Влияние солей алюминия на декомпозицию щелочно-алюминатных растворов

• Автор: Шопперт, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
1 Литературный обзор
1Л Современные представления об образовании и росте новой фазы
1ЛЛ Зародышеобразование
1Л .2 Гетерогенное зародышеобразование
1Л .3 Рост кристаллов
1Л .4 Массовая кристаллизация
1Л .5 Агломерация
1Л .6 Перекристаллизация
1.2 Основная дилемма процесса декомпозиции
1.3 Использование солей алюминия для декомпозиции щелочно-алюминатных растворов
1.4 Сферы применения гидроксидов и оксидов алюминия неметаллургического назначения
1.5 Постановка задачи исследования
2 Исследование разложения щелочно-алюминатных растворов при использовании солей алюминия в качестве затравки
2.1 Методика проведения экспериментов
2.2 Изучение влияния различных факторов на осаждение крупнодисперсного гидроксида алюминия при использовании солей алюминия в качестве затравки
2.3 Предполагаемый механизм осаждения активного гидроксида алюминия
2.4 Изучение кинетики осаждения активного гидроксида алюминия при использовании солей алюминия в качестве затравки
2.5 Использование активного гидроксида алюминия в качестве затравки для декомпозиции щелочно-алюминатных растворов
2.6 Поведение активного гидроксида алюминия при кальцинации
2.7 Исследование физико-механических свойств глинозема, полученного из активного гидроксида алюминия
2.7.1 Угол естественного откоса
2.7.2 Насыпная плотность
2.8 Общие выводы по главе
3 Разработка технологии получения гидроксидов алюминия неметаллургического назначения
3.1 Исследование образования высокодисперсного гидроксида алюминия
3.2 Использование активного гидроксида алюминия для получения
коагулянтов
3.3 Общие выводы по главе
4 Предлагаемая технологическая схема и ее финансово-экономическая оценка..
4.1 Технологическая схема стадии декомпозиции
4.2 Финансово-экономическое обоснование
Заключение

Список литературы
Приложение А: Микрофотографии активного гидроксида алюминия, полученного
при использовании солей алюминия
Приложение Б: Результаты рентгеноструктурного анализа активного гидроксида алюминия
Приложение В: Дифференциально-термический и термогравиметрический анализы активного и заводского гидроксида алюминия

Введение
Процесс разложения щелочно-алюминатных растворов является одним из основных переделов в технологии получения глинозема и алюминия, от которого во многом зависят производительность и экономика глиноземных и алюминиевых заводов, качество получаемых продуктов.
Основные задачи усовершенствования процесса декомпозиции состоят в получении гидроксида алюминия необходимой крупности и чистоты, в увеличении скорости и процента разложения алюминатных растворов.
В настоящее время для получения крупнодисперсного продукта идут по пути увеличения затравочного гидроксида в обороте, а также активно используется явление агломерации гидроксида алюминия при высоком содержании каустической щелочи и низком каустическом модуле раствора.
Для получения гидроксида алюминия крупностью необходимой для производства «песчаного» глинозема на стадии декомпозиции зарубежных заводов поддерживаются следующие параметры:
- относительно высокое содержание каустической щелочи (Ка2Ок) - 150 г/л;
- низкий каустический модуль (ак) - 1,5;
- высокое затравочное отношение - от 4 до 6.
Для получения растворов с такими параметрами необходимо высококачественное сырье, так как высокое содержание железа или кремния, наряду с диаспор-бемитовой структурой глинозем содержащего сырья, не позволяют поддерживать необходимое отношение жидкого к твердому на стадии выщелачивания. Высокое затравочное отношение приводит к обороту до 80% гидроксида алюминия, который постоянно находится в незавершенном производстве, а также требуется большое количество оборудования для его классификации. Кроме того, высокое значение затравочного отношения снижает эффективный объем декомпозера.

2 Исследование разложения щелочно-алюминатных растворов при использовании солей алюминия в качестве затравки
Известно, что все методы направленные на увеличение степени разложения щелочно-алюминатного раствора приводят к измельчению конечного продукта [49]. Поэтому увеличение производительности декомпозиции при одновременном получении осадка необходимого качества является основной дилеммой передела.
Образование мелкокристаллического гидроксида алюминия нежелательно при производстве глинозема металлургического назначения, так как это приводит к потерям глинозема с пылью и ухудшает технологические показатели электролиза. При этом механизм измельчения до сих пор до конца не изучен.
Соли алюминия, добавленные в алюминатный раствор в твердом виде, приводят к значительному ускорению разложения алюминатного раствора, и как следствие - образуется высокодисперсный гидроксид алюминия [17, 44, 59, 79]. Поэтому соли алюминия нашли применение только для получения глинозема неметаллургического назначения [60]. Если удастся получить крупнодисперсный глинозем при использовании солей алюминия, то это позволило бы значительно ускорить декомпозицию щелочно-алюминатных растворов процесса Байера и повысить экономическую эффективность глиноземного завода в целом.
Наиболее важной стадией в укрупнении осадка при декомпозиции является агломерация маленьких частичек в крупные [34-39]. На этом основаны технологии зарубежных заводов по получению песчаного глинозема [80, 81]. При использовании солей алюминия для разложения щелочно-алюминатного раствора в заводских условиях, преобладает зародышеобразование, а агломерация имеет место только в незначительной степени.
При этом было показано, что агломерации способствуют повышенные температуры, а также медленное перемешивание при низких затравочных отношениях [34].