[发明专利]过饱和铝酸钠溶液晶种分解生产氢氧化铝的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产氧化铝的工艺方法，特别是一种过饱和铝酸钠溶液晶种分解生产氢氧化铝的工艺方法，属于冶金技术领域。

背景技术

拜耳法生产氧化铝具有流程简单、作业方便、产品质量高的特点。目前全世界生产的氧化铝90％以上是用拜耳法生产的。在拜耳法生产氧化铝的过程中，过饱和铝酸钠溶液添加晶种进行分解反应是重要的工序之一，通常称为“晶种分解工序”，简称“种分工序”，是在过饱和铝酸钠溶液中添加大量的氢氧化铝作为晶种，进行氢氧化铝晶体的诱导结晶和长大，使过饱和铝酸钠溶液分解，分解反应持续35～75h后得到的氢氧化铝浆料，进行液固分离并按颗粒大小进行分级，分解后所得的粗颗粒氢氧化铝经洗涤、脱水后即获得氧化铝产品；细颗粒的氢氧化铝返回分解流程继续用做晶种。因此，晶种分解是控制氧化铝产品技术经济指标的关键工序之一。过饱和铝酸钠溶液晶种分解工序中所采用的设备称为“晶种分解槽”，简称“种分槽或分解槽”，生产过程通常是由几个至十几个种分槽串联在一起进行。

长期以来，在铝酸钠溶液晶种分解工序中，一直采用的是在每个种分槽内整体搅动浆液，即全混流的分解工艺方法。目前普遍应用的是空气全混搅拌分解和机械全混搅拌分解两种方式。采用空气全混搅拌方式的种分槽结构简洁、制造成本低，维护费用少，然而，该方式也存在一些不足之处：a)动力消耗大。由于种分槽槽体高度一般在30米左右，浆液静压很大，因此为满足全混搅拌所需压缩空气的消耗动力也较大。b)种分槽内容易产生结疤，特别槽顶结疤严重，脱落后易堵塞出料管，造成沉槽重大生产事故。c)易产生浆液“短路”、“返混”现象，使刚进入种分槽的低分子比浆液的分解动力下降。d)用空气搅拌时精液吸收其中的CO₂使部分苛性碱变为碳酸碱，不利于晶种分解。机械全混搅拌分解方式是在种分槽中竖立设置一个带有多层特殊设计桨叶的机械搅拌装置不间断地进行搅拌。这种强力搅拌虽然可以防止结晶体在分解槽底部沉淀堆积，但铝酸钠溶液流场内产生的剪切力一方面会使氢氧化铝结晶长大过程遭到破坏，造成已结晶长大的氢氧化铝颗粒被破碎、磨蚀、细化，使产品质量下降，不利于砂状氧化铝产品的产出。另外，由于分解槽体积庞大、机械搅拌装置也长达几十米，搅拌负荷较大，因此不仅对搅拌系统的搅拌轴、搅拌桨叶等构件的制造要求较高，而且能耗也较大，制造安装成本昂贵，运行维护费用高。一台直径14米、高35米的种分槽需配置一台75千瓦的搅拌电机和变速箱，成本比较昂贵；而且电机连续运转，不停产、不停止，需要消耗大量电能。多年的生产实践证明，不论是空气全混搅拌还是机械全混搅拌，都会造成上、下层液体之间相互混杂(俗称“短路”)，降低了输送到种分槽内的铝酸钠溶液过饱和度，使反应效率下降；同时强烈的全混流搅动也造成了产品粒度下降。法国皮奇尼铝公司在1985年发明了“无搅拌情况下分解铝酸钠溶液制造氧化铝的方法和设备”(CN85108251A或US4666687)，其采用完全取消搅拌的方法实现了节能，同时减弱了结疤现象，但该发明只适用于圆柱-圆锥形的小型种分槽(1500M³左右)，无法用于大型的平形底、圆弧形底或其他种分槽，而且对铝酸钠溶液的固含也限制在600-700g/l以内，浆料流速也有特别要求，因此，其适用范围受到很大的局限，根本无法满足当前晶种分解技术发展对大容量(4000M³以上)、高固含(800-1000g/l)分解装备的要求，并且由于该发明完全取消了搅拌，在种分槽的底部易产生大量积料，引发沉槽事故，中断生产流程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种节能降耗效果好、分解产出率高、产品质量好的过饱和铝酸钠溶液晶种分解生产氢氧化铝的工艺方法，从而克服上述现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种过饱和铝酸钠溶液晶种分解生产氢氧化铝的工艺方法。该工艺方法仅在晶种分解槽的底部进行局部搅动，搅动强度以晶种分解槽底部的氢氧化铝颗粒能保持悬浮状态为准，以促进晶种分解槽底部高固含、高分子比铝酸钠溶液的扩散传质，并使晶种分解槽底部的氢氧化铝颗粒不产生沉积。

上述的过饱和铝酸钠溶液晶种分解生产氢氧化铝的工艺方法中，所述的在晶种分解槽底部进行局部搅动可以是采用空气在晶种分解槽的底部进行局部搅动，或者是采用机械装置在晶种分解槽的底部进行局部搅动。但不限于空气搅动、机械搅动等，其目的是让沉降下来的氢氧化铝固体颗粒悬浮起来以及加强对反应后期高分子比浆料的扩散传质和不沉积。