CN104803404A - 一种过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，将过饱和铝酸钠溶液加入至种分槽中，设定种分初温，在搅拌的条件下加入晶种浆液，并加入添加剂，采用降温制度种分，开始晶种分解，控制种分末温，进行固液分离，得到氢氧化铝；同时在种分与固液分离过程中，回收添加剂。本发明分解率高，有利于提高循环效率、设备产能，从而有利于减少循环量、降低生产成本，添加剂廉价易得，有利于降低生产成本；添加剂在碱中易于分离，氨气易被水吸收，有利于在分解中后期进行回收，一方面减少添加剂的损失，减少对氧化铝生产的影响，另一方面有利于减少对环境的影响，易于循环、添加方便，有利于降低生产成本，有利于组织生产。工艺简单，有利于工业实施。

Description

一种过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法

技术领域

本发明涉及铝冶金技术领域，尤其涉及一种过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法。

背景技术

过饱和铝酸钠溶液具有较好的介稳性，加入晶种可破坏其介稳性，从而促进铝酸钠溶液析出氢氧化铝，这一过程称为晶种分解，又称为种分。种分分解率低一直是设备产能低、生产成本高的症结所在。为此，国内外先后提出了诸如增大种子量、加入有机添加剂、加入活性晶种、降低种分末温或加入外场等方法。这些方法之中，有的虽然能提高种分速率，但分解率提高幅度小或者工艺复杂、成本高；有的虽然能大幅度提高分解率，但存在工业实施难等问题，迄今为止，仍没有显著提高分解率的方法。

传统的两段种分工艺是以析出氢氧化铝为基础，首槽加入细晶种，70～60℃间强化附聚，中间槽加入粗晶种，强化分解，最终分解率介于45～52%之间。

基于析出氢氧化铝，强化种分的专利较多。中国专利公开号CN 101654272A，公开日2010年2月24日，发明名称为铝酸钠溶液分解的新方法，加入10～100%水，虽然可显著提高分解率，但大量冲稀溶液将导致汽耗显著增高，生产组织困难；中国专利公开号CN 101746794A，公开日2010年6月23日，发明名称为一种低苛性比铝酸钠溶液制备高苛性比铝酸钠溶液的方法，中国专利公开号CN 101234773A，公开日2008年8月6日，发明名称为一种利用铝酸钠溶液生产氢氧化铝的方法；中国专利公开号CN 101811714A，公开日2010年8月25日，发明名称为制备氢氧化铝的方法，这些专利技术是在种分过程中加入大量甲醇等醇类，改变溶剂性质，显著提高分解率，但甲醇与铝酸钠溶液分离较难，成本高，且对氧化铝生产也会有显著影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种提高分解率、降低生产成本的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，将过饱和铝酸钠溶液（以目前氧化铝企业过饱和铝酸钠溶液为原料）加入至种分槽中，设定种分初温，在搅拌的条件下加入活性晶种（有利于缩短诱导期，强化分解）或其它晶种，采用降温或恒温制度种分，并种分过程中加入添加剂，然后开始种分；控制种分末温，进行固液分离，得到氢氧化铝；同时在种分与固液分离过程中，回收添加剂，回收的添加剂直接进入下一次种分流程。依铝酸钠溶液碱浓度不同，分解率可达78%。

上述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法中，优选的，所述添加剂在种分初期加入。

上述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法中，优选的，所述活性氢氧化铝、一水软铝石、三水铝石或任意两种的混合物；所述活性氢氧化铝为铝酸钠溶液与碳酸氢钠或双氧水反应制得的氢氧化铝。

上述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法中，优选的，所述添加剂为氨水或氨气。

上述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法中，优选的，所述氨水的质量分数大于或等于10%，所述氨水的加入量为10~50ml/L。

上述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法中，优选的，所述氨气的压力为0.1~1kg/cm²。

上述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法中，优选的，所述种分初温为45~60℃，所述种分末温为45~50℃；所述种分的时间为35~45h。

上述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法中，氨气是在种分过程中和固液分离过程中回收，以氨水或氨气形式循环使用。

其中，过饱和铝酸钠溶液有两种，一种是高浓度碱的铝酸钠溶液，处理国内一水硬铝石矿；一种低浓度碱的铝酸钠溶液，处理进口三水铝石矿或一水软铝石的，本发明方法均适用。

本发明基于热力学分解率较高，而工业生产中分解率不高的主要原因是动力学的原理。根据种分过程中晶种表面呈电负性，在种分初期需调控铝酸钠溶液中铝酸根离子结构，使之成为有利于吸附在晶种表面，从而有利于氢氧化铝的析出、成核，从而强化分解。这需加入氨水或通入氨气，促进溶液中生成更多的聚合铝酸根离子（或离子对），聚合铝酸根离子（对）吸附在晶种表面。同时，利用种分初期过饱和度大，新析出细粒氢氧化铝表面积大、活性好等特点，进一步提高晶种活性，提高分解速率，强化分解。

本发明的过饱和铝酸钠溶液中碱浓度高，氨气难溶于浓碱中；且随种分的进行，游离碱浓度升高，氨气更易析出，因而在种分后期和固液分离时能方便地回收氨气。一方面，有利于添加剂的循环利用，降低生产成本；另一方面，没有明显的氨气味，方便工人操作。

此外，在处理低浓度铝酸钠溶液时，更显著地提高种分速率，或显著缩短种分时间，明显提高设备产能、降低生产成本。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）分解率高，有利于提高循环效率、设备产能，从而有利于减少循环量、降低生产成本。

（2）添加剂廉价易得，有利于降低生产成本。

（3）添加剂在碱中易于分离，氨气易被水吸收，有利于在分解中后期进行回收，一方面减少添加剂的损失，减少对氧化铝生产的影响；另一方面有利于减少对环境的影响。

（4）易于循环、添加方便，有利于降低生产成本，有利于组织生产。

（5）工艺简单，有利于工业实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明过饱和铝酸钠溶液种分强化的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，如图1所示，以过饱和铝酸钠溶液为原料（如通过拜耳法处理一水硬铝石或一水软铝石后获得的种分用铝酸钠溶液），控制溶液浓度Na₂O（苛性碱）=162g/L，Al₂O₃=183.2g/L。取50ml过饱和铝酸钠溶液，加入50ml碳酸氢钠悬浊液(NaHCO₃ 45g/L)，在30℃下60min强搅拌条件下反应，析出氢氧化铝，得活性氢氧化铝晶种浆液。将950ml过饱和铝酸钠溶液加入至种分槽中，在搅拌的条件下加入活性氢氧化铝晶种浆液，并加入20ml 28%的氨水，控制种分初温55℃，开始种分，控制种分末温45℃，在种分40小时后，分解率为69%。在种分25小时后和种分浆液过滤过程中回收氨气，常温得10%以上浓度的氨水，可循环利用。

对比实验是在相同的过饱和铝酸钠溶液中，加入300g/L工业Al(OH)₃作为晶种，控制相同的种分温度制度和种分时间，种分结束后，过滤。分解率为50.2%。

实施例2：

取过饱和铝酸钠溶液1000mL，控制溶液浓度Na₂O=165g/L，Al₂O₃=183.2g/L，Na₂O_c（碳酸钠）=13.5g/L。加入300g/L氢氧化铝作为晶种，再加入10mL 28%的氨水，控制种分温度60℃，降温分解，种分末温45℃，分解45小时，种分浆液过滤，分解率为64%。种分过程中和过滤过程中用水回收氨气，得氨水，重复利用。

实施例3：

一种本发明的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，以过饱和铝酸钠溶液为原料（如通过拜耳法处理三水铝石获得的种分用铝酸钠溶液），控制溶液浓度Na₂O=135g/L，Al₂O₃=153.7g/L。取30ml过饱和铝酸钠溶液，加入10ml 30%双氧水，在40℃下60min强搅拌条件下反应，析出氢氧化铝，得活性氢氧化铝晶种浆液。将950ml过饱和铝酸钠溶液加入至种分槽中，控制种分初温50℃；在搅拌的条件下加入活性氢氧化铝晶种浆液，并通入氨气，维持压力为0.1kg/cm²，开始种分，控制种分末温45℃，在种分35小时后，分解率为76%。在种分10小时后和过滤过程中回收氨气，常温得浓度17%的氨水，可循环利用。

实施例4：

一种本发明的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，以过饱和铝酸钠溶液为原料，控制溶液浓度Na₂O=155g/L，Al₂O₃=169.7g/L，SiO₂=0.31g/L。取1000ml过饱和铝酸钠溶液，加入100g/L一水软铝石作为晶种和实施例1中活性氢氧化铝晶种浆液，再通入氨气（1kg/cm²），在50℃下恒温种分46小时，分解率为72%。种分10小时后，在种分过程中和在浆液固液分离过程中回收氨气，常温得19%高浓度的氨水，可循环利用。

实施例5：

一种本发明的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，以过饱和铝酸钠溶液为原料，控制溶液浓度Na₂O=162g/L，Al₂O₃=183.2g/L，Na₂O_s（硫酸钠）=1.7g/L。取30ml过饱和铝酸钠溶液，加入30ml碳酸氢钠悬浊液(NaHCO₃ 45g/L)，在30℃下60min强搅拌条件下反应，析出氢氧化铝，得活性氢氧化铝晶种浆液。将950ml过饱和铝酸钠溶液加入至种分槽中，控制种分初温65℃；在搅拌的条件下加入活性氢氧化铝晶种浆液，并加入50ml 25%的氨水，开始种分，控制种分末温45℃，在种分40小时后，分解率为69%。在种分5小时后和过滤过程中回收氨气，常温得高浓度氨水，可循环利用。

实施例6：

一种本发明的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，以过饱和铝酸钠溶液为原料，控制溶液浓度Na₂O=147g/L，Al₂O₃=163.8g/L。取1000ml过饱和铝酸钠溶液，加入400g/L氢氧化铝和一水软铝石混和物为晶种，并加入50ml 10%的氨水，控制种分初温60℃，开始种分，再控制种分末温50℃，在种分40小时后，分解率为71%。种分10小时后再在种分过程中和种分浆液固液分离过程中回收氨气，常温得高浓度氨水，可循环利用。

实施例7：

一种本发明的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，以过饱和铝酸钠溶液为原料，控制溶液浓度Na₂O=162g/L，Al₂O₃=183.2g/L。取40ml过饱和铝酸钠溶液，加入40ml碳酸氢钠悬浊液(NaHCO₃ 45g/L)，在30℃下60min强搅拌条件下反应，析出氢氧化铝，得活性氢氧化铝晶种浆液。将950ml过饱和铝酸钠溶液加入至种分槽中，控制种分初温55℃；在搅拌的条件下加入活性氢氧化铝晶种浆液，并加入10ml 25%的氨水，开始种分，控制种分末温45℃，在种分40小时后，分解率为69%。在种分15小时后和浆液过滤过程中回收氨气，常温得高浓度氨水，可循环利用。

实施例8：

一种本发明的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，以过饱和铝酸钠溶液为原料，控制溶液浓度Na₂O=162g/L，Al₂O₃=189.5g/L，Na₂O_c=16.3g/L，Na₂O_s=1.5g/L。加入一水软铝石和氢氧化铝晶种混和物200g/L，再将950ml过饱和铝酸钠溶液加入至种分槽中，通入氨气，维持压力0.1kg/cm²，控制溶液温度45℃，在搅拌的条件下开始种分。在种分40小时后进行浆液过滤，分解率为67%。在种分10h后和过滤过程中回收氨气，循环利用。

实施例9：

一种本发明的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，以过饱和铝酸钠溶液为原料，控制溶液浓度Na₂O=166g/L，Al₂O₃=192.6g/L。取30ml过饱和铝酸钠溶液，加入30ml碳酸氢钠悬浊液(NaHCO₃ 45g/L)，在30℃下60min强搅拌条件下反应，析出氢氧化铝，得活性氢氧化铝晶种浆液。将950ml过饱和铝酸钠溶液加入至种分槽中，控制种分初温55℃；在搅拌的条件下加入活性氢氧化铝晶种浆液，并加入30ml 25%的氨水，开始种分，控制种分末温45℃，在种分40小时后，分解率为63%。在种分25小时后和过滤过程中回收氨气，常温得高浓度氨水，可循环利用。

Claims (9)

1.一种过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，将过饱和铝酸钠溶液加入至种分槽中，设定种分初温，在搅拌的条件下加入晶种浆液，采用降温制度种分，开始晶种分解，种分过程中加入添加剂，控制种分末温，进行固液分离，得到氢氧化铝；同时在种分与固液分离过程中，回收添加剂。

2.根据权利要求1所述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，所述添加剂在种分过程中加入。

3.根据权利要求1所述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，所述晶种为活性氢氧化铝，或活性氢氧化铝与三水铝石、一水软铝石中任意两种的混合物；所述活性氢氧化铝为铝酸钠溶液与碳酸氢钠或双氧水反应制得的氢氧化铝。

4.根据权利要求1所述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，所述添加剂为氨水或氨气。

5.根据权利要求4所述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，所述氨水的质量分数大于或等于10%。

6.根据权利要求5所述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，所述氨水的加入量为2~100ml/L。

7.根据权利要求4所述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，所述氨气的压力为0.1~5kg/cm²。

8.根据权利要求1~7中任意一项所述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，所述种分初温为45~65℃，所述种分末温为45~50℃；种分的时间为35~45h。

9.根据权利要求4~7中任意一项所述的过饱和铝酸钠溶液种分强化的方法，其特征在于，氨气是在种分过程中和固液分离过程中回收，并循环使用。