陈金清[1]2004年在《钾离子对铝酸钠溶液种分过程影响的研究》文中研究指明铝酸钠溶液种子分解过程是氧化铝生产的一个极其重要的工序,生产流程中的杂质会对种分产品的产量与质量产生影响。有些学者在研究纯铝酸钠和铝酸钾溶液的种分过程时发现,这两种溶液在自发成核、二次成核及晶种的附聚、长大等动力学过程中的行为存在着一定差异,但由于钾与钠是处于同一个主族的碱金属元素,它们的化学性质较为接近,因此,作为铝酸钠溶液中的一种杂质,钾离子的存在并没有引起研究者们足够的重视。事实上,有些氧化铝厂的铝酸钠溶液中钾离子的积累已达到相当高的浓度,它对生产过程的影响目前还不清楚,因此,系统研究钾离子对铝酸钠溶液种分过程的影响具有非常重要的现实意义。 本文系统研究了钾离子对铝酸钠溶液种分过程的分解率、产品及其二次成核、附聚及长大等动力学过程的影响。研究表明,铝酸钠溶液中存在一定浓度的钾离子会对种分过程产生一定的影响。实验得到了如下结论: 1、钾离子的存在有利于铝酸钠溶液种分分解率的提高,但受分解条件的影响,在较低的温度和α_k条件下,钾离子提高分解率的作用较为明显。 2、由于钾离子的存在促进了铝酸钠溶液二次成核,使得分解产品中细粒子的含量有所增加;随着铝酸钠溶液温度、α_k和晶种添加量的升高,钾离子对种分产品中细粒子含量的影响作用降低。 3、钾离子的存在使铝酸钠溶液分解产品中Na_2O的含量有某种程度的降低,K~+与Na~+半径的差异可能是引起种分产品中Na_2O含量降低的原因。 4、钾离子的存在并不改变种分产品的物相及其热稳定性,对产品微观结构的影响也不显着。 5、铝酸钠溶液种分反应的二次成核、附聚及长大等动力学过程的研究表明: 钾离子的存在使铝酸钠溶液二次成核过程的诱导期有不同程度的延长; 在一定的成核条件下,钾离子的存在能在一定程度上促进铝酸钠溶液二次成核。铝酸钠溶液温度、α_k和晶种添加量升高,这种作用降低; 由于铝酸钠溶液中的钾离子能在一定程度上促进溶液中细粒子的产生,因此会对不同粒级范围内的晶种附聚产生不同影响。钾离子的存在能在一定程度上促进10～30μm粒级范围内晶体的附聚,这种促进作用随着铝酸钠溶液温度和α_k的升高而降低;但对0～10μm粒级范围内晶体的附聚作用并不明显。 采用自行研制的微分型种分反应器,在较为单一的条件下了研究铝酸钠溶液中的晶体长大动力学。实验结果表明,在恒推动力的条件下,铝酸钠溶液中晶体的长大遵循晶体长大速率与粒度无关的结论;钾离子的存在不影响铝酸钠溶液中
徐晓辉[2]2004年在《铝酸钠溶液种分过程晶体长大速率模型》文中进行了进一步梳理铝酸钠溶液的晶种分解是拜尔法工艺生产氧化铝产品的关键工序，它是一个涉及成核、附聚与晶体生长等多种物理化学作用的复杂结晶过程。以往对于种分过程的研究片面追求提高氢氧化铝的分解率与产出率，而忽略了对其粒度大小及分布的控制。事实上，随着环境保护及工艺目标对电解炼铝要求的不断提高，粒度粗、强度好、对氟化氢等气体吸附能力强的砂状氧化铝正日益取代传统的粉状产品成为氧化铝质量的新标准。而目前我国生产的氧化铝产品大部分还为粉状或中间状，远不能满足电解炼铝的需求。这就需要对种分的各子过程(包括二次成核、附聚与晶体生长)的机理进行深入的探讨，弄清楚它们各自对产品粒度及其分布的影响，从而为适当控制生产过程的工艺参数以得到理想尺度与形貌的种分产品提供理论指导与依据。 针对以往文献应用不同时刻各段不同粒级粒子所占总粒子百分数变化的情况来判断成核与附聚发生的位置而引起的粒子数不对等变化的缺点，本文提出了根据晶种及分解产品的粒度分析图谱计算粒子总数及其在各段上分布数的算法，从而得到了基于粒子数变化的种分晶体成核与附聚的新判据。并据此系统研究了不同类型、数量及粒度的晶种对高α_k铝酸钠溶液分解过程成核与附聚的影响，提出了相应的表观附聚动力学模型，结果表明： 1．种分附液晶种由于与分解原液之间存在“互洽”作用而显着促进了铝酸钠溶液的分解，粒子数分析表明过程以成核现象为主；而工业活化晶种则对溶液分解的作用不大，综合分析表明其粒子数大量减少的机理应该是附聚与溶解共同作用的结果； 2．高、低固含的对比实验表明：提高种子比可以增加种子表面积，缩短诱导期，促进二次晶核的大量产生而提高了溶液的分解率，但附聚效率则因为晶粒嵌晶结构面上聚结中心的惰化及晶种单位表面析出的作为附聚体粘结剂的氢氧化铝量减少而显着降低； 3．通过对比粗晶种、高固含与细晶种、低固含实验可以发现晶种粒度对分解率的影响要远大于晶种量的影响，小粒度晶种表面积大，可以吸附更多的铝酸根离子，从而促进了铝酸钠溶液的分解； 4．粒子数分析表明成核作用随着晶种系数的提高而逐渐明显，而附聚作用则随晶种粒度的减小而得到加强。通过SEM图的比照可以发现，粗晶种、高固含实验产品每一个颗粒都是独立的，而粗、细晶种低固含实验产品都是由若干细小的一次颗粒组成的附聚体，但后者颗粒间的结合更为紧密，并趋于球状外观。中南大学硕士学位论文摘要5.通过对晶种分解全过程产品粒子总数的跟踪分析发现其遵循消失一累积一再 消失一再累积的循环过程，这可能是由于氢氧化铝二次成核的周期性聚积与 脱落的结果，即种分过程就是在这种附聚一成核一附聚相互交替的循环中不 断深入进行的。6.晶种分解过程的表观附聚动力学方程可表示为:丝_3 .31、104、喇礴:.8一、10，z天乃、(e一c)，dt一，、_ 附.聚速率对溶液过饱和度的因次为2;附聚反应的表观活化能为 48.81kJ/Inol，受表面化学反应步骤控制; 与文献普遍认为的铝酸钠溶液晶种分解过程中的晶体生长遵循McCabe的△L一定律不同，研究中发现晶体生长速率明显依赖于晶体尺寸的现象。由此本文提出了一个基于粒子群平衡的与尺寸相关的种分晶体表观生长速率的计算模型，并就晶体表观生长速率与体系组成的关系进行了推导，得到了特征尺寸晶体的表观生长动力学方程，结果表明:1.晶体的表观生长速率缓慢，对于100 pm左右的粒子其生长速率每小时不超 过0.1 pm‘2.随着粒子粒径的增大，晶体的表观生长速率在总体上有明显增加;3一随时何的延长，各段粒级范围内粒子的表观生长速率逐渐减小，这是由于 随着分解过程的深化，溶液的过饱和度逐渐降低，晶体生长的推动力也相 应变小的缘故;4.在分解后期，虽然分解率有进一步的提升，但同时发生二次成核的晶粒数 目明显增多，粒级范围也变宽:因此，在生产实际中需对这些因素进行综 合考虑;5，随着晶体特征尺寸的改变，其对应的表观生长动力学参数也呈现出有规律 的变化:晶种系数与过饱和度的影响因子n:与珑都随晶体特征尺寸的增加 而逐渐增加，说明大尺寸晶体较之小尺寸晶体有更大的生长推动力;晶体 生长的表观活化能则随晶体特征尺寸的增加而逐渐减小，说明小颗粒晶体 突破晶体生长的能垒相对较高;从而从动力学机理上解释了为什么大晶体 的生长速率要比小晶体快的现象;6.晶体表观生长动力学参数变化的范围皆在宏观动力学所确定的参数值的左 右，表明晶体生长的宏观动力学是不同特征尺寸晶体表观生长动力学综合 作用的结果。7，晶体生长的表观活化能从10p，时的48kJ/，1左右减小到100协.的 25kJ/，。1左右，说明小尺寸晶体的生长为表面化学反应控制，而随晶体尺 寸的增加，则逐渐变为表面反应与扩散二者的综合控制。
张俊[3]2004年在《超声波对铝酸钠溶液分解影响的探索》文中指出种分过程是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一，也是拜耳法生产中耗时最长的一个工序。铝酸钠溶液分解速率缓慢，种分分解率远低于理论分解率，因此铝酸钠溶液强化分解研究成为铝酸钠种分过程研究的热点方向。本文研究了超声波对铝酸钠溶液分解的强化作用，并通过自发分解实验、晶体生长实验和拉曼光谱测定探索了超声波强化铝酸钠溶液分解的作用机理。 通过种分分解率分析、粒度分析、扫描电镜分析及x-射线衍射分析，研究了不同频率、不同温度条件下，超声波对工业生产条件的铝酸钠溶液分解的强化作用。结果表明超声波作用促进大量晶核的形成和大颗粒氢氧化铝的附聚，提高铝酸钠溶液的分解速率，但超声波作用并不改变分解产物的晶体结构。铝酸钠溶液自发分解实验结果表明，超声波缩短铝酸钠溶液成核诱导期，促进铝酸钠溶液自发成核过程及晶粒长大过程。通过分析铝酸钠溶液加晶种分解过程中固相产物的粒度分布情况，提出用(dN／dt)_(成核)，(dN／dt)_(附聚)和(dr／dt)_(径向长大)来分别表示出二次成核，附聚长大和晶粒径向长大的速率，并分别得到了其速率表达式。采用自行设计的微分反应器研究了叁水铝石晶体生长，结果表明在超声与未超声作用的情况下，叁水铝石晶体线形生长速率都遵从与晶体尺寸无关的△L—McCake规则。70℃的高种分温度条件下，超声波对叁水铝石晶体线性生长速率没有影响。通过对比超声前后铝酸钠溶液拉曼光谱，发现超声作用改变了铝酸钠溶液结构，影响了铝酸根阴离子之间的平衡。结合超声波对铝酸钠溶液种分过程和自发分解过程的影响，认为超声波促进铝酸钠溶液中的铝酸根离子向有利生长基元[Al_6(OH)_(18)(H_2O)_6]的转化，从而强化了铝酸钠溶液的分解，提高反应速率。
彭殿军[4]2009年在《铝酸钠溶液碳分过程中的颗粒生长》文中进行了进一步梳理在烧结法生产氧化铝工艺中,铝酸钠溶液碳酸化分解过程是决定产品化学纯度和物理性能的关键步骤。目前,我国烧结法生产的氧化铝产品质量与砂状氧化铝的要求仍存在较大差距,如何制得满足砂状要求的Al(OH)_3产品己成为碳酸化分解过程中的瓶颈问题。论文从碳酸化分解过程的内因着手,对碳酸化分解过程中附聚动力学以及碳分产品物理性能的控制进行了深入的研究,结果表明:1)体系中细颗粒较多时,细颗粒间附聚占主导;反之,较粗颗粒之间也能发生明显附聚;分解后期Al(OH)_3析出速率小,附聚基本不再发生。2)提出了质量相对过饱和度概念,认为Al(OH)_3析出推动力不仅与体系绝对过饱和度成正比,还与体系中已有固体含量成反比;提出了用体系中颗粒数的变化速率dN_i/dt来表征晶体的附聚速率。3)推导了附聚速率模型,-dN_i/dt=K_idδ/dt,即体系中各粒度区间颗粒数的变化速率与质量相对过饱和度的变化速率成正比。4)不添加晶种时,由于成核、附聚、长大等过程难以匹配,在试验条件下无法获得物理性能好的碳分产品。5)随着晶种系数的增大,碳分产品平均粒度先增大后减小,当晶种系数为0.32左右时,产品粒度达到最大值;增大晶种粒度可以有效提高产品粒度。6)添加细晶种时,无论如何调节晶种添加量和分解速率,均不能获得粒度较粗的附聚体,所得Al(OH)_3产品不能符合砂状要求。7)添加粗晶种(＞40μm);晶种系数～0.3;温度＞90℃;低速搅拌;分解前期保持较高分解速率,为晶体附聚提供足够粘结剂;中后期则大幅降低CO_2通入量,使颗粒在低过饱和度下完成晶体的长大和修饰。这样,可以制得能完全满足砂状要求的Al(OH)_3产品(d(0.5)为75.57μm,-45μm＜2.5%,+150μm＜0.02%)。
尹建国[5]2007年在《过饱和铝酸钠溶液种分附聚过程及其强化》文中研究说明铝酸钠溶液种分附聚不但是晶种颗粒快速增大的重要手段，而且是产品砂状化的一个重要过程。以前研究工作一般涉及整个种分过程，其中基本过程间彼此互相影响。本论文从还原论的观点，通过研究种分基本过程——附聚过程，从而达到研究种分过程的目的。本文首次给出了两种基于粒度信息的附聚判定方法；考察了各种可操作因素对种分附聚过程的影响并据此得出了有利于附聚的条件；发现了种分附聚过程中氢氧化铝粒度分布的振荡现象，并首次将混沌和分形理论引入到粒度分布的特征分析中；基于粒度信息研究了铝酸钠溶液的附聚动力学；运用红外半定量分析法首次分析了聚丙烯酰胺影响铝酸钠溶液种分附聚过程的机理。本论文的研究成果将对氧化铝生产提供一定的技术支持和理论依据，其主要研究结果如下：1提出了附聚过程的两种判断方法，一个是依据氢氧化铝粒度分布曲线位置和峰强度的变化，另一个是依据粒度分布数据中最小粒径粒子含量的变化，根据粒度分布数据的判断方法更加简单和直观。2随着温度的增加，铝酸钠溶液过饱和度降低，铝酸钠溶液的分解率下降，氢氧化铝的附聚效率增加，附聚物中-45μm粒子含量减少；随着溶液分子比增加，铝酸钠溶液过饱和度降低，分解率逐渐下降，氢氧化铝附聚效率首先增加然后逐渐减少；分子比过高或过低时，附聚物中均含有较多的-45μm的粒子；随着苛性碱浓度的增加，铝酸钠溶液过饱和度迅速下降，铝酸钠溶液分解率逐渐下降，氢氧化铝附聚效率逐渐下降，氢氧化铝附聚物中-45μm粒子含量逐渐增加；高温(78℃)、较低分子比(1.45)、低苛性碱浓度有利于种分附聚过程。3采用机械活化晶种能强化铝酸钠溶液种分附聚过程；对活化机理的研究表明：机械活化晶种粒度更小，比表面积更大，因而晶种与铝酸钠溶液之间的固-液接触界面更大；机械活化晶种含有大量断裂面，新形成的断裂面活性大；机械活化晶种的晶格畸变率更大，晶种活性更强。随晶种系数的增加，铝酸钠溶液的分解率逐渐增加，氢氧化铝的附聚效率先增加后减少；晶种系数过低或过高时，附聚物均含有较多的中小粒径的粒子；铝酸钠溶液的分解率随搅拌速度的增加而增加；在适中的搅拌速度下，氢氧化铝的附聚效率最高，附聚物具有最好的粒度分布；机械活化晶种、晶种系数0.25、100 r.min~(-1)搅拌速度等实验条件有利于铝酸钠溶液的种分附聚过程。4全粒径范围粒子的粒度分布宏观无序，一定粒径范围内粒子的粒度分布有其自身规律性；在附聚过程的某些时间段，粒度分布图出现振荡现象，粒子分布不稳定，但在整个分解过程中，一定粒径范围粒子的行为具有整体趋势；初始条件的微小变化均会在分解过程中被放大，造成粒度信息变化的“蝴蝶效应”；在一定粒径范围内，各粒度分布曲线具有空间分形特征，当采用较小粒径范围划分尺度时，更能体现图形精细结构；在铝酸钠溶液种分的实验室和生产实践中，氢氧化铝的粒度信息均可能出现混沌现象。5基于附聚过程的颗粒二元碰撞模型，以粒径r_(i-1)、r_i、r_(i+1)的叁种颗粒为作用物，按照穷举法，建立了附聚的物理模型；依照附聚模型给出了粒子的附聚速率方程，从实验数据出发，按照差分法求出了附聚的宏观速率；运用1stOpt数据综合分析软件对方程组进行了求解，动力学的计算结果表明等径粒子的附聚速率常数大于不等径粒子的附聚速率常数。6叁种一元醇均能提高铝酸钠溶液分解率，低添加量在初期使分解率更高，但是高添加量对分解率的持续提高能力更强；在同等添加量时短碳链一元醇在初期的分解率更高，但长碳链一元醇对分解率的持续提高能力更好；十八醇在低浓度下使产品粗化。随着一元羧酸浓度的增加，铝酸钠溶液的分解率增加，高浓度羧酸能提高分解率；在同样添加量下，短碳链一元羧酸在初期对分解率的提高更大，但是长碳链一元羧酸对分解率的持续促进作用更强；对同一羧酸而言，高添加量有利于增加产品粒度；在同样的添加量下，长碳链一元羧酸有利于增加产品氢氧化铝的粒度；添加十八酸，产品氢氧化铝有所粗化。混合添加十八醇与十八酸或者混合添加十八醇与二十一碳烷油载体对种分附聚过程的强化没有协同效应。7添加非离子PAM对铝酸钠溶液分解率没有明显改善；添加适量离子型PAM能增加分解率，其中阳离子PAM添加量为2.5×10~(-6)(W／W)时，分解率能提高2.5％。适量的PAM促进了—45μm的氢氧化铝粒子的附聚，从而使产品的粒度分布粗化；其中当阴离子PAM添加量为1.5×10~(-6)(W／W)时，产品氢氧化铝的平均粒径增大4.9μm，-45μm粒子含量减少23％。添加PAM情况下，产品氢氧化铝的基本构架是由中等晶粒构成，中等晶粒之间有很多5μm左右晶粒的填充，5μm左右晶粒之间又有更小的晶粒填充，相互之间采用镶嵌方式连接，连接更为紧密；添加阳离子PAM或阴离子PAM有利于生成强度更高的氢氧化铝产品。8可以采用硝酸钠作内标对铝酸根离子进行半定量测量；阳离子PAM促进了Al(OH)_4~-→Al_2O(OH)_6~(2-)→Al(OH)_3的转化，从而强化了铝酸钠溶液种分附聚过程。
赵清杰[6]2008年在《硅矿物及有机物在拜耳法生产氧化铝过程中的行为》文中提出我国铝土矿资源丰富，主要以中低品位的一水硬铝石矿为主，近年来随着铝土矿的开采与应用，铝土矿资源进一步贫化。氧化铝生产过程中，铝土矿中的含硅矿物直接影响氧化铝质量并易导致管道结疤。为实现低品位铝土矿资源的高效利用和节能降耗，我国成功开发了适合处理中低品位一水硬铝石铝土矿生产氧化铝的选矿-拜耳法新工艺，该工艺为合理利用我国丰富而廉价的铝土矿开辟了一条新途径。与铝土矿原矿相比较，选精矿除同样含有微量的腐殖酸类有机物外，在浮选过程中还带入了脂肪酸类有机物-捕收剂。对于脂肪酸类有机物在拜耳法流程中的行为、影响及变化规律国内外尚未有详细报道。本文研究了高岭石、伊利石、叶腊石等几种单体硅矿物以及一水硬铝石在铝酸钠溶液中的溶出行为，研究了脂肪酸类有机物捕收剂对拜耳法溶出、分解过程的影响，结果将对氧化铝生产提供一定的技术支持和理论依据，研究结论如下。1．采用XRD、SEM、IR以及化学分析的手段，对高岭石、伊利石、叶腊石等几种单体硅矿物以及一水硬铝石进行了系统地分析，并模拟工业生产条件研究了这几种矿物在铝酸钠溶液中的溶出行为，结果表明，高岭石、伊利石、叶腊石等单体硅矿物在铝酸钠溶液中的溶出速率受温度等反应条件的影响。采用量子化学理论计算，研究了高岭石、伊利石及叶蜡石的晶体结构特征和反应性质，发现铝酸钠溶液中的OH-对高岭石、伊利石、叶蜡石完全解理面的微观电子结构、Si-O键的结合力等均产生显着影响，其中OH-对高岭石表面性质及Si-O键结合力的降低产生的影响最大，因此高岭石在相对较低温度下较易在碱性溶液中反应脱硅。2．往单体硅矿物中加入适量石灰均能促使溶液中SiO_2向渣相沉淀，加速矿石的溶出。反应后硅渣的物相分析表明，高岭石、伊利石、叶腊石在铝酸钠溶液中反应生成的渣相主要是方钠石，添加石灰后，促使方钠石向溶解度更小的钙水化石榴石转化，因而溶液中SiO_2的平衡浓度随之下降，矿石溶解平衡向溶出方向移动，且溶解加速。3．TiO_2的存在阻碍一水硬铝石与铝酸钠溶液的反应。在温度较低时，CaO的添加量对一水硬铝石的溶出有较大影响，随CaO含量增加，一水硬铝石Al_2O_3溶出率增大；在温度较高时，CaO添加量对一水硬铝石Al_2O_3溶出率的影响并不明显。TiO_2阻碍一水硬铝石溶出，主要是形成了含钛离子的屏蔽层，屏蔽了OH向一水硬铝石晶格的侵入；添加石灰能有效消除TiO_2不利影响。4．当溶液中有有机物时，随着有机物含量的增加，铝酸钠溶液的表面张力急剧下降，氢氧化铝的Zeta电位绝对值急剧增加，溶液电导率增加；当有机物含量为1mL/L时，溶液表面张力下降至32．70mN/m，Zeta电位绝对值基本达到最大值，电导率也达到最大值，继续增大有机物含量，溶液表面张力、电导率、Zeta电位稍有波动，但基本保持不变。因此确定捕收剂在铝酸钠溶液中的“临界胶团浓度”为1mL/L。5．油酸钠和苯甲羟肟酸对铝土矿溶出过程氧化铝溶出率影响不大，在有石灰存在的情况下对伊利石、高岭石、叶腊石和一水硬铝石在溶出过程中的影响很小。苯甲羟肟酸能够提高氧化铝溶出率，但提高幅度不大。油酸钠能够显着降低铝土矿拜耳法溶出赤泥的N/S，且溶出碱浓度越低，效果越明显。苯甲羟肟酸可使赤泥N/S升高，随着苯甲羟肟酸浓度的增加赤泥N/S有先升高后降低的趋势。油酸钠和苯甲羟肟酸同时加入溶出体系时，赤泥N/S变化不明显。6．有机物含量较低的铝酸钠溶液的分解率高于有机物含量较高的溶液，即随着捕收剂加入量(有机物含量)的增加，分解率下降，表明选矿药剂的积累对分解过程有不利影响。在含有机物的溶液种分过程中，加入的晶种量不同，其分解速率也不相同。随着种子量的增加，分解速率加快。在其他条件相同的情况下，在含有机物的溶液种分过程中，晶种量对产品硅、铁的影响不明显，而碱含量有增加的趋势，且随晶种量的减小而增加。在研究的条件下，即使不加入有机物捕收剂，循环产品中细粒子含量随着循环次数的增加呈现出增加的趋势，随着加入的有机物捕收剂的增加，可明显看出产品更加细化。7．通过对铝酸钠溶液种分过程进行物料衡算和粒度衡算分析，建立了种分过程的动力学模型，探讨了有机物对种分晶体生长过程与产品物理性能的影响。根据实验数据获得了动力学模型参数与反应条件之间的关系，讨论了捕收剂添加量对动力学模型参数R_(pq)的影响。种分过程反应动力学常数与反应条件之间关系的经验表达式为：k=-7．849×10~(-5)t~2+2．595×10~(-3)α_kN_k+1．638×10~(-2)α_kt-7．074×10~(-5)S_tS_g -8．885×10~(-7)S_gN_k+1．007×10~(-5)S_gt-1．043×10~(-4)N_kt-0．819
李鹏飞[7]2008年在《添加剂对铝酸钠溶液晶种分解影响的研究》文中认为铝酸钠溶液晶种分解是拜耳法生产氧化铝的重要工序,由于铝酸钠溶液体系的结构复杂,晶种分解过程的物理化学变化特殊且影响因素繁多;所以其分解条件的变化不仅影响产品的产量和质量,而且还影响拜耳法的循环效率及其它工序;本研究针对我国氧化铝晶种分解过程中存在的分解时间长、种子比大、分解率低等问题;通过采取添加剂强化晶种分解过程、提高分解率对提高企业经济效益有重大的意义。本文就添加剂提高铝酸钠溶液种分分解率进行了研究,根据表面活性剂在水溶液中可明显降低溶液表面张力的作用原理,以两种表面活性剂强化铝酸钠溶液晶种分解过程的影响进行了系统的总结,研究了在有添加剂存在时分解率、附聚、成核等条件的变化,探讨了表面活性剂在铝酸钠溶液作用中的微观机理,获得了添加剂提高种分分解率与产品粒度的一些因果关系,为寻找合适的添加剂强化种分过程提供理论指导。研究结果表明:(1)添加的表面活性剂由于特殊的结构与性质,能有效降低铝酸钠溶液的表面张力,并与铝酸根离子相互作用,析出氢氧化铝晶体,当表面活性剂A的添加量为90mg/l时可使分解率提高2.35%;当表面活性剂B的添加量为20mg/l时可使分解率提高2.18%;可知表面活性剂A比表面活性剂B的效果好。(2)通过对添加两种表面活性剂提高种分分解率进行研究,发现由于协同效应,表面活性剂A与表面活性剂B按5:1比例加入时,分解率最高,分解率提高2.67%;并且两种添加剂混合比单个添加剂效果要好。(3)在添加剂强化种分附聚过程中,发现添加表面活性剂可以有效地提高附聚过程。(4)低温、中等αk、高种子量有利于添加剂对二次成核的强化作用。
王建立[8]2009年在《超细氢氧化铝的制备及提高其热稳定性技术研究》文中进行了进一步梳理我国主要采用铝酸钠溶液晶种分解法制备超细氢氧化铝,生产中易存在产品粒度分布宽、颗粒形貌难以有效控制等问题。由于氢氧化铝分解温度低,在与有机高聚物加工过程中易分解,影响产品的使用性能,限制了其应用范围。为了解决超细氢氧化铝在生产和应用过程中存在的问题,为生产工艺优化和新产品开发提供理论指导,对其制备过程进行了系统研究,并开发了提高其热稳定性技术。论文利用激光粒度分析仪、扫描电子显微镜、表面电位仪、动态光散射粒度分析仪、浆体分散稳定性分析仪、电子束微区分析(EDS)等测试手段和分析方法,首次对铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝过程进行了系统研究,开发了氢氧化铝颗粒形貌控制及提高氢氧化铝阻燃剂热稳定性技术。主要结论和创新点如下:1)研究了分解温度、凝胶种子率、分解时间、铝酸钠溶液浓度等主要因素对铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝过程中分解率、析出氢氧化铝粒度的影响。首次系统研究了凝胶晶种在分解过程中的作用,通过在线检测反应过程中体系的温度变化,结合铝酸钠溶液分解过程中分解液成分分析等,提出了凝胶晶种制备超细氢氧化铝的可能机理。2)根据分形理论,将粒度分布维数与超细氢氧化铝粒度分布的质量相关联,系统研究了温度、种子率等主要因素对铝酸钠溶液分解析出超细氢氧化铝粒度分布分维数的影响。发现从铝酸钠溶液中析出超细氢氧化铝的粒度分布具有分形特征,粒度分布宽度与其粒度分布分维数是对应的,粒度分布分维数可为颗粒粒度分布质量提供更为可靠的判据。3)系统研究了铝酸钠溶液中Na_2CO_3和Na_2SO_4杂质对铝酸钠溶液分解过程中分解率、析出氢氧化铝粒度分布的影响,对其影响机理进行了分析。Na_2CO_3和Na_2SO_4杂质的存在,降低了铝酸钠溶液的分解率,使分解析出氢氧化铝的粒度粗化,析出氢氧化铝晶体颗粒群的分维数随溶液中碳酸钠和硫酸钠杂质浓度的增加而不断增大。Na_2SO_4对分解率及超细氢氧化铝粒度分布的影响均大于Na_2CO_3。4)首次对铝酸钠溶液添加凝胶晶种分解制备超细氢氧化铝动力学进行了系统研究。通过研究分解温度、苛性碱浓度、种子率以及铝酸钠溶液浓度等对分解动力学的影响,得到了铝酸钠溶液添加凝胶晶种分解动力学方程。根据动态光散射粒度检测和扫描电镜结果,提出了种分制备超细氢氧化铝晶体生长机理。5)系统研究了电解质分散剂、高分子表面活性剂对超细氢氧化铝粉体的表面电性能、分散稳定性及水基浆体流变性的影响。电解质浓度及种类影响粉体的表面电位值,高价离子对粉体表面电位有较大的影响。添加少量的电解质类分散剂可以使粉体依靠静电排斥机制而分散。另外,浆体中加入适量的无机电解质和高分子表面活性剂可以改善浆体的流变行为,降低浆体表观粘度,并提出了添加剂对浆体流变性影响的作用机理。6)研究了超细氢氧化铝粉体颗粒形貌控制技术。通过在铝酸钠溶液分解过程中添加少量的多羟基或羧基类有机添加剂作为晶习改性剂,控制晶体的生长,制取了片状氢氧化铝;采用微乳液法,使氢氧化铝晶体在模板剂的作用下定向生长,制备出了球形的微米级氢氧化铝,并研究了有机添加剂对晶体生长过程的影响机理。7)紧密结合现有的氢氧化铝生产流程,开发了以单流反向加料、添加分散剂和有机改性剂为关键技术的高热稳定性氢氧化铝镁复合阻燃剂制备新工艺,解决了超细粉体的分散与团聚问题,提高了无机材料与有机高分子材料间的相容性,为改善超细氢氧化铝阻燃剂的使用性能提供了经济可行的技术。
章宣[9]2011年在《铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程产品粒度控制》文中研究表明在拜耳法生产氧化铝工艺中,种分过程是决定产品化学纯度和物理性能的关键步骤。尽管对种分过程已有大量研究,但我国氧化铝生产中晶种分解过程还是普遍存在分解率低、分解时间长、种子比大和设备产能低等问题。为了提高设备利用率,论文研究了溶液诱导方式和引发剂种类对铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程的影响,并讨论了温度对少量溶液慢速诱导成核所制得晶种粒度的影响。结果表明：1)直接添加固体引发剂诱导成核的分解过程仅在低苛性比溶液和低分解初温的条件下才能进行,其产品粒度较细；少量溶液快速诱导成核的分解过程由于晶种制备段条件难以控制,故难以得到粗颗粒氢氧化铝；相比之下,少量溶液慢速诱导成核的分解过程控制较高的晶种制备段温度,却可得到粒度较粗的氢氧化铝产品；2)引发剂种类对铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程有较大影响,其中引发剂A效果最佳；3)对于在少量溶液中慢速诱导成核制备晶种过程,温度越高,分解率越低,所得晶种粒度越大。在此基础上,为了控制所得氢氧化铝产品的粒度,本文研究了该分解过程中细颗粒的行为,并讨论影响细颗粒长大行为的因素和抑制细颗粒附聚的条件。结果表明：1)对于少量溶液慢速诱导成核制备晶种的分解过程,控制较高的晶种制备段温度(80℃)可制得粗晶种,可制得粒度约为50μm的氢氧化铝产品；2)对于铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程,较低的分解温度(45-50℃)可抑制细颗粒的附聚,最终得到平均粒度为1-2μm的超细氢氧化铝产品,而有机添加剂B可强化分解过程,细化产品粒度,完善产品形貌；3)引发剂A的添加量增加促进分解过程的进行,但对细颗粒的长大无影响；晶种制备段较慢的诱导速度、溶液分段添加和有机添加剂E均可促进细颗粒的长大；铝酸钠溶液中碳酸钠和硫酸钠抑制分解过程,但可促进晶体长大；4)对于低温下大量活性晶种循环或高温下溶液中添加大量活性晶种的分解过程,细颗粒的行为以长大为主；对于高温下溶液中添加少量活性晶种的分解过程,细颗粒的行为以附聚为主；5)分解过程中添加适量工业粗晶种可减少产品中细颗粒的含量,粗晶种添加量越大,产品中细颗粒越少,但并未彻底粗化产品。
刘志坚[10]2005年在《晶种分解后期过程分解机理的研究》文中提出铝酸钠溶液的晶种分解是拜尔法生产氧化铝产品的关键工序,它是一个涉及附聚、成核与晶体生长等多种物理化学作用的复杂结晶过程。以往重点在于研究晶种分解的前期过程,随着资源的减少和环境保护的要求,生产砂状氧化铝变得尤为重要。 本文对分解后期过程的影响因素进行了系统的研究,得到以下结果: (1)分解温度对种分后期过程影响较大。在分解后期过程中,降低分解温度,体系对应的分解率得到提高,但若分解温度过低,其体系对应的分解率反而降低。随着分解温度的降低,所得到的氢氧化铝产品的平均粒径增大,而随着温度的进一步降低,所得产品的平均粒径减小。 (2)晶种对分解后期过程有一定的影响,主要从晶种类型,晶种粒度及晶种系数叁个方面进行了研究,研究结果表明:不同类型的晶种对分解后期过程的影响不同,改变加入的晶种的粒度和晶种系数,实验对应的分解率及产品的粒度有所不同。 (3)苛碱浓度对分解后期过程的影响为:提高溶液中的苛碱浓度,将显着降低溶液的分解率,但对产品的粒度和质量影响不大。 (4)当搅拌强度在适当的范围内,改变其大小对分解后期过程的分解率和产品粒度相对较小。 通过对分解后期过程产品形貌和其分解过程的附聚和生长动力学进行了研究,并对分解后期过程的老化现象进行了初步分析,得到了以下结果: (1)通过对分解后期过程产品形貌变化情况,可知在分解后期过程中,大晶粒表面以晶体生长和成核为主,小晶粒表面则主要发生附聚现象。 (2)研究了晶种分解后期过程晶体生长的规律,并通过计算机模型对其生长速率进行了模拟。模拟结果表明:在种分后期阶段,当溶液中苛碱浓度较高,其晶体的表观生长速率比较缓慢,苛碱浓度较低时,其晶体的表观生长速率增大;随着粒子粒径的增大,晶体的表观生长速率有明显的增加;即粒径越大,生长越快;随分解时间的延长,各
参考文献：
[1]. 钾离子对铝酸钠溶液种分过程影响的研究[D]. 陈金清. 中南大学. 2004
[2]. 铝酸钠溶液种分过程晶体长大速率模型[D]. 徐晓辉. 中南大学. 2004
[3]. 超声波对铝酸钠溶液分解影响的探索[D]. 张俊. 中南大学. 2004
[4]. 铝酸钠溶液碳分过程中的颗粒生长[D]. 彭殿军. 中南大学. 2009
[5]. 过饱和铝酸钠溶液种分附聚过程及其强化[D]. 尹建国. 中南大学. 2007
[6]. 硅矿物及有机物在拜耳法生产氧化铝过程中的行为[D]. 赵清杰. 中南大学. 2008
[7]. 添加剂对铝酸钠溶液晶种分解影响的研究[D]. 李鹏飞. 江西理工大学. 2008
[8]. 超细氢氧化铝的制备及提高其热稳定性技术研究[D]. 王建立. 中南大学. 2009
[9]. 铝酸钠溶液诱导成核制备晶种的分解过程产品粒度控制[D]. 章宣. 中南大学. 2011
[10]. 晶种分解后期过程分解机理的研究[D]. 刘志坚. 中南大学. 2005
标签：冶金工业论文; 铝酸钠论文; 粒度分布论文; 晶体生长论文; 反应动力学论文; 分解反应论文; 氢氧化铝论文; 动力学论文;