CN108751242B - 一种低钠氧化铝分解工艺及低钠氧化铝 - Google Patents

一种低钠氧化铝分解工艺及低钠氧化铝 Download PDF

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Abstract

本发明的低钠氧化铝分解工艺，调整首槽固含量，提高分解首槽温度和精液αk值，显著降低了氢氧化铝中的晶格碱，使最终制得的氧化铝中Na2O含量降低并稳定至0.25％以下，甚至0.09％，大大低于国标规定的0.5％，同时，也保证了较高的分解率，提高了氧化铝生产的经济效益。且本申请将低钠氢氧化铝直接焙烧制备低钠高温氧化铝，不使用矿化剂，不会对产品产生二次污染。上述分解工艺制得的生产出的低钠氢氧化铝，所述低钠氢氧化铝中的氧化钠含量低至0.09‑0.25％。本申请制得的低钠氧化铝售价较一般冶金级氧化铝售价高52元/吨，大大提高了生产经济效益。

Description

一种低钠氧化铝分解工艺及低钠氧化铝
技术领域
本发明属于氧化铝生产技术领域，具体涉及一种低钠氧化铝分解工艺及低钠氧化铝。
背景技术
氧化钠含量是衡量高温氧化铝品级的重要技术指标之一，在耐磨制品及陶瓷应用领域，氧化钠含量的高低对氧化铝制品的机械强度和导电性有很大影响。以往生产低钠高温氧化铝的方法一般有以下几种：1)轻烧氢氧化铝水洗去除碱：工业氢氧化铝在一小时内快速通过温度约为430℃的区域，且用温度为30℃左右的蒸馏水或温度为50℃左右的脱盐水处理，可使碱含量分别降至0.023％或0.015％；2)氢氧化铝或氧化铝添加矿化剂焙烧除碱：在工业氢氧化铝或氧化铝中添加适量的硼酸、氟化铝、萤石等矿化剂进行焙烧，使Na2O与矿化剂反应生成钠盐从而挥发掉；3)用无机酸或盐去除碱：将工业氢氧化铝用硼酸、盐酸、氯化铵等无机酸或盐进行浸润，然后压制成块，在1000℃-1500℃温度下焙烧后，再将其粉碎制成低钠高温氧化铝。用这些方法生产低钠高温氧化铝，不仅会对环境造成污染，还将大幅度提高产品的生产成本。
发明内容
针对以上生产低钠高温氧化铝的弊端，本发明的目的是提供一种低钠氧化铝分解工艺，以低钠氢氧化铝为原料直接焙烧制备低钠高温氧化铝，不使用矿化剂，不会对产品产生二次污染。
本发明的再一目的是提供一种上述分解工艺制得的生产出的低钠氢氧化铝，所述低钠氢氧化铝中的氧化钠含量低至0.09-0.25％。
本发明的技术方案为：
本发明提供一种低钠氧化铝分解工艺，应用拜耳法生产氧化铝，在铝酸钠精液中添加晶种，精液中的铝酸钠分解，使氧化铝呈氢氧化铝析出，将氢氧化铝进行低温焙烧，得到低钠氧化铝；其中，在铝酸钠分解的工艺条件中：首槽固含量为570-670g/cm3，分解首槽温度为65-67℃，精液αk为1.5-1.55。
以上低钠氧化铝分解工艺，调整首槽固含量，提高分解首槽温度和精液αk，值，显著降低了氢氧化铝中的晶格碱，使最终制得的氧化铝中Na2O含量降低并稳定至0.25％以下，大大低于国标规定的0.5％。
另外，分解工艺完成后，可以通多加大平盘洗水量的方式，降低氢氧化铝的附碱含量，进一步降低氧化铝中的Na2O含量。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，所述铝酸钠分解工艺条件中，进一步限定精液Nk为156-164g/l，溶出αk为1.44-1.50，可以使Na2O含量水平更为稳定。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，所述铝酸钠溶液的分解时间≥50h，基于首槽温度的调整，进一步调整整个工艺流程中的分解时间，降低氢氧化铝中的晶格碱。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，确保末槽温度降低至50-51℃，可以在降低氢氧化铝中晶格碱的同时，保证生产工艺的分解率，保证生产的经济效益。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，铝酸钠精液分解的具体步骤为：
(1)将铝酸钠精液与晶种在混合槽中混合，得混合液；
(2)将步骤(1)的混合液依次顺序进入各分解槽后经过滤机过滤后得到滤液和滤后晶种；
(3)所述滤后晶种返回混合槽中重复利用，滤液返回分解槽中重复利用。
原先的生产工艺中，将平盘洗涤过程中最终产生的强滤液和平盘母液(氢氧化铝料浆母液)混合后，直接进入母液槽，和精液换热后进入蒸发系统，平盘加入的洗水仅仅起到洗涤氢氧化铝的作用。现在，基于本申请分解温度、精液αk等参数的调整，为了减少提高分解温度、精液αk对分解率的影响，对工艺流程相应进行技改，将滤液不与平盘母液混合，由原来进蒸发原液改为进分解槽，稀释了分解槽内溶液浓度，既提高了分解率又延缓了分解初期的分解速度，降低了结晶碱含量。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，所述滤液返回分解槽后的加入量占总溶液量的4.5-5.1％时，起到的提高分解率的效果最好。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，所述分解槽具体设置为1号分解首槽，2-3号分解槽，4-15号分解槽和16号分解末槽，1-3号的分解温度为65-67℃，从4号分解槽开始，分解温度依次降低，至16号分解末槽时，分解温度为50-51℃。在此基础之上，将滤液加至6号槽时的分解率增加量最大，加入槽号越靠后，分解率的增加量越小，不利于氧化铝生产经济效益的提高。
生产工艺调整前，板式换热对分解槽降温从5号分解槽开始，基于本申请低钠氧化铝分解工艺的调整，从4号分解槽开始，在4-16号分解槽间均匀分布6台板式换热器降低各分解槽的分解温度。
本发明提供一种低钠氧化铝，由以上任一所述的分解工艺制得，Na2O含量稳定小于0.25％。
根据本发明的低钠氧化铝，所述低钠氧化铝中的吸附碱含量≤0.02％，晶格碱含量≤0.2％。
本发明的有益效果为：
本发明的低钠氧化铝分解工艺，调整首槽固含量，提高分解首槽温度和精液αk值，显著降低了氢氧化铝中的晶格碱，使最终制得的氧化铝中Na2O含量降低并稳定至0.25％以下，甚至0.09％，大大低于国标规定的0.5％，同时，也保证了较高的分解率，提高了氧化铝生产的经济效益。且本申请将低钠氢氧化铝直接焙烧制备低钠高温氧化铝，不使用矿化剂，不会对产品产生二次污染。
上述分解工艺制得的生产出的低钠氢氧化铝，所述低钠氢氧化铝中的氧化钠含量低至0.09-0.25％。本申请制得的低钠氧化铝售价较一般冶金级氧化铝售价高52元/吨，大大提高了生产经济效益。
经本申请的低钠氧化铝生产的高温α氧化铝、板状刚玉和白刚玉等下游产品的硬度、耐磨性和白度等性能有明显改善。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本发明提供一种低钠氧化铝分解工艺，应用拜耳法生产氧化铝，在铝酸钠精液中添加晶种，精液中的铝酸钠分解，使氧化铝呈氢氧化铝析出，将氢氧化铝进行低温焙烧，得到低钠氧化铝；其中，在铝酸钠分解的工艺条件中：限定首槽固含量为570g/cm3，分解首槽温度为67℃，精液αk为1.5，所述铝酸钠溶液的分解时间≥50h。
所述分解槽具体设置为1号分解首槽，2-3号分解槽，4-15号分解槽和16号分解末槽，1-3号的分解温度为65-67℃，从4号分解槽开始，分解温度依次降低。
实施例2
本发明提供一种低钠氧化铝分解工艺，应用拜耳法生产氧化铝，在铝酸钠精液中添加晶种，精液中的铝酸钠分解，使氧化铝呈氢氧化铝析出，将氢氧化铝进行低温焙烧，得到低钠氧化铝；其中，在铝酸钠分解的工艺条件中：限定首槽固含量为670g/cm3，分解首槽温度为65℃，精液αk为1.55，所述铝酸钠溶液的分解时间≥50h。
所述分解槽具体设置为1号分解首槽，2-3号分解槽，4-15号分解槽和16号分解末槽，1-3号的分解温度为65℃左右，从4号分解槽开始，分解温度依次降低，至16号分解末槽时，分解温度为51℃。
实施例3
本发明提供一种低钠氧化铝分解工艺，应用拜耳法生产氧化铝，在铝酸钠精液中添加晶种，精液中的铝酸钠分解，使氧化铝呈氢氧化铝析出，将氢氧化铝进行低温焙烧，得到低钠氧化铝；其中，在铝酸钠分解的工艺条件中：限定首槽固含量为650g/cm3，分解首槽温度为66℃，精液αk为1.52，精液Nk为156g/l，溶出αk为1.50，所述铝酸钠溶液的分解时间≥50h。
所述分解槽具体设置为1号分解首槽，2-3号分解槽，4-15号分解槽和16号分解末槽，1-3号的分解温度为65-66℃，从4号分解槽开始，分解温度依次降低，至16号分解末槽时，分解温度为50℃。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，铝酸钠精液分解的具体步骤为：
(1)将铝酸钠精液与晶种在混合槽中混合，得混合液；
(2)将步骤(1)的混合液依次顺序进入各分解槽后经过滤机过滤后得到滤液和滤后晶种；
(3)所述滤后晶种返回混合槽中重复利用，滤液返回分解槽中重复利用。
实施例4
本发明提供一种低钠氧化铝分解工艺，应用拜耳法生产氧化铝，在铝酸钠精液中添加晶种，精液中的铝酸钠分解，使氧化铝呈氢氧化铝析出，将氢氧化铝进行低温焙烧，得到低钠氧化铝；其中，在铝酸钠分解的工艺条件中：限定首槽固含量为580g/cm3，分解首槽温度为65.5℃，精液αk为1.51，精液Nk为164g/l，溶出αk为1.44，所述铝酸钠溶液的分解时间≥50h。
所述分解槽具体设置为1号分解首槽，2-3号分解槽，4-15号分解槽和16号分解末槽，1-3号的分解温度为65-65.5℃，从4号分解槽开始，分解温度依次降低，至16号分解末槽时，分解温度为50.5℃。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，铝酸钠精液分解的具体步骤为：
(1)将铝酸钠精液与晶种在混合槽中混合，得混合液；
(2)将步骤(1)的混合液依次顺序进入各分解槽后经过滤机过滤后得到滤液和滤后晶种；
(3)所述滤后晶种返回混合槽中重复利用，滤液返回分解槽中重复利用，所述滤液返回分解槽后的加入量占总溶液量的4.5％。
实施例5
本发明提供一种低钠氧化铝分解工艺，应用拜耳法生产氧化铝，在铝酸钠精液中添加晶种，精液中的铝酸钠分解，使氧化铝呈氢氧化铝析出，将氢氧化铝进行低温焙烧，得到低钠氧化铝；其中，在铝酸钠分解的工艺条件中：限定首槽固含量为620g/cm3，分解首槽温度为65-67℃，精液αk为1.2-1.55，精液Nk为158g/l，溶出αk为1.48，所述铝酸钠溶液的分解时间≥50h。
所述分解槽具体设置为1号分解首槽，2-3号分解槽，4-15号分解槽和16号分解末槽，1-3号的分解温度为65-67℃，从4号分解槽开始，分解温度依次降低，至16号分解末槽时，分解温度为50-51℃。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，铝酸钠精液分解的具体步骤为：
(1)将铝酸钠精液与晶种在混合槽中混合，得混合液；
(2)将步骤(1)的混合液依次顺序进入各分解槽后经过滤机过滤后得到滤液和滤后晶种；
(3)所述滤后晶种返回混合槽中重复利用，滤液返回分解槽中重复利用，所述滤液返回分解槽后的加入量占总溶液量的5.1％。
在步骤(3)中，更为具体地，将滤液加至6号槽时的分解率增加量最大，加入槽号越靠后，分解率的增加量越小，不利于氧化铝生产经济效益的提高。如表1所示，控制其他参数相同，滤液加入槽号位置不同时，分解率增加量变化。
表1强滤液加入不同槽中分解率的最终增加量/％
Figure BDA0001778105020000061
实施例6
本发明提供一种低钠氧化铝分解工艺，应用拜耳法生产氧化铝，在铝酸钠精液中添加晶种，精液中的铝酸钠分解，使氧化铝呈氢氧化铝析出，将氢氧化铝进行低温焙烧，得到低钠氧化铝；其中，在铝酸钠分解的工艺条件中：限定首槽固含量为620g/cm3，分解首槽温度为65-67℃，精液αk为1.2-1.55，精液Nk为158g/l，溶出αk为1.48，所述铝酸钠溶液的分解时间≥50h。
所述分解槽具体设置为1号分解首槽，2-3号分解槽，4-15号分解槽和16号分解末槽，1-3号的分解温度为65-67℃，从4号分解槽开始，分解温度依次降低，至16号分解末槽时，分解温度为50-51℃。从4号分解槽开始，在4-16号分解槽间均匀分布6台板式换热器降低各分解槽的分解温度。
根据本发明的低钠氧化铝分解工艺，铝酸钠精液分解的具体步骤为：
(1)将铝酸钠精液与晶种在混合槽中混合，得混合液；
(2)将步骤(1)的混合液依次顺序进入各分解槽后经过滤机过滤后得到滤液和滤后晶种；
(3)所述滤后晶种返回混合槽中重复利用，滤液返回分解槽中重复利用，所述滤液返回分解槽后的加入量占总溶液量的4.81％。
在步骤(3)中，更为具体地，将滤液加至6号槽时的分解率增加量最大，加入槽号越靠后，分解率的增加量越小，不利于氧化铝生产经济效益的提高。
以上所有实施例制得的低钠氧化铝中Na2O含量稳定小于0.25％，其中吸附碱含量≤0.02％，晶格碱含量≤0.2％。
通过采集山东、河南地区部分刚玉生产企业的原料及产品，按照国标对其化学成分、白度及物理性能进行检测，对比以本申请的低钠氧化铝生产刚玉的性能，其结果如表2、3所示。
表2国内外不同氧化铝粉化学指标对比
Figure BDA0001778105020000071
表3国内外不同氧化铝粉对刚玉物理性能指标的影响
Figure BDA0001778105020000081
由表2和表3可以看出，本申请的氧化铝粉制得的刚玉化学成分中Si、Na含量显著降低，白度高，物理性能优异。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种低钠氧化铝分解工艺，应用拜耳法生产氧化铝，在铝酸钠精液中添加晶种，精液中的铝酸钠分解，使氧化铝呈氢氧化铝析出，将氢氧化铝进行低温焙烧，得到低钠氧化铝，其特征在于，铝酸钠精液分解的具体步骤为：
（1）将铝酸钠精液与晶种在混合槽中混合，得混合液；
（2）将步骤（1）的混合液依次顺序进入各分解槽后经过滤机过滤后得到滤液和滤后晶种，所述分解槽具体设置为1号分解首槽，2-3号分解槽，4-15号分解槽和16号分解末槽，1-3号的分解温度为65-67℃，从4号分解槽开始，分解温度依次降低，至16号分解末槽时，分解温度为50-51℃，从4号分解槽开始，在4-16号分解槽间均匀分布6-8台板式换热器降低各分解槽的分解温度；
（3）所述滤后晶种返回混合槽中重复利用，滤液返回分解槽中重复利用，所述滤液返回分解槽后的加入量占总溶液量的4.5-5.1%；
铝酸钠分解的工艺条件中：首槽固含量为570-670g/cm3，分解首槽温度为65-67℃，末槽温度为50-51℃，精液αk为1.5-1.55，精液Nk为156-164g/L，溶出αk为1.44-1.50，铝酸钠溶液的分解时间≥50h；
由所述工艺制得的低钠氧化铝中Na2O含量稳定为0.09％，吸附碱含量≤0.02％，晶格碱含量≤0.2％。
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