专利名称：一种烧结法生产砂状氧化铝的方法
所属技术领域一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，涉及一种以铝土矿为原料生产氧化铝的工艺，特别是涉及以一水型铝土矿为原料，采用拜尔-烧结混联联合法或烧结法碳酸化分解生产砂状氧化铝的工艺改进。
背景技术：
前，氧化铝的生产工艺主要有纯拜尔法、拜尔-烧结混联联合法或烧结法。国外采用三水铝石为原料的纯拜尔法生产的冶金级氧化铝基本上是砂状，采用的分解工艺主要是拜尔法种子分解。我国氧化铝生产多以一水型铝土矿为原料采用混联法或烧结法，氧化铝产品粒度细，基本上是中间状。随着铝工业的发展，电解铝行业越来越重视生产条件的改善和环境保护，对氧化铝的质量提出了更为严格的要求。氧化铝厂必须有效提高产品质量，才能满足市场的需求。砂状氧化铝具有良好的溶解性能、吸附性能、低尘化性能和储运性能，已成为当今国内外电解铝厂的理想原料。
碳分生产氧化铝是我国采用烧结法生产氧化铝分解的主要方法。国外除前苏联的霞石烧结法和铝土矿烧结法等个别厂家使用碳分生产氧化铝外，其它联合法厂则是将烧结法精液与拜尔法精液混合采用种分生产氧化铝。烧结法碳分由于所用精液温度较高(90℃以上)，分解时间较短，分解过程以控制最终分解率来保证产品氧化铝中主要杂质二氧化硅等化学指标须符合要求，生产的氧化铝粒度细，多为中间状产品，其主要的物理指标劣于砂状氧化铝。
发明内容
本发明是针对上述已有技术在生产氧化铝过程中存在的不足，提出一种采用烧结法生产砂状氧化铝的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，其特征在于首先将采用常规烧结法制备的浓度为Al2O3浓度90～180g/l、αk1.40～1.70的精液温度降至60℃-90℃，在通入CO2的同时加入晶种比为0.05-0.30的氢氧化铝晶种进行碳酸化分解，分解时间3-8小时，控制分解过程接近均匀的分解速率，分解合格的料浆经过滤、洗涤后以常规工艺制备氧化铝。
本发明的一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，其特征在于碳酸化分解所加晶种是采用常规的烧结法精液在90℃-95℃温度下，快速均匀通入CO2气体分解1.5～3小时制备的。
本发明的一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，其特征在于将碳分分解后的料浆通过旋流器进行分级，旋流器底流粗颗粒料浆作产品氢氧化铝，再按常规方法制备氧化铝；旋流器溢流细颗粒料浆经沉降浓缩后作为本发明的碳分过程晶种。
本发明的一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，碳酸化分解所加晶种可选择两种方式制备。其一是特制晶种将常规的烧结法精液在90℃-95℃温度下，快速均匀地通入浓度为30％～38％的CO2气，分解时间1.5～3小时，分解浆液经沉降浓缩后作为晶种；其二是循环晶种将加种碳分后的分解浆液通过旋流器分级，溢流细颗粒料浆经沉降浓缩后作为晶种。将碳分分解后的料浆通过旋流器进行分级，底流粗颗粒料浆经过滤洗涤后作为成品氢氧化铝进行常规焙烧制备氧化铝；溢流细颗粒料浆可作为碳分过程的循环晶种。
由于烧结法碳分过程实质上是铝酸钠溶液的碳酸化分解的一个气、液、固三相参加的复杂反应。它包括二氧化碳为铝酸钠溶液吸收以及二者间的化学反应和氢氧化铝的结晶析出等过程。在碳分过程中特别是后期还伴随着二氧化硅的析出。由于连续碳分通入二氧化碳气体，使溶液始终维持较大的过饱和度，所以碳分过程的速度远远快于种分过程。其主要反应为
在碳酸化分解过程中，随着CO2气的通入，由于羟基离子同二氧化碳反应使溶液的PH值降低，而氢氧化铝并不随着溶液的苛性比的降低而相应析出，因为在不加晶种的条件下，铝酸钠溶液与氢氧化铝间的界面张力达1.25N/m，分解时产生的氢氧化铝新相将成为晶核，其比表面能较大，分解过程实际提供不了这么大的表面能，氢氧化铝晶核难以自发生成。因此，从开始通入CO2中和苛性碱到氢氧化铝的析出有一个诱导期，诱导期在0.5～0.7 5小时，当CO2继续通入，苛性比下降到一定程度时，溶液处于极不稳定状态，氢氧化铝猛烈从溶液中析出，形成自动催化过程，分解反应才能较快进行。由于分解时间短产品氧化铝粒度较细，强度也较差。本发明的方法采用加入晶种碳分的方式抑制了溶液αk的急剧下降，有效地消除了诱导期。
由于目前工业碳分的初期分解率控制一般在45～50％、有时甚至高达55％，分解时间也短而且未加晶种，因此产出的Al(OH)3晶体发育不完善，颗粒的微观结构主要是晶柱的发散状径向堆积结构、晶柱间细晶粒粘结较少或不牢靠，颗粒外形也很不规则，生成颗粒强度差，很易在焙烧和气相输送中破损起尘。
本发明的方法，采用特制晶种或循环晶种作为碳分过程中的晶种；采用精液降温控制适宜的分解原液温度进行加种碳分；采用分解初期添加比例为0.05～0.30的晶种；并保证足够长的分解时间及控制均匀的分解速率，产品氧化铝质量达到砂状指标要求，其主要物理指标粒度-45μm＜10％，磨损指数(AI％)＜16％。与目前的碳分产品比较，本方法生产的产品粒度分布范围窄、强度高，能大幅度减少气态悬浮炉焙烧时的破损、改善电解使用性能，具有可靠性和先进性，而且综合经济效益较好。
附图为本发明方法的工艺流程原理图。
具体实施例方式
一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，首先采用常规的烧结法精液在90℃-95℃温度下，快速均匀通入CO2气体制备晶种。将烧结法深度脱硅精液(A/S≥600)温度90℃～95℃，均匀、快速通入浓度为30％-40％的CO2气分解1.5～3小时，最终分解率控制在50％-90％，分解浆液经沉降浓缩后作为晶种。
将采用常规烧结法制备的浓度为Al2O3浓度90～180g/l、αk1.40～1.70的精液温度降至60℃-90℃，在通入CO2的同时加入晶种比为0.05-0.30晶种进行碳酸分解，控制均匀的分解速率，分解3-8小时后，将碳分分解后的料浆通过旋流器进行分级，底流粗颗粒料浆经过滤洗涤后作为产品氢氧化铝按常规方法制备氧化铝；溢流细颗粒料浆经浓缩沉降后作为下一个分解过程的晶种。
下面结合实例对本发明的方法作进一步说明。
实施例1特制晶种烧结法精液(A/S＝600)温度90℃，快速通入浓度为36％的CO2气均匀分解1.5小时，分解率为58％，分解浆液经沉降浓缩后作为晶种。
实施例2特制晶种烧结法精液(A/S＝720)温度95℃，快速通入浓度为36％的CO2气均匀分解3小时，分解率为85％，分解浆液经沉降浓缩后作为晶种。
实施例3特制晶种烧结法精液(A/S＝1050)温度93℃，快速通入浓度为35％的CO2气均匀分解2小时，分解率为75％，分解浆液经沉降浓缩后作为晶种。
实施例4烧结法精液Al2O3浓度为180g/l、A/S为880，αk为1.42，将该精液降温至75℃，加入碳分槽，在通入浓度为35％CO2气的同时加入种子比为0.10的特制晶种进行加种碳酸化分解，分解时间4小时，分解过程控制均匀的分解速率，总分解率为92％。分解合格料浆经过旋流器分级，溢流经浓缩沉降制备循环晶种，作为下一个分解过程的晶种。底流经过滤洗涤后得到成品氢氧化铝，经1200℃焙烧制得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为粒度-45μm＝7.8％、磨损指数(AI)＝14.5％，化学指标符合冶金级氧化铝二级品要求。
实施例5烧结法精液Al2O3浓度为160g/l、A/S为750、αk为1.51，将精液降温至90℃加入碳分槽，同时加入晶种比为0.05的例4制备的循环晶种，通入浓度为35％的CO2气进行加种碳酸化分解；分解时间8小时，控制均匀的分解速率，总分解率为89％。产出的氢氧化铝经1200℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为粒度-45μm＝3.4％、磨损指数(AI)＝11.8％，化学指标符合冶金级氧化铝二级品指标。
实施例6烧结法精液Al2O3浓度为90g/l、A/S为1050、αk为1.55，将该精液降温至68℃加入碳分槽，加入晶种比为0.15的特制晶种，通入浓度为38％的CO2气进行加种碳酸化分解，分解时间6小时，控制均匀的分解速率，最终的分解率为92％。产出的氢氧化铝经1150℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为粒度-45μm＝5.2％、磨损指数(AI)＝12.1％，化学指标符合冶金级氧化铝二级品要求。
实施例7烧结法精液Al2O3浓度为100g/l、A/S为800、αk为1.52，将该精液降温至75℃加入碳分槽，加入晶种比为0.20的循环晶种，通入浓度为36％的CO2气进行加种碳酸化分解；分解时间5小时，控制各时间段呈均匀的分解速率，最终的分解率为89％。产出的氢氧化铝经1150℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为粒度-45μm＝5.4％、磨损指数(AI)＝7.8％，化学指标符合冶金级氧化铝二级品指标。
实施例8烧结法精液Al2O3浓度为105g/l、A/S为800、αk为1.50，该精液温度降至60℃加入碳分槽，加入晶种比为0.12的特制晶种后通入浓度为38％的CO2气进行加种碳酸化分解；分解时间5小时，控制均匀的分解速率，最终的分解率为90％。产出的氢氧化铝经1150℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为粒度-45μm＝5.2％、磨损指数(AI)＝15.7％，化学指标符合冶金级氧化铝二级品要求。
实施例9烧结法精液Al2O3浓度为110g/l、A/S为750、αk为1.52，精液降温至80℃加入碳分槽，加入晶种比为0.23的循环晶种后通入浓度为33％的CO2气进行加种碳酸化分解；分解时间6小时，控制均匀的分解速率，最终的分解率为91％。产出的氢氧化铝经1200℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为粒度-45μm＝5.5％、磨损指数(AI)＝12.0％，化学指标符合冶金级氧化铝三级品要求。
实施例10烧结法精液Al2O3浓度为105g/l、A/S为600、αk为1.48，将该精液降温至70℃加入碳分槽，加入晶种比为0.28的循环晶种后通入浓度为35％的CO2气进行加种碳酸化分解；分解时间3小时，控制均匀的分解速率，最终的分解率为91％。产出的氢氧化铝经1200℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为粒度-45μm＝6.0％、磨损指数(AI)＝18.8％，化学指标符合冶金级氧化铝三级品要求。
实施例11烧结法精液Al2O3浓度为105g/l、A/S为800、αk为1.50，将该精液降温至75℃加入碳分槽，加入晶种比为0.30的特制晶种后通入浓度为38％的CO2气进行加种碳酸化分解；分解时间4小时，控制各时间段呈均匀的分解速率，最终的分解率为91％。产出的氢氧化铝经1150℃焙烧得成品氧化铝。该氧化铝检测指标为粒度-45μm＝10.8％、磨损指数(AI)＝17.0％，化学指标符合冶金级氧化铝二级品要求。
权利要求
1.一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，其特征在于首先将采用常规烧结法制备的Al2O3浓度为90～180g/l、αk1.40～1.70的精液温度降至60℃-90℃，在通入CO2的同时加入晶种比为0.05-0.30晶种进行碳酸化分解，控制均匀的分解速率，累计分解时间为3-8小时，分解合格料浆经过滤、洗涤后以常规工艺制备氧化铝。
2.根据权利要求1所述的一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，其特征在于碳酸化分解所加晶种是采用常规的烧结法精液在90℃-95℃温度下，快速均匀通入CO2气体分解1.5～3小时制备的。
3.根据权利要求1所述的一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，其特征在于将碳分分解后的料浆通过旋流器进行分级，旋流器底流粗颗粒料浆作产品氢氧化铝，再按常规方法制备氧化铝；旋流器溢流细颗粒料浆经沉降浓缩后作为本发明的碳分过程晶种。
全文摘要
一种烧结法生产砂状氧化铝的方法，涉及一种采用拜尔－烧结混联联合法或烧结法碳酸化分解生产砂状氧化铝的工艺改进。其特征在于首先将采用常规烧结法制备的Al
文档编号C01F7/04GK1485274SQ0315624
公开日2004年3月31日 申请日期2003年9月2日 优先权日2003年9月2日
发明者郭声琨, 熊维平, 顾松青, 孙兆学, 丁安平, 杨志民, 李少康, 张吉龙, 梁春来, 王春生, 赵清杰, 李光柱, 赵培生, 孟杰, 景卫兵, 吕鲜翠 申请人:中国铝业股份有限公司