烧结法氧化铝碳酸化连续分解工艺及装置研究

论文摘要

铝酸钠溶液的碳酸化分解是烧结法氧化铝生产的关键工序,该工序产出的氢氧化铝经焙烧得到氧化铝,工业氧化铝的主要用途是作为电解铝的原料生产金属铝,市场需求十分巨大。较长时间以来由于受生产工艺条件和系统装置的制约,在碳酸化分解工序结晶析出的氢氧化铝45um以下颗粒含量高、二氧化硅析出量大,造成烧结法氧化铝产品粒度小、杂质含量高等缺陷,成为烧结法氧化铝产品质量提高的瓶颈限制。为提高氧化铝产品质量,从碳酸化分解工序入手,研究探讨优化生产工艺条件和装置的理论与工程应用方法,对于生产大颗粒、杂质含量少的氢氧化铝、提高产品质量和国内外市场竞争力具有重要的意义和工程应用价值。本论文主要研究烧结法氧化铝生产过程中的碳酸化分解工序的工艺及装置。1、以氢氧化铝砂状率为优化目标,分析碳酸化分解生产氢氧化铝工序的工艺流程、反应速度对碳酸化分解过程中二氧化碳吸收率、氢氧化铝结晶析出、砂状率的影响规律,通过增加结晶槽数量对连续碳酸化分解生产氢氧化铝的工艺流程进行优化,延长反应时间,改变各槽分解率匹配控制;并据实验数据分析验证了碳酸化连续分解工艺优化对提高结晶析出氢氧化铝粒度、降低杂质含量的效果和作用。2、优化了碳酸化连续分解工业生产工艺条件的控制;分析了晶种颗粒、不同晶种添加量对氢氧化铝二氧化硅含量和粒度的影响,试验对比了晶种优化的效果;分析铝酸钠溶液纯度对氢氧化铝颗粒度和杂质含量的影响,优化连续碳酸化分解的最终分解率,控制二氧化硅的析出、提高产出氢氧化铝粒度。3、研究铝酸钠溶液连续碳酸化分解的搅拌槽和提料装置,分别对搅拌形式、尺寸、槽底结构、挡板、转速等参数进行了优化,并分析研究了连续碳分条件下的过料方式,提高碳酸化分解生产氢氧化铝过程中二氧化碳气体吸收率,降低搅拌过程对氢氧化铝颗粒的破碎,提高氢氧化铝颗粒度;针对铝酸钠溶液碳酸化分解过程中管道及设备表面结晶这一不利现象,分析不同部位的不同诱因,从装置和工艺操作条件各方面进行了优化,消除由于结晶造成的操作准确性差及设备易损坏的影响。实现铝酸钠溶液连续碳酸化分解工业生产过程控制简便、工序运行平衡稳定。将研究成果在国内烧结法氧化铝生产中推广,会有效地提高氢氧化铝质量,提高我国氧化铝的国际竞争力。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景与意义
• 1.1.1 我国氧化铝生产和发展现状
• 1.1.2 氧化铝产品质量要求及烧结法氧化铝产品现状
• 1.2 碳酸化分解生产氢氧化铝技术
• 1.2.1 烧结法生产氧化铝工艺流程
• 1.2.2 碳酸化分解生产氢氧化铝过程
• 1.3 碳酸化分解生产氢氧化铝工艺条件研究现状
• 1.4 碳酸化分解生产氢氧化铝装置
• 1.4.1 结晶槽
• 1.4.2 结晶槽搅拌装置
• 1.4.3 槽间过料装置
• 1.5 碳酸化分解工艺及装置改造的必要性
• 1.6 研究的主要内容
• 第2章 碳酸化分解生产氢氧化铝工艺流程优化
• 2.1 连续碳酸化分解工业实验
• 2.1.1 连续碳酸化分解工艺流程
• 2.1.2 连续碳酸化分解过程控制技术条件
• 2.1.3 连续碳酸化分解生产氢氧化铝产品质量
• 2.2 连续碳酸化分解工艺流程优化
• 2.3 流程优化前后氢氧化铝质量的对比分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 碳酸化分解的工艺参数优化
• 3.1 添加晶种对产品质量的影响及晶种添加的优化
• 3.1.1 晶种添加对氢氧化铝中二氧化硅含量的影响
• 3.1.2 晶种对氢氧化铝粒度的影响及晶种品质和添加量优化
• 3.2 分解温度的优化控制
• 3.3 末槽分解率的优化
• 3.3.1 铝酸钠溶液的铝硅比（A/S）对碳酸化分解的影响
• 3.3.2 原液纯度和末槽分解率优化
• 3.4 本章小结
• 第4章 铝酸钠溶液连续碳酸化分解装置研究
• 4.1 结晶槽及搅拌装置的优化
• 4.1.1 碳酸化连续分解的搅拌要求
• 4.1.2 搅拌介质条件
• 4.1.3 结晶槽优化
• 4.1.4 搅拌形式及附件的优化选择
• 4.1.5 优化前后二氧化碳吸收率对比分析
• 4.1.6 优化前后析出氢氧化铝砂状率的对比分析
• 4.2 槽间过料装置
• 4.2.1 过料装置分析
• 4.2.2 过料装置的优化
• 4.3 装置表面结晶的处理
• 4.3.1 二氧化碳通气管内部结晶的消除
• 4.3.2 搅拌槽顶部结晶的消除
• 4.3.3 其它部位结晶的处理
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表