Исследование процессов кристаллизации гидроксида алюминия из алюминатных растворов и разработка технологии его укрупнения

• Автор: Ананьева, Нина Николаевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Общие положения теории кристаллизации

1.2 Механизм вторичного зародышеобразования

1.3 Агломерация

1.4 Линейный рост

1.5 Модификаторы роста кристаллов

1.6 Общие выводы по литературному обзору

2. Исследование агломерации частиц гидроксида алюминия при комбинированном способе разложения алюминатных растворов

2.1 Обоснование цели исследований

2.2 Методика выполнения опытов

2.3 Результаты исследований процесса агломерации в режиме де композиции
2.4 Определение степени агломерации в режиме декомпозиции
2.5 Расчет константы массовой кристаллизации гидроксида алюми ния при декомпозиции
2.6 Расчет константы агломерации гидроксида алюминия при де композиции
2.7 Выводы
3. Исследование и разработка механизма агломерации в режиме карбонизации
3.1 Методика выполнения опытов в режиме карбонизации
3.2 Результаты исследований процесса агломерации в режиме кар бонизации
3.3 Расчет показателей агломерации при карбонизации
3.4 Выводы
4. Исследование влияния добавок модификатора роста кристал лов МРК на агломерацию гидроксида алюминия
4.1 Обоснование применения МРК и методика опытов
4.2 Исследование агломерации гидроксида алюминия с добавкой МРК при декомпозиции
4.3 Исследование агломерации гидроксида алюминия с добавкой МРК при карбонизации
4.4 Выводы
5. Исследование физико механических свойств глинозема, по 7 лученного агломерацией с добавками МРК
5.1 Современные требования к качеству глинозема
5.2 Исследование влияния гранулометрического состава глинозема 0 на величину угла естественного откоса
5.3 Определение скорости истечения глинозема из воронки
5.4 Методика и результаты определения механической прочности 5 глинозема
5.5 Влияние крупности гидроксида на остаточную влажность после 7 фильтрации
5.6 Выводы
6. Промышленные испытания и разработка аппаратурное техно 1 логической схемы получения песочного глинозема
6.1 Промышленные испытания агломерации в режиме декомпозиции 1 и карбонизации
6.2 Промышленные испытания схемы агломерации мелких фракций 4 гидроксида алюминия в ветви декомпозиции
6.3 Выводы по испытаниям
6.4 Разработка новой аппаратурно технологической схемы получе 1 ния песчаного глинозема при комбинированном разложении алюминатного раствора по способу спекания.
6.5 Экономическая эффективность новой технологии при произвол 2 стве песчаного глинозема на АГК
Общие выводы
Литература


При производстве глинозема из нефелинов по способу спекания, выщелачивание спков производится при более низкой по сравнению со способом Байера температуре до С, получаются алюминатные растворы более низких концентраций с высоким каустическим модулем ак таблица1, поведение которых отличается от растворов полученных по способу Байера. Процесс обескремнивания в отличие от Байера ведется в две стадии с применением на второй стадии известьсодержащей добавки. Область применения 2Ок, кгм3 ак, сд. Этечественные заводы ю способу спекания декомпозиция карбонизация 1. Байера длительное перемешивание раствора с затравочным гидроксидом, получаемым при карбонизации. Состав растворов, наличие различных примесей сульфатов, хлоридов, органики, тяжелых металлов, количество и способ получения затравки, температурный режим в зависимости от способа получения гидроксида алюминия значительно различаются 9 см. Алюминатные растворы нефелиновой технологии имеют более низкое содержание растворенного глинозема, в них наряду с натриевой щелочью Ыа присутствует до калиевой К2О , кроме того, в них значительно меньше примесей и органики. Ыа в растворах способа спекания нефелинов включает в себя сумму Ыа и К в пересчете на . Глинозем из нефелинов способом спекания производят два завода ОАО Ачинский глиноземный комбинат АГК и Производственное объединение Пикалсвский глиноземный завод ПГЗ. Отличие технологии АГК от ПГЗ состоит в том, что в растворах ПГЗ содержится значительно меньше К. Каждый из них имеет свои особенности. Первым и самым главным является процесс зародышеобразования. Первичное зародышеобразование наблюдается при разложении чистого раствора без примесей твердой фазы, т. Количество образовавшихся зародышей кристаллов зависит от пересыщения, состава раствора и температуры процесса. Размеры первичных кристалловзародышей не превышают мкм . Вторичное зародышеобразование процесс образования новых кристаллов, происходящий в присутствии затравочных зерен вещества, кристаллизующегося из раствора. При вторичном зародышеобразовании количество вновь образовавшихся кристаллов обычно во много раз превышает количество зерен затравки. Вторичные зародыши могут образовывать на своей поверхности кристаллы только определенного размера на практике для гидроксида алюминия более мкм. Размер вторичных зародышей гидроксида алюминия, появившихся в объеме раствора, имеют размер мкм. На поверхности затравочных кристаллов образуются отростки тонких мелких кристаллитов. Затем происходит освобождение поверхности родительского кристалла от кристаллитов путем их срезания, смывания жидкой фазой с поверхности затравочного кристалла, т. Различают два механизма образования первичных центров кристаллизации гомогенный, когда новая фаза зарождается в объеме старой, и гетерогенный, который происходит на границе раздела фаз . Первый механизм характерен для неустойчивых систем, которые проявляют тенденцию к спонтанной кристаллизации 6. Для кристаллизации А1ОНз из щелочных растворов типичен второй механизм гетерогенного осаждения. Вероятность самопроизвольного разложения алюминатных растворов по мнению авторов 3, , , весьма мала. Это обусловлено способностью анионов А1ОН4образовывать устойчивые и сложные по составу агрегаты из некоторого количества растворенных молекул или ионов, называемых кластерами, в которых эти анионы блокированы молекулами воды, ионами гидроксида и натрия или калия, что мешает полимеризации гидроксокомплексов А1 III и затрудняет самопроизвольное образование центров кристаллизации. Об отсутствии полимеризации в растворах до 0 гл Ыа свидетельствует и изучение процессов, идущих в индукционном периоде . Никаких явлений, свидетельствующих о заметном изменении свойств алюминатных растворов, в этот период не было обнаружено ни одним из физикохимических методов. Электропроводность, вязкость, плотность, , оптические свойства, сигналы ЯМР 1Н, , А1 оставались постоянными вплоть до видимого разложения растворов. Для разложения алюминатного раствора необходимо или изменить его структуру , или внести затравочные кристаллы, т.