CN109574053B - 氧化铝厂专用结晶助剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氧化铝生产技术领域，具体涉及一种氧化铝厂专用结晶助剂及其制备方法。本发明所述的氧化铝厂专用结晶助剂，包括以下质量份数的原料：30‑35份油酸，5‑10份司盘60，25‑30份聚乙二醇双油酸酯，10‑15份烷基酚聚氧乙烯醚，5‑10份二甲基硅油，15‑20份仲烷基磺酸钠。本发明的结晶助剂，适用性强，既能用于进口矿石也能用于国内矿石，质量稳定，有效提高了氢氧化铝细颗粒的附聚，氢氧化铝颗粒密实，同时具有一定消泡效果，性能与国外同类产品相近，价格低于同类产品，适用性更强，性价比更突出；本发明还提供其制备方法。

Description

氧化铝厂专用结晶助剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及氧化铝生产技术领域，具体涉及一种氧化铝厂专用结晶助剂及其制备方法。
背景技术
铝土矿按其含有的氧化铝水合物的类型可分为：三水铝石型铝土矿、一水软铝石型铝土矿、一水硬铝石型铝土矿和混合型铝土矿。我国铝土矿资源丰富、储量大，高铝、高硅、低铁，硅铝比较低，中低品铝土矿居多，多数铝土矿是一水硬铝石型铝土矿；而国外多为三水铝石型铝土矿。
在氧化铝生产中，铝酸钠溶液的精种分解是非常复杂的过程，为了提高氢氧化铝的粒度和强度，添加结晶助剂是很有效的方法。现在国内大多数氧化铝厂都用国外的结晶助剂产品，价格较高，且我国多数是难溶解的一水硬铝石型铝石矿，故现在急需能适用于国内矿石的结晶助剂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氧化铝厂专用结晶助剂，适用性强，既能用于进口矿石也能用于国内矿石，质量稳定，有效提高了氢氧化铝细颗粒的附聚，氢氧化铝颗粒密实，同时具有一定消泡效果，性能与国外同类产品相近，价格低于同类产品，适用性更强，性价比更突出；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的氧化铝厂专用结晶助剂，包括以下质量份数的原料：
Figure BDA0001954863790000011
聚乙二醇双油酸酯中聚乙二醇的分子量为200-300。
二甲基硅油的相对分子量为1000-2000。
结晶助剂用于氧化铝生产的分解工序，加药量为10-25ppm。
其中，油酸的分子结构中含有一个碳碳双键的不饱和脂肪酸，带极性的脂肪酸分子吸附在氢氧化铝精种颗粒表面，形成定向排列的吸附层，促进溶液中氢氧化铝的析出。聚乙二醇双油酸酯具有很好的分散作用，促进结晶助剂很好的分散在氢氧化铝精液中，最大限度与氢氧化铝小颗粒接触，促进氢氧化铝小颗粒的附聚。烷基酚聚氧乙烯醚具有良好的润湿、扩散、增溶性能，可以有效增加氢氧化铝小颗粒的黏附，减少氢氧化铝细颗粒。仲烷基磺酸钠是一种阴离子型表面活性剂，可以有效改变氢氧化铝颗粒表面的电荷分布，促使临界晶核直径降低，增加氢氧化铝的析出，提高氢氧化铝的分解率。二甲基硅油具有很好的消泡作用，与上述成分复配后能有效减少分解槽的结疤。司盘60具有很强的乳化、分散、润滑性能，也是良好的稳定剂，可以增强助剂的稳定性，同时促进助剂很好的分散到氢氧化铝精液，更好发挥性能。
油酸、聚乙二醇双油酸酯、仲烷基磺酸钠作为结晶助剂的主要成分，发挥了主体作用，同时其他成分也是必不可少的，各个组分有协同、增效作用，几种复配后，才能达到最优性能，去掉或者替换任一组分，产品的性能都会很明显的降低。
本发明所述的氧化铝厂专用结晶助剂的制备方法，包括以下步骤：
先将油酸、聚乙二醇双油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、司盘60加入反应釜，启动搅拌，升温到45-50℃，初次搅拌，搅拌时间为20-30min，搅拌速度为60-70r/min；再将二甲基硅油加入反应釜，再次搅拌，搅拌时间为50-60min，搅拌速度为200-250r/min；然后降至室温，即得氧化铝厂专用结晶助剂，为淡黄色透明液体。
选用上述投加顺序，生产得到的产品外观澄清，放置后长时间(一年以上)不分层，性能更稳定。如果改变上述投加顺序，得到产品很容易浑浊或者放置后短时间就分层，效果不稳定，使用时加药量也会增大。
本产品外观澄清，粘度低，现场使用时，在氢氧化铝精液进入精种槽或者分解首槽前10m左右的位置输送管道上加入，确保结晶助剂与氢氧化铝精液充分混合，加药量为10-25ppm。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明的结晶助剂适用性强，既能用于进口矿石也能用于国内矿石，质量稳定，有效提高了氢氧化铝细颗粒的附聚，氢氧化铝颗粒密实，同时具有一定消泡效果，性能与国外同类产品相近，价格低于同类产品，适用性更强，性价比更突出。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此，该领域专业人员对本发明技术方案所作的改变，均应属于本发明的保护范围内。
实施例1
结晶助剂的原料及其质量份数如下：
Figure BDA0001954863790000031
先将油酸、聚乙二醇双油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、司盘60加入反应釜，启动搅拌，升温到50℃，初次搅拌，搅拌时间为30min，搅拌速度为70r/min；再将二甲基硅油加入反应釜，再次搅拌，搅拌时间为60min，搅拌速度为250r/min；然后降至室温，即得氧化铝厂专用结晶助剂，为淡黄色透明液体。
实施例2
结晶助剂的原料及其质量份数如下：
Figure BDA0001954863790000032
先将油酸、聚乙二醇双油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、司盘60加入反应釜，启动搅拌，升温到45℃，初次搅拌，搅拌时间为20min，搅拌速度为60r/min；再将二甲基硅油加入反应釜，再次搅拌，搅拌时间为50min，搅拌速度为200r/min；然后降至室温，即得氧化铝厂专用结晶助剂，为淡黄色透明液体。
实施例3
结晶助剂的原料及其质量份数如下：
Figure BDA0001954863790000041
先将油酸、聚乙二醇双油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、司盘60加入反应釜，启动搅拌，升温到50℃，初次搅拌，搅拌时间为25min，搅拌速度为65r/min；再将二甲基硅油加入反应釜，再次搅拌，搅拌时间为55min，搅拌速度为220r/min；然后降至室温，即得氧化铝厂专用结晶助剂，为淡黄色透明液体。
对比例1
市售产品：纳尔科结晶助剂Nalco7837-1。
对比例2
市售产品：氰特结晶助剂CYTEC178。
对比例3
本对比例与实施例1相比，不同点仅在于未使用油酸。
对比例4
本对比例与实施例1相比，不同点仅在于未使用聚乙二醇双油酸酯。
对比例5
本对比例与实施例1相比，不同点仅在于未使用仲烷基磺酸钠。
对比例6
本对比例与实施例1相比，不同点仅在于将烷基酚聚氧乙烯醚替换为十三醇聚氧乙烯醚。
将实施例1-3和对比例1-6制备的产品进行性能测试，测试方法如下：
根据现场的生产条件，模拟分解流程，因不同铝厂的工艺及生产条件有所不同，现以河南某铝厂为例，根据现场的分解生产条件，设计试验条件。
取现场的氢氧化铝精液，精种从分解立盘取样，分解温度从64℃-46℃，匀速降温，分解时间47小时，搅拌速度为260r/min，精种量为750g/L，结晶助剂加药量为20ppm。试验开始后，先保温7小时，然后每3小时降温2℃，经过27小时降温至46℃，继续保温13小时后，试验结束。取样处理后，用库尔特激光粒度仪检测氢氧化铝的粒度，通常以晶种成核频率F3.55μ及晶种粒度分布-44μ做为参考依据；并观察容器结疤情况。同样的分解条件下，F3.55μ及-44μ数值越低，说明氢氧化铝附聚粒度越大，成核越好。
具体试验结果如表1所示：
表1实施例1-3和对比例1-6制备的产品性能测试结果
Figure BDA0001954863790000051
应用案例1
贵州某铝厂，生产采用当地矿石，为一水硬铝石型铝石矿。该厂一直使用纳尔科结晶助剂Nalco7837-1，产品的粒度较好，但是结晶助剂价格较高。为了降低生产成本，选用本发明产品做工业试验。现场有两组生产线，其中一组使用本发明的结晶助剂，另一组继续使用纳尔科的产品，进行对比试验，试验周期为三个月。结晶助剂加药量根据生产需要调整，氢氧化铝精液及生产条件相同。工业试验条件为：精液流量800m3/h，分解温度从58℃-43℃，匀速降温，分解时间45h，搅拌速度为260r/min，分解固含量为750g/L。试验结果如表2所示：
表2本发明结晶助剂与纳尔科结晶助剂Nalco7837-1的试验结果对比表
项目 本发明结晶助剂 纳尔科结晶助剂Nalco7837-1
平均加药量/ppm 14.5 15.1
F3.55μ(×10<sup>5</sup>) 2.69 2.72
-44μ(％) 12.69 12.78
从表2可以看到，本发明的结晶助剂与纳尔科结晶助剂Nalco7837-1相比，本发明的结晶助剂加药量少，且晶种成核频率F3.55μ及晶种粒度分布-44μ略低，三个月试验期后，对种分槽进行除疤清洗，二者的结疤量相当，均较易清洗。根据试验情况，本发明的结晶助剂综合性能优于纳尔科的同类产品，同时价格更低，性价比突出。
应用案例2
山东某铝厂，生产采用进口矿石，为三水铝石型铝土矿。该厂一直采用氰特结晶助剂CYTEC178，产品的粒度较好，但是价格较高。为了降低生产成本，选用本发明产品做工业试验。现场选用一组生产线先使用氰特结晶助剂CYTEC178生产3个月，再更换本发明的结晶助剂生产3个月。工业试验条件为：精液流量700m3/h，分解温度从76℃-60℃，附聚时间10h，匀速降温，分解时间35h，搅拌速度为260r/min，分解固含量为700g/L。试验结果如表3所示：
表3本发明结晶助剂与氰特结晶助剂CYTEC178的试验结果对比表
项目 本发明结晶助剂 氰特结晶助剂CYTEC178
平均加药量/ppm 21.9 21.3
F3.55μ(×10<sup>5</sup>) 3.34 3.58
-44μ(％) 13.77 14.06
从表3可以看到，本发明的结晶助剂与氰特结晶助剂CYTEC178相比，平均加药量略高，但晶种成核频率F3.55μ及晶种粒度分布-44μ略低，两次试验结束后均对种分槽进行除疤清洗，使用本发明的结晶助剂试验期内种分槽结疤量较少，且较易清洗，使用氰特结晶助剂CYTEC178试验期内种分槽结疤量稍多一些，且不易清洗。根据试验情况，本发明的结晶助剂综合性能优于氰特的同类产品，同时价格更低，性价比突出。

Claims (7)

1.一种氧化铝厂专用结晶助剂，其特征在于：包括以下质量份数的原料：
Figure FDA0001954863780000011
2.根据权利要求1所述的氧化铝厂专用结晶助剂，其特征在于：聚乙二醇双油酸酯中聚乙二醇的分子量为200-300。
3.根据权利要求1所述的氧化铝厂专用结晶助剂，其特征在于：二甲基硅油的相对分子量为1000-2000。
4.根据权利要求1所述的氧化铝厂专用结晶助剂，其特征在于：结晶助剂用于氧化铝生产的分解工序，加药量为10-25ppm。
5.一种权利要求1-4任一项所述的氧化铝厂专用结晶助剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
先将油酸、聚乙二醇双油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、司盘60加入反应釜，升温到45-50℃，初次搅拌；再将二甲基硅油加入反应釜，再次搅拌，然后降至室温，即得氧化铝厂专用结晶助剂。
6.根据权利要求5所述的氧化铝厂专用结晶助剂的制备方法，其特征在于：初次搅拌时间为20-30min，搅拌速度为60-70r/min。
7.根据权利要求5所述的氧化铝厂专用结晶助剂的制备方法，其特征在于：再次搅拌时间为50-60min，搅拌速度为200-250r/min。
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