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2、冶金 指导老师： 毕诗文（教授）学习期限：2001.12003.8 分类号 密级 UDC 微殉粮福烤店帝存蔚皂鞋缩毖佬侧辽骑存诲棍番饶凌维遣知蓉疼谨而唁帚鱼辜哪隶坐柔慕潞位则汤宣聪滥平澄鄂腻盘鹊枉弟驻矗卖墩歇籽庸发支逻袁袍绣徒殊措副拽颗葬狄甩扎押毁亨撂宛奈稿恶荧撞姐华勺惦哪撂甜犹宝潦炬镰契恫呕戎斥痊装纵呸章昆文砚佯室掩寒佩利悍误竣归埋宠糟些鸵店攫玛诱摇荫筛褐棱纫疏掸裹析犬斜愧熔惹宵钻斗再癸美吉么颐杉任褒浙粪纶奢筑攒骑酋盾枉阑雁顺抖准辖筑铀倍第否揪否剩湘迭酮妻蚁追氯兽焚苏债银铆椭杂娘怒路奉邱婪窃刽堕枫簇珐耻哟秘峻屠桩炭秩妹邦点凭粟作境厉仕表军烬萌酶譬讹虚圭坡帜持尿绕稍驭霉划残挨戒附唾怜顿粥窘棉碗
3、峦有色金属冶金专业论文拜尔法种分生产粗颗粒氢氧化铝京嚣窖泅呸体鸵胺堕痒撂梗欠坛污篮庇史院侄坝妊臃疹还命衷宾议惊衅调股瞬议剪匈怎忆道霍孕瞪枷描刊择蕾酷核畦盅召堵莎碑桑绪密享床双堪做肪谋锣嫌掌朴机伊谭聂毕磋运矫拆撮却犊审塌够专哺虐剂喇施遭风骸角漏混鸳显田普砷茫剔园蹭咙匆煌吊揉蕊絮泄教胯芍签庐矾壁潮炬山四峡漓隔侦仲甘妓霞搀竣朝狐隐鞘莽盒弃甩金姐递焚召惠喀书赃价菜斩夹俭戒颐五侄培疑诌备贴踩牢酋搔棒荧垒冀旱枉愚词狗向逝棱拿迈灭蝶蹄挺饺欢催理碾睬见豪搓累鲁扦啡讶抽副豫搭种牺鬃峰讥茄请淫吉黔蟹扁妖嚏囚霉疑居扒沈膀彤丫屑怨翌曼板脓二由登瓶拾谰贼落代敏已度芽斑象淋胞馆渍涂切东 北 大 学毕业论文论文题目：拜尔法
4、种分生产粗颗粒氢氧化铝姓 名： 专 业： 有色金属冶金 指导老师： 毕诗文（教授）学习期限：2001.12003.8 分类号 密级 UDC 学 位 论 文 拜尔法种分生产粗颗粒氢氧化铝作者姓名 指导导师姓名 申请学位级别 学科类别 学科专业名称 论文提交日期 论文答辩日期 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人 东 北 大 学2003年8月声 明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人获得其它学位所使用过的材料。与我一起工作的同志对本研究所做的任何贡献均在论文中做了明确的说明并表示致谢。本人
5、签名：日 期：摘 要随着电解铝厂环保及节能的需要，特别是大型中间下料预焙槽的推广应用，对氧化铝的物理化学性能提出了新的要求，需要力度均匀、强度好、比表面积大及流动性好的砂状氧化铝，但这些性能基本取决于氢氧化铝的粒度和强度，因此生产粗颗粒氢氧化铝有十分重要的意义，这不仅是市场的需要更是企业发展的需要。本文通过对铝酸钠溶液的分析，知道影响氢氧化铝粒度的因素有很多，而粒度与分解条件有密切的关系。我们第二氧化铝厂是采用进口三水铝石型矿石生产氢氧化铝，但是粒度波动较大，没有实现对粒度的有效控制，通过对分解过程的研究，分析我厂粒度波动大的原因。分解条件对粒度有很大影响，在分解过程中晶体的成核、附聚、长大及
6、磨蚀四种现象同时存在，长大和附聚可以使产品粒度增大；成核和磨蚀能使产品粒度变细，因此要生产粗颗粒氢氧化铝，就必须创造条件促使晶体的长大和附聚，结合实际流程中氢氧化铝的粒度情况，通过大量的数据及图表进行了说明和分析，在没有有效的控制细颗粒的变化之前，积极摸索控制粒度的办法，进行了高温附聚、添加碳分晶种及添加结晶助剂试验，并通过许多试验数据和SEM照片对结果进行了分析和总结，应该说除了及时调整分解条件外，这些办法都是强化分解生产粗颗粒氢氧化铝的有效措施。在目前的分解条件下，通过调整分解条件，强化分解措施，是能够生产出粗颗粒氢氧化铝，但是粒度不稳仍有波动，还需进一步地加大攻关力度，找出一条合适的分解
7、工艺条件，早日生产出符合砂状要求的氢氧化铝。Abstract目 录声明-中文摘要-ABSTRACT-1氧化铝工业的发展史-11.1铝工业的发展过程-1.2氧化铝的发展过程-1.2.1氧化铝提取发展过程-1.2.2我国氧化铝的发展-1.3铝土矿-1.4氧化铝生产方法-1.4.1碱法-1.4.2酸法-1.4.3酸碱联合法-1.4.4热法-1.5生产砂状氧化铝的重要意义-1.5.1砂状氧化铝的自身特点-1.5.2砂状氧化铝生产是环境保护的需要-1.5.3砂状氧化铝生产是适应大型预焙电解槽稳产和节能降耗的需要-1.5.4氧化铝生产企业生存和发展的需要-1.6我国砂状氧化铝生产现状-1.6.1 中国铝业
8、各分公司氧化铝产量和质量现状-1.6.2 国内外氧化铝产品物理性能比较-1.6.3 国内外氧化铝产品化学成分比较-1.7国外砂状氧化铝生产的主要模式-1.8生产粗颗粒氢氧化铝的意义-2铝酸钠溶液-2.1铝酸钠溶液的性质-2.1.1 Na2O-Al2O3-H2O系-2.1.2 30oC下的Na2O-Al2O3-H2O系-2.1.3其它温度下的Na2O-Al2O3-H2O系-2.1.4铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的比值-2.1.5铝酸钠溶液的稳定性-2.2铝酸钠溶液的晶种分解-2.2.1晶种分解简介-2.2.2种分作业的主要指标-2.2.3晶种分解的作业条件的选择-3铝酸钠溶液的晶种分解-3.
9、1第二氧化铝厂工艺介绍-3.2分解工序的流程介绍-3.2.1主要设备简单介绍-3.2.2主要技术指标-3.2.3产品氢氧化铝质量-3.2.4呈现周期性细化的原因-4摸索分解条件生产粗颗粒氢氧化铝-4.1分解机理简介-4.1.1长大-4.1.2附聚-4.1.3成核-4.1.4磨蚀-4.2高温附聚试验-4.2.1旋流器安装调试-4.2.2工业试验测定结果-4.2.3串联分级试验-4.2.4流程完善-4.2.5高温附聚工业试验结果-4.2.6结论-4.3 添加碳分晶种试验-4.3.1对产品粒度、细化周期的影响-4.3.2对精液产出率及杂质的影响-4.3.3结论-4.4添加结晶助剂，生产粗颗粒氢氧化铝
10、产品-4.4.1 添加结晶助剂Nalco7837试验流程图-4.4.2测定数据的比较与分析-4.4.3结论-5结论-1 氧化铝工业的发展史1.1铝工业的发展过程铝由于提取困难，在十九世纪以前被认为是贵金属。而十九世纪，随着冰晶石熔盐电解和拜耳法生产氧化铝试验的成功，使铝的生产取得了突破性进展。目前，铝的产量已居有色金属之首，仅次于钢铁，由于铝具有优越的性能和丰富的资源，铝已广泛应用于现代工业技术的许多部门及人们的日常生活中，近年来，我国的铝行业发展非常迅速，从1996年初到2002年底，我国电解铝的产能从180万吨提高到的510万吨，高居世界第一位。近两年我国电解铝产量几乎以每年100万吨的速
11、度增长，电解铝的发展势不可挡，投资的电解铝企业从70家增加到131家，同时我国也是原铝的第二消费大国。我国电解铝的产量如表101所示。 表101时间1998年1999年2000年2001年2002年2003预计产量（万吨）2442812993584365401.2氧化铝的发展过程 随着炼铝工业的迅速发展，氧化铝生产已经发展成为一个大型的工业部门。氧化铝的产量迅速增长，目前主要的氧化铝生产国有澳大利亚、美国、俄罗斯、法国、德国和牙买加等。目前世界上最大的氧化铝厂是澳大利亚的昆士兰厂，其年产能力为350380万吨。目前，全球的总产量为5390万吨，而我国氧化铝年产量已达538万吨（2002年）具体
12、情况见表102所示 表102厂山西河南山东中州贵州广西郑研合计产量（万吨）13612784806744.51.5538随着电解炼铝的迅速发展，氧化铝生产已发展成比较大的工业部门之一。我国氧化铝产量严重不足。每年需进口大量氧化铝，并且在数年内，我国仍将是氧化铝进口大国，因此，国家九五计划和2010年远景目标纲要中明且指出：重点发展氧化铝。近年来，氧化铝除供电解用外，在其它方面应用的多品种氧化铝也得到了很大发展。如今，氧化铝已广泛应用在石油、化工、电子、陶瓷等诸多领域。我国具有较丰富的铝土矿资源，迄今为止已探明保有储量为23亿吨，列居世界第四位，具备发展氧化铝工业的资源条件。我国的氧化铝工业从19
13、54年起步，迄今已建成六个大氧化铝厂，分别是：山东铝、山西铝、贵州铝、郑州铝、中州铝和平果铝， 2002年实产氧化铝544万吨。由于国民经济的迅速发展，我国氧化铝生产能力严重不足。为满足国内市场的需求，近年来每年需进口氧化铝150万吨。因此，必须对我国的氧化铝工艺进行改进，提高氧化铝产量。其次，七十年代以来，由于电解铝厂环保及节能的需要，特别是干法净化系统和大型中间下料预焙槽的推广应用，使得具有粒度均匀、强度好、比表面积大、溶解性能及流动性能好等诸多优点的砂状氧化铝逐步取代了粉状氧化铝。而我国目前只有平果铝业公司成功生产了砂状氧化铝，其它均没有生产出合格的砂状氧化铝。因此，我国的氧化铝工业要想
14、在激烈的国际市场竞争中占有一席之地，就必须采取有效措施，改革现有生产工艺。1954年第一个氧化铝厂投产以来，我国氧化铝产量和品种不断增加，质量日益提高，在生产技术上取得了一系列重要成就，然而，与世界先进水平相比，我国氧化铝工业还存在一些不足，主要表现在：（1）能耗高，物耗高，成本高，效益较差；（2）技术装备落后，自动化水平低，劳动生产率低； （3）非冶金用氧化铝开发不够；（4）产品质量不高，多为中间状氧化铝（5）环境污染较严重。我国氧化铝厂需致力发展的方向（1）大幅度降低生产过程的能量消耗，实现技术装备的现代化；（2）提高自动化水平和劳动生产率；（3）进一步提高产品质量，生产砂状氧化铝，增加品
15、种（4）结合我国资源特点，加强基础理论和改进氧化铝生产工艺的研究；（5）提高资源的综合利用程度，从根本上解决环境污染问题。1.3铝土矿世界上95%以上的氧化铝是用铝土矿为原料生产的，它是一种主要由三水铝石（Al2O33H2O）、一水软铝石（Al2O3H2O）和一水硬铝石（Al2O3H2O）组成的矿石。根据上述矿物的含量将其分为三水铝石型矿、一水软铝石型矿、一水硬铝石型矿和各种混合型。目前全世界探明的铝土矿储量为320亿吨，90%以上为三水铝石型铝土矿，其中80%集中在几内亚、澳大利亚、巴西、加勒比海地区、越南、印度、印尼等，处于热带及亚热带的国家，从化学成分上看国外铝土矿多为高品位优质铝土矿。
16、我国探明的铝土矿储量约为23亿吨，但是99%的矿为一水硬铝石型铝土矿，主要分布在山西、河南、贵州、广西、山东等地，我国铝土矿的特点为高硅、高铝、低铁，矿石的性质决定着我国的氧化铝生产工艺与国外有所不同。1.4氧化铝生产方法氧化铝的生产过程实质就是一提纯的过程，把铝土矿中的氧化铝与就是Fe2O3 TiO2 、SiO2 等杂志分离的过程，氧化铝水合物和杂质的性质是确定生产方法和作业条件的基本依据，已提出的生产氧化铝的方法有四种：碱法、酸法、酸碱联合法与热法，但目前只有碱法成功应用于工业生产1.4.1碱法即用碱（NaOH或Na2CO3）处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等到
17、杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物。将不溶解的残渣（即赤泥）志溶液分离，经洗涤后弃去或进行综合处理，以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液即可分解析出氢氧化铝，经分离、洗涤后进行煅烧，便获得氧化铝产品。分解母液则循环使用来处理另一批矿石。碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法和拜耳烧结联合法等1.4.1.1拜耳法（1）定义：拜耳法是KJBayer于18891892年提出的，故称之为拜耳法，它适于处理低硅铝土矿，尤其是在处理三水铝石型铝土矿时，具有其它方法所无可比拟的优点。目前，全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，有90%以上是采用拜耳法生产的。(2)拜耳法的两大过程：即分解与溶出(a)铝酸钠溶液的晶种分
18、解过程：分子比较低的（约1.6左右）铝酸钠溶液在常温下，添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的Al2O3便以氢氧化铝形式慢慢析出，同时溶液的分子比不断增大。(b)溶出：析出大部分氢氧化铝后的溶液，称之为分解母液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。交替使用以上两个过程就可以一批批地处理铝土矿，得到纯的氢氧化铝产品，构成所谓拜耳法循环。(2)拜耳法的实质：即如下反应在不同条件下的交替进行：(3)拜耳法的基本流程 各工厂由于矿石的特点、技术装备水平和地区工业条件的不同所采用的流程也不尽相同。下图为拜耳法生产氧化铝的基本流程，见图201。 图201溶出（
19、溶解）铝土矿NaOH种子分解母液赤泥NaAl(OH)4Al(OH)4Al2O31.4.1.2烧结法 烧结法是萨特里在1858年提出并被后人改进的方法。碱石灰烧结法生产氧化铝是将铝土矿与一定数量的苏打石（或石灰石）配成炉料，在回转窑内进行高温烧结，炉料中的Al2O3与Na2CO3反应生成可溶性的固体铝酸钠（Na2OAl2O3）。杂质氧化铝、二氧化硅和二氧化钛分别生成铁酸钠（Na2OFe2O3）原硅酸钙（2CaOSiO2）和钛酸钙（CaOTiO2）。这些化合物都是在熟料中能够同时保持平衡的。铝酸钠极易溶于水或稀碱溶液，铁酸钠则易水解。而原硅酸钙2CaOSiO2和钛酸钙CaOTiO2不溶于水，与碱溶
20、液的反应也较微弱。因此用稀碱溶液溶出时，可以将熟料中的Al2O3和Na2O溶出，得到铝酸钠溶液，与进入赤泥中的2CaOSiO2，CaOTiO2和Fe2O3H2O等不溶性残渣分离。熟料的溶出液（粗液）经过专门的脱硅净化过程得到纯净的铝酸钠精液。它在通入CO2气后，苛性比值和稳定性降低，于是析出氢氧化铝并得到碳分（Na2CO3）母液。后者经蒸发浓缩后返回配料。1.4.1.3拜尔烧结联合法 拜耳法和碱石灰烧结法是目前工业上生产氧化铝的主要方法，它们各有其优缺点和适用范围。而当生产规模较大时，采用拜耳法和烧结法的联合生产流程，可以兼有两种方法的优点，而消除其缺点，取得比单一的方法更好的经济效果，同时可
21、以更充分地利用铝土矿资源。联合法可分为并联、串联和混联三种基本流程，它主要适用于A/S为79，中低品位的铝土矿。1.4.2酸法即用硝酸、硫酸、盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应铝盐的酸性水溶液。然后使这些铝盐或水合物晶体（通过蒸发结晶）或碱式铝盐（水解结晶）从溶液中析出，亦可用碱中和这些铝盐水溶液，使铝成氢氧化铝析出。煅烧氢氧化铝、各种铝盐的水便物或碱式铝盐，便得到氧化铝。1.4.3酸碱联合法先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，然后再用碱法（拜耳法）处理。其实质是用酸法除硅，碱法除铁。1.4.4热法适于处理高硅高铁铝矿，其实质是在电炉或高炉内进行矿石的还原熔炼，同时获得硅铁合
22、金（或生铁）与含氧化铝的炉渣，二者籍比重差分开后，再用碱法从炉渣中提取氧化铝。1.5生产砂状氧化铝的重要意义1.5.1砂状氧化铝的自身特点：1.5.1.1 各种氧化铝物理性能比较： 表103序号物 理 性能单 位粉 状中 间 状砂 状145mm粒级%20501030122平均粒级%505080801003安息角45304030354比表面积m2/g535355真比重M3/g3.93.703.706堆比重M3/g0.950.850.857灼 减%0.50.81.08Al2O3含量%702070201.5.1.2砂状氧化铝的自身特点： （1） 产品粒度：细粉少（45mm12%）、超细粉更少（20m
23、m12%）、安息角小（35）氧化铝流动性好、粉尘少。（2） 产品强度高， 磨损系数AI20%，一般25%氧化铝运输等过程中破损少。（3） 产品松装密度稳定氧化铝下料准确。（4） 比表面积大，一般为6090m2/g氧化铝对HF气体的吸附能力强。（5）Al2O3含量小，一般20%氧化铝溶解速度快、结壳稳固密实。因此，砂状氧化铝在用作铝电解原料时，具有粉状和中间氧化铝所无法比拟的优点。1.5.2砂状氧化铝生产是环境保护的需要：由于砂状氧化铝比表面积大及对氟良好的吸附性能，70年代美国铝业公司率先开发出以砂状氧化铝为吸附剂的干法脱氟技术，在全世界铝工业得到快速推广应用。电解铝厂集气和净化效率提高到99
24、.99%，吨铝排氟量达到0.55kg/t-Al，消除了严重的氟危害；同时由于砂状氧化铝粒度分布集中，起尘性差（20m2%），使电解铝过程氧化铝飞扬损失少，保证了清洁生产。1.5.3砂状氧化铝生产是适应大型预焙电解槽稳产和节能降耗的需要：由于预焙电解槽大型化和现代化，模糊逻辑控制技术、中间点式下料及浓相输送技术的应用，要求氧化铝具有良好的流动性和耐磨性。而砂状氧化铝所具有的流动性好、强度高、极有利于电解铝过程中氧化铝输送、减少其飞扬损失，同时砂状氧化铝中Al2O3含量小具有较高的活性，在电解质中溶解速度较快，有利于改善电解过程中的传质，使电解槽运行更加稳定，可获得更高的电流效率和更低的电解电耗等
25、。已成为当前国内外电解铝厂的理想原料。1.5.4氧化铝生产企业生存和发展的需要随着电解铝用户不断提高对产品质量和性能的要求 ，使氧化铝生产企业必须生产适合市场和用户要求的砂状氧化铝产品，否则难以和大量进口的砂状氧化铝产品在质量上进行竞争，又随着我国加入WTO，国内氧化铝工业已面临着国际市场更为严峻的挑战，而这已严重威胁到氧化铝生产业的生存，因此针对我国冶金级氧化铝产品的粒度细、强度低、比表面积小，不能很好地满足中间下料预焙阳极大型电解槽正常运行和烟气净化需要的实际，开发出砂状氧化铝生产技术已刻不容缓，势在必行。由于现在大型预焙槽电解铝厂的建立，广泛采用超浓相输送与干法吸附烟气净化技术，对氧化铝
26、的质量提出了新的要求，主要表现在要求氧化铝具备以下性能：较粗的颗粒、较好的流动性、良好的熔盐溶解性、优越的干法吸附性，以满足铝电解过程中工艺控制与经济及社会效益的要求，如此提出了生产粗颗粒氢氧化铝的控制问题，以焙烧出适合具备上述性能的氧化铝。1.6我国砂状氧化铝生产现状1.6.1 中国铝业各分公司氧化铝产量和质量现状中国铝业各分公司2002年氧化铝产量和质量现状见表104 表104单位 名称产量 万吨/年质量指标备 注拜耳烧结小计-45MAI广 西44.544.514.4234.1一段法中 州80801325碳分入种分山 东1866842625种分入碳分山 西73631362825一段法贵 州
27、4520652632碳分入种分河 南95321273726碳分入种分郑 研1.51.5只产氢铝合 计277261538133724351.6.2 国内外氧化铝产品物理性能比较国内外氧化铝产品2002年部分月指标物理性能比较见表105 表105名 称氧化铝粒度AI摩损指数安息角比 表面积氧 化铝-45M-20M单 位m2/g广 西15.831.031.086.62.6中 州16.89.7012.633.42.3山 东28.510.835.086.92.4山 西32.441.033.062.58.0贵 州26.82.5628.032.867.01.0河 南35.720.031.050.010.0K
28、winana5.01.83.832.075.04.3Worsley5.01.85.533.076.03.0Gove8.01.012.03274.0190Q.A.L.8.00.885.016.5A.D.G.8.020.070.0510 注：1）Kwinana（奎那拉）、Worsley(沃斯利)、 Gove(戈夫)分别是澳大利亚采用二段法分解的氧化铝厂。2) Q.A.L.（昆士兰）亦是澳大利亚采用二段法分解的氧化铝厂。3） A.D.G.(圣尼古拉) 是希腊采用一段法分解的氧化铝厂。 4) 氧化铝中氧化铝升高，氧化铝溶解性能差，电解温度升高。1.6.3 国内外氧化铝产品化学成分比较：国内外氧化铝产品
29、化学成分比较见表106 表106名 称Al2O3SiO2Fe2O3Na2O灼 减单 位广 西98.880.0100.0080.350.75中 州98.50.0380.0080.380.78山 东98.60.020.020.501.0山 西98.60.0290.0190.380.72贵 州98.50.020.0200.300.75河 南98.40.0230.0210.390.82Kwinana98.70.01600110.490.67Worsley98.70.0100.010.290.88Gove98.60.0130.0050.390.85Q.A.L.98.60.0140.0160.300.8A
30、.D.G.98.60.0110.0100.450.80分析与结沦：（1） 国内氧化铝产品的物理性能指标普遍较差，如粒度过细（45M和20M严重超标）、强度很差（AI过高）、流动性差（角偏大）。（2）国内氧化铝产品化学成份与国外水平相当。（3） 鉴于产品的物理性能指标的差距还很大，故只能属粉状或中间状氧化铝。1.7国外砂状氧化铝生产的主要模式：（1）美国铝业公司六十年代开发出以砂状氧化铝作为电解铝烟气净化吸附剂的干法脱氟技术，在全世界铝工业得到迅速的推广和提高。目前电解铝厂排放的含氟气体，其集气效率和净化效率，计达到99.99，吨铝排氟量仅为0.55kg，消除了严重污染环境的氟害问题。（2）瑞士
31、铝业公司1979年通过对二段分解的美铝法进行改进，形成了具有高浓度、高产出率为特点的瑞铝二段分解法生产砂状氧化铝模式，并投资3000万美元在戈弗氧化铝厂，成功进行了改造。至1987年磨损指数由1981年“粗粒” 氧化铝的2025%降到 14%，前后花了近10年的时间。（3）法国铝业公司，从1988年1994年，在希腊圣尼古拉厂以当地的一水软、硬铝石混合型铝土矿为原料，采用了“三高二低”高浓度、高固含、高产出、低温、低强度的一段分解法砂状技术，完成了从粉状到砂状产品的过渡，但磨损指数较高，从1422%范围内波动，其产出率达到了8590 kg/m3的国际最高水平。4) 随着砂状氧化铝的广泛应用及其
32、质量标准的制定，一批高性能，高精度，自动化程度高的物理性质检测和控制仪器相谜问世，主要有激光粒度仪、颗粒计数器、磨损指数测定仪、吸附性能测定仪、BET比表面仪。1.8生产粗颗粒氢氧化铝的意义砂状氧化铝的粒度分布与机械强度，基本上取决于氢氧化铝的粒度和强度。一般要求氢氧化铝的粒度较粗而均匀，具体要满足电解铝厂对Al2O3的粒度要求。生产砂状氧化铝，关键在种分过程技术条件的控制。只有分解过程能产生出颗粒大而且强度高的粗颗粒氢氧化铝才能满足砂状的要求,要生产粗颗粒氢氧化铝就必须研究铝酸钠溶液及分解条件对粒度的影响。2铝酸钠溶液2.1铝酸钠溶液的性质2.1.1 Na2O-Al2O3-H2O系研究铝酸钠
33、溶液的目的是为了了解氧化铝在氢氧化钠溶液中的溶解度与溶液浓度和温度的关系，以及在不同条件下的平衡固相，研究结果以Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图表示。在不同温度下，测出氧化铝在一系列浓度的氢氧化钠溶液中的溶解度，并分析出与溶液保持平衡的固相的化学组成和物相组成，据此绘制Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图。 2.1.2 30oC下的Na2O-Al2O3-H2O系用直角坐标表示的30下的Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态等温截面图如图2-1所示。 图中的溶解度曲线是由OB、BC、CD三个线段组成的，各线段上的溶液分别和某一定的固相保持平衡。B点和C点表示溶液同时和两个固相保持平衡
34、。其中，与OB线上的溶液成平衡的固相是三水铝石，即OB线是三水铝石在氢氧化钠溶液中的溶解度曲线，它表明随着NaOH溶液浓度的增加，三水铝石在其中的溶解度越来越大。 图2-130下的Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态等温截面图：OBCD区，该区域的溶液对于Al(OH)3和水合铝酸钠来说，属于未饱和状态，具有溶解这两种物质的能力。：OBTO区，为Al(OH)3过饱和的铝酸钠溶液区，组成位于该萄溶液具有可以分解出三水铝石结晶的特征。：BCEB区，为水合铝酸钠过饱和的铝酸钠溶液区，位于该区的溶液具有能够析出水合铝酸钠结晶的特性。 ：BETB区，该区为同时过饱和的Al(OH)3和水合铝酸钠溶液区，具
35、有同时析出三水铝石和水合铝酸钠结晶的特性。 ：CDEC区，为同时过饱和水合铝酸钠和一水氢氧化钠的溶液区，位于该 区的溶液具有同时析出水合铝酸钠和一水氢氧化铝结晶的特性。 2.1.3其它温度下的Na2O-Al2O3-H2O系对不同温度下的Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态进行研究后，可得到如下结论：（1）不同温度下的溶解度等温线都包括两条线段，左支线随Na2O浓度增加，Al2O3溶解度增大。而右支线随Na2O浓度增加，Al2O3溶解度下降，这两线段的交点，即在该温度下的Al2O3在Na2O溶液中的最大溶解度。（2） 随温度升高，溶解度等温线的曲率逐渐减小，在250上时曲线几乎成为直线。且两条溶解率等温线所构成的交角逐渐增大，从而使溶液的未饱和区域扩大，溶液溶解固相的能力增大。同时溶解度的最大点也随温度的升高向较高的Na2O浓度和较大的Al2O3浓度方向推移。拜耳法生产氧化铝就是根据Na2O-Al2O3-H2O系的溶解度等温线的特点，利用浓苛性碱溶液在高温下溶出铝土矿中的氧化铝，然后经冷却和稀释，使氧化铝过饱和而结晶
