附聚条件对晶种分解附聚效果的影响

高翼

（中国铝业山东分公司第二氧化铝厂，山东淄博255052）

附聚条件对晶种分解附聚效果的影响

高翼

（中国铝业山东分公司第二氧化铝厂，山东淄博255052）

为探索最佳的晶种分解附聚条件，研究了种分分解过程中固含、温度、时间、添加剂和晶种等条件对种分附聚效果的影响。结果表明，在温度为75～80℃、晶种固含100 g/L时，晶种附聚效果较好；添加剂在适当的分解条件下添加是有效的。

晶种分解；附聚；添加剂；粒度

种分分解过程中，由于生产条件的限制，在种分后期会产生一部分细粒氢氧化铝，此外碎裂和磨损也会产生一些细粒氢氧化铝。由于氢氧化铝粒子在铝酸钠溶液中长大的速度很慢，即使在高过饱和度的条件下，每小时也不会长大到微米级以上。因此，要使这一部分细氢氧化铝结晶长大到砂状产品所要求的粒度是非常困难的。采用两段分解工艺，使这一部分细氢氧化铝通过附聚后，再进入结晶长大段，长大成粗粒级的氢氧化铝，从而生产砂状氧化铝是可行的。晶体附聚是指由晶体颗粒碰撞形成松散的附聚体，经分解出的氢氧化铝将其粘结在一起，成为致密稳定颗粒的过程。在晶体附聚过程中，附聚的效果受温度、固含、附聚时间、添加剂和晶体粒度等的影响，要取得理想的附聚效果，必须控制一定的附聚条件［1-4］。

1 晶种附聚条件的影响

1.1 晶种固含的影响

晶体附聚只有在高饱和度的溶液中并有细晶粒的参加下才会发生。在这种情况下，分解速度很快，新析出的细小氢氧化铝沉淀不只用来结晶，而且有相当一部分用来胶结细小的晶粒。此时如果晶种固含小，不够和较多的胶结剂进行充分胶结，就不能获得好的附聚效果。晶种固含高时，待胶结的细晶粒很多，如果用来胶结的氢氧化铝沉淀不足，同样也不能获得高的附聚效果。只有当二者互相适应时，才能获得高的附聚效果。图1中的结果很好地说明了晶种固含的影响，固含在100 g/L时，晶体颗粒的附聚效果最好，固含50 g/L和150 g/L的效果基本相同。

图1 固含对晶体附聚效果的影响（温度75℃）

1.2 温度的影响

分解温度是影响氢氧化铝粒度的主要因素，温度升高，溶液的黏度降低，溶液中离子的移动速度提高，即可提高附聚速率常数，晶体的附聚效率随温度升高而增加，但附聚温度的升高降低了溶液的过饱和度、分解趋势和分解率，晶粒的析出减少，因此过高的温度对晶体附聚也产生不利的影响。降低温度可以提高溶液的过饱和度，提高溶液的分解速度，为附聚的发生提供更多的粘结剂，但温度过低，溶液黏度增加，离子的移动速度降低，会降低粒子发生有效碰撞的频率而降低附聚效率。由图2可知，适当升高温度可提高晶体的附聚效果，减少细颗粒生成。

图2 温度对晶体附聚效果的影响（固含100 g/L）

1.3 时间的影响

从表1（温度75℃，固含150 g/L）中可看到，晶种的附聚进行至4 h已接近达到最好的附聚效果，在8 h内附聚全部完成，延长附聚时间对附聚效果无有利影响，因此附聚时间应以8 h为限。

表1 时间对附聚效果的影响

2 添加剂对晶种附聚的影响

添加剂多为矿物油、脂肪醇、硅烷油等有机物。添加剂促使细粒子附聚的原因可用附聚经验模型来解释，即小的氢氧化铝颗粒首先由于微小颗粒间吸引力的作用而松散地结合在一起，形成团块。这些团块可以通过氢氧化铝的析出而变大，也可以由于分离又重新变成小颗粒。当分解速率高时，这些松散结合的团块被新析出的氢氧化铝快速地粘接在一起而成为新的氢氧化铝晶体；当分解速率低时，这些团块则在析出的氢氧化铝把它们粘接在一起之前就破裂了。添加剂的作用就是在氢氧化铝细粒上形成疏水性表面来强化氢氧化铝颗粒之间的有效碰撞次数，在细粒表面形成的油层使颗粒粘附在一起的时间足够长，使析出的氢氧化铝把它们粘接在一起。

由表2添加剂对晶种附聚效果的影响试验结果（附聚温度75℃，固含100 g/L）可见，在晶种固含和附聚温度适当的情况下，添加剂对晶种的附聚有一定的效果，但效果甚微，因此对于采用一段附聚二段长大的拜耳法种分分解工艺，在一段附聚时可不添加结晶助剂，在晶种长大段适当添加以提高颗粒粒度和强度。对于附聚时间从表中也可知，根据晶种粒度情况，附聚时间可控制在4～6 h。

表2 添加剂对晶种附聚的影响

3 晶种粒度对附聚效果的影响

晶种的种分分解是一个循环过程，上轮的产品氢氧化铝作为下一轮的晶种。在实际生产中由于种分分解工艺条件比较复杂，晶种的长大过程受多种因素的影响，因此在种分分解过程中都存在晶种的周期性细化问题，只是周期的长短及粒度细化的幅度不同，晶种周期性细化现象存在严重影响产品氢氧化铝粒度的稳定性，对生产砂状氧化铝不利。

图3 晶种个数平均中位粒径的周期性变化曲线

图3所列为某厂拜耳法一段法种分分解过程中，晶种个数平均中位粒径的周期性变化曲线，可见未采用一段高温附聚工艺时，细颗粒的长大很缓慢，随着晶种粒度的长大，晶种的活性降低，当晶种粒度长大到一定程度，由于晶种的活性很低，新析出的晶粒无法在晶种上附聚时便生成大量的新晶核，即开始进入一个新的循环周期。从图3可知，晶种在分解过程中，晶种粗、活性降低时易产生大量细晶核，在种分分解过程中，当晶种颗粒较粗时进行附聚是否也会产生大量新晶核是需考虑的一个重要问题。因此取粗颗粒作为附聚用晶体，附聚试验结果见表3。由于晶种粒度较粗，在附聚初期还是产生了一些新的细颗粒，但是随着晶体附聚的进行，细颗粒又减少，且未出现大量-5 μm的细颗粒，添加剂对粗颗粒附聚的影响明显，因此在分解进入粗化期时，在晶种的附聚段可适当添加部分结晶助剂，以提高晶种的附聚效果，减少细颗粒的产生。

表3 粗颗粒晶体的附聚和添加剂的影响

4 结论

4.1 随附聚温度的提高，附聚效率提高；温度75～80℃，晶种固含为100 g/L时的附聚效果最好。

4.2 晶种粒度较细时，在较佳的附聚条件下，添加结晶助剂对晶体附聚的效果影响不明显。

4.3 晶体粒度较粗时的附聚不会产生大量的细颗粒，加入适量的添加剂有利于晶体的附聚。

［1］陈国辉，陈启元，尹周澜，等.铝酸钠溶液种分成核和附聚研究进展［J］.中国湿法冶金，2003，22（3）：14-18.

［2］张樵青.对拜耳法高浓度铝酸钠溶液两段分解细晶种附聚的研究［J］.轻金属，1994（4）：5-9，16.

［3］张江峰，李旺兴，尹周澜，等.铝酸钠溶液晶种分解附聚过程主要影响因素研究［J］.轻金属，2004（9）：17-19，26.

［4］谢雁丽，毕诗文，任文材.添加剂在拜耳法铝酸钠溶液分解中的应用［J］.轻金属，2000（1）：25-26，49.

Influence of Agglomerative Condition on Seed Crystal Decomposition Agglomerative Effect

GAO Yi
（2nd Alumina Plant,Aluminum Corporation of China Limited Shandong Branch,Zibo 255052,China）

In order to study the best seed crystal decomposition agglomerative condition,this article aimed to research the influence on the seed decomposition agglomerative effect by the conditions of solid content,temperature,time,additives and seed crystal etc.The results indicated that the seed crystal agglomerative effect was good and adding additives under appropriate decomposition condition was effective at the temperature of 75～80℃and the seed crystal solid content of 100 g/L.

precipitation of crystal seed;agglomeration;additives;size

TU712+.5

A

1004-4620（2010）01-0054-03

2009-05-21；

2010-01-26

高翼，男，1973年生，1995年毕业于南方冶金学院有色冶金专业。现为中国铝业山东分公司第二氧化铝厂生产一区主任，工程师，从事拜耳法氧化铝生产过程控制和新工艺研究工作，曾主持和参与了多项中铝公司重点项目的研发和工业试验工作。