氧化铝在冰晶石体系中溶解行为的研究

论文摘要

氧化铝是炼铝用的原料。其在冰晶石系熔盐中的溶解性能优劣对铝电解生产过程至关重要,一般要求它能够较多较快地溶解在熔融冰晶石里。氧化铝在冰晶石中的溶解能力好坏是由氧化铝的物理化学性质（粒度分布、密度、比表面积、晶型、灼减）和冰晶石体系状况决定的。在拜耳法生产氧化铝的过程中,产品氧化铝的灼减是其重要的生产参数之一,灼减也是决定氧化铝优劣的重要性能指标,它与煅烧过程中形成的其它物理化学性质息息相关,能很大程度上反映氧化铝性能的好坏。本文首先利用石英透明槽研究了它们的溶解行为,通过摄像机观测记录了5种工业氧化铝在熔融冰晶石系电解质中的整个溶解过程,分析讨论了工业氧化铝在熔融冰晶石中的溶解速度及溶解度的影响因素。研究表明,载氟氧化铝在熔融冰晶石中的溶解现象与普通氧化铝有很大的差异,其溶解速度及溶解度是普通氧化铝的2倍。同时为了考察生产过程中电解质成分波动对氧化铝溶解性能的影响,比较了5种工业氧化铝在不同添加剂含量的电解质中的溶解情况,结果表明添加剂含量的增高会导致氧化铝溶解性能的降低。通过在不同温度下静态煅烧拜耳法生产过程中产生的氢氧化铝滤饼来制备不同灼减的氧化铝,利用透明槽观察不同灼减的氧化铝在冰晶石体系熔盐中的溶解行为,比较不同灼减氧化铝溶解性能的差距,研究发现灼减主要是通过影响氧化铝比表面积而间接影响氧化铝的溶解速度,从灼减0-3逐渐升高的过程中,溶解速度基本与灼减成正比增加。氧化铝在冰晶石熔盐表面的漂浮时间先随灼减升高而逐渐升高,至灼减1.01时达到最大值,随后随灼减升高而逐渐降低。同时灼减对氧化铝溶解速度的影响也可以视为晶型对氧化铝溶解性能的影响,γ相氧化铝溶解时长时间漂浮在熔盐表面并且溶解速度较快,α相氧化铝添加进熔盐中迅速下沉到坩埚底部并且溶解速度较慢,而2者的中间相δ等相或混合相的氧化铝溶解速度则位于2者之间。目前电解铝厂干法烟气净化装置回收效率普遍可以达到95%以上,因此可以考虑使用灼减较高的氧化铝进行生产,同时可以降低氧化铝生产中能源的浪费。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 当代铝电解概述
• 1.1.1 当代铝电解技术的诞生
• 1.1.2 当代铝电解槽结构
• 1.1.3 当代铝电解熔盐电解质成分研究
• 1.2 氧化铝在冰晶石体系中的溶解机理
• 1.3 影响氧化铝溶解的因素
• 1.3.1 电解质成分对氧化铝溶解的影响
• 1.3.2 氧化铝物理化学性质对氧化铝溶解的影响
• 1.4 本课题的引出和主要研究内容
• 1.4.1 本课题的引出
• 1.4.2 本课题的主要研究内容
• 第2章 5种国内工业氧化铝在冰晶石体系中的溶解行为
• 2.1 溶解性能研究方法
• 2.2 实验药品及处理
• 2.3 实验设备
• 2.4 普通工业氧化铝溶解现象的观测
• 2.5 载氟氧化铝溶解现象的观测
• 2.5.1 低氧化铝浓度时载氟氧化铝的溶解现象
• 2.5.2 高氧化铝浓度时载氟氧化铝的溶解现象
• 2.6 高电解质添加剂时氧化铝溶解现象的观测
• 2.7 几种氧化铝溶解能力的分析与比较
• 2O₃溶解现象的观测'>2.7.1 α-Al₂O₃溶解现象的观测
• 2.7.2 几种氧化铝溶解度的对比
• 2.7.3 几种氧化铝溶解速度的对比
• 2.7.4 电解质成分波动对氧化铝溶解行为的影响
• 2.8 小结
• 第3章 灼减对氧化铝溶解性能的影响
• 3.1 实验药品及处理
• 3.2 不同灼减氧化铝的制备
• 3.2.1 氢氧化铝滤饼的煅烧
• 3.2.2 煅烧产物的灼减测定
• 3.2.3 煅烧产物的其他性质测定
• 3.3 氧化铝溶解速度随灼减的变化
• 2O₃在冰晶石熔盐体系中的溶解速度'>3.3.1 γ-Al₂O₃在冰晶石熔盐体系中的溶解速度
• 3.3.2 不同灼减氧化铝溶解时间对比
• 3.3.3 不同灼减氧化铝平均溶解速度对比
• 3.4 不同灼减氧化铝漂浮时间对比
• 3.5 晶型对氧化铝溶解速度的影响
• 3.6 小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读硕士学位期间发表的论文