9），所述磨辊B（9）连接加载系统并由加载系统带动磨辊B（9）做上下运动，磨辊B（9）与回转筒体（10）分别外接动力系统，所述动力系统连接控制系统。

8.根据权利要求7所述的所述的氢氧化铝晶种的加工方法，其特征是：所述卧辊磨的压力为70～100Mpa，挤压速度为4～6 m/s，料层厚度为2～270mm。

Images