搅拌对氢氧化铝晶种分解率的影响

黄丽霞

（中国铝业广西分公司氧化铝厂，广西 平果 531400）

氢氧化铝晶种分解是生产氧化铝的主要工序，分解率对氧化铝的生产周期、生产质量、粒度分布等皆有非常重要的影响。目前在提升氢氧化铝晶种分解率研究方面，主要集中反应温度、精液分子比、固含等方面，很少有关于搅拌对氢氧化铝晶种分解率影响的研究。但大量实例表明，充分搅拌是提升氢氧化铝晶种分解率最有效、成本最低的方法。基于此，开展搅拌对氢氧化铝晶种分解率影响的研究就显得尤为必要。

1 实验过程

实验装置选择：为保证实验精度，氢氧化铝晶种分解反应器，选择了双层智能玻璃微扰动分解反应器，其中内层存放反应液，外层则通循环恒温水浴，恒温精度控制在±0.5℃之间。

实验方法：通过称量的方法，选择一定量的工业氢氧化铝和强氧化钠充分加水混合，然后逐步加热到完全溶解，获得分子比较低，但浓度比较高的氯酸钠溶液[1]。再通过添加水和母液，调配成浓度为175g/L，分子比为1.45左右的铝酸钠溶液。分别选取三份体积为2.0L的溶液，加入反应器中，加入适量的氢氧化铝晶种，进行充分反应，持续反应24h，每隔6h，从反应器中提取一些反应液进行固液分离处理，通过滴定分析法，就可以获知氧化铝苛性碱的实际浓度。

2 不同温度下苛性碱和氧化铝的浓度分析

在45℃、55℃、65℃下，测定氯酸钠溶液晶体分解反应时苛性碱及氧化铝的浓度，具体结果如下：

在45℃下，反应持续6h时，苛性碱的浓度为171.2g/L，氧化铝的浓度为155.84g/L，分解速率常数为0.00317；反应持续12h时，苛性碱的浓度为174.2g/L，氧化铝的浓度为127.35g/L，分解速率常数为0.00382；反应持续18h时，苛性碱的浓度为177.6g/L，氧化铝的浓度为100.65g/L，分解速率常数为0.00549；反应持续24h时，苛性碱的浓度为177.8g/L，氧化铝的浓度为91.1g/L，分解速率常数为0.00686。

在55℃下，反应持续6h时，苛性碱的浓度为178.9g/L，氧化铝的浓度为149.62g/L，分解速率常数为0.00427；反应持续12h时，苛性碱的浓度为176.2g/L，氧化铝的浓度为123.35g/L，分解速率常数为0.00553；反应持续18h时，苛性碱的浓度为174.2g/L，氧化铝的浓度为107.8g/L，分解速率常数为0.00713；反应持续24h时，苛性碱的浓度为173.6g/L，氧化铝的浓度为99.89g/L，分解速率常数为0.00905。

在65℃下，反应持续6h时，苛性碱的浓度为178.3g/L，氧化铝的浓度为126.52g/L，分解速率常数为0.00951；反应持续12h时，苛性碱的浓度为177.0g/L，氧化铝的浓度为113.23g/L，分解速率常数为0.00163；反应持续18h时，苛性碱的浓度为175.6g/L，氧化铝的浓度为106.44g/L，分解速率常数为0.00333；反应持续24h时，苛性碱的浓度为175.6g/L，氧化铝的浓度为104.3g/L，分解速率常数为0.0355。

3 搅拌对搅拌对氢氧化铝晶种分解率的影响

本次设计采用了智能双层玻璃精种分解反应器，共分为三个区域，包括：上部区域、中部区域及底部区域。为获知搅拌对氢氧化铝晶种分解率的运影响效果，需要对中部区域和底部区域进行研究分析[2]。选择苛性碱浓度为175g/L，固含800g/L，精液分子比为1.45，反映温度为55℃，反应持续24h，底部区域搅拌对氢氧化铝晶种分解率的影响如图1所示。

从图1会中看，在0h～12h，域搅拌对氢氧化铝晶种分解率的影响比较大，12h以后，影响程度略有下降，也呈现正比例关系。在底部区设置混合搅拌，则此时分解率随着搅拌强度的增加而提升，其中在0h～6h内，搅拌强度越大，分解速率变化不是特别明显，6h之后，随着搅拌强度的增加，分解速率提升速度增长几乎没有任何影响，

但底部区域搅拌强度从140r/min提升到230r/min时，氢氧化铝晶种的分解速率，比没有随着搅拌强度的增加而明显提升，虽然在中部区域增加了搅拌强度，但氢氧化铝晶种分解速率也没有得到有效提升。主要原因是氢氧化铝晶种分解反应的控制步骤属于化学反应。此次试验，氯酸钠溶液晶种分解反应的活化能为74.81kJ/mol，也充充分证明了此结论。

4 结语

综上所述，本文通过具体的实验，论证了搅拌对氢氧化铝晶种分解率的影响，论证结果表明，苛性碱浓度为175g/L、固含为800g/L、精液分子比为1.45，反应温度为55℃时，氯酸钠溶液晶种分解反应时的活化能为74.81kJ/mol，说明在分解过程中主导步骤为化学反应。随着搅拌强度增加，反应速率的变化率比较小，这和实际生产结果相一致，但可以降低分解装备的能耗。