[发明专利]无搅拌情况下分解铝酸钠溶液制造氧化铝的方法和设备

说明书

本发明涉及在无搅拌情况下分解过饱和铝酸钠溶液的方法和设备，这种溶液是为拜尔（Baycr）法制造氧化铝而准备的，这是制造氧化铝的基本方法，所得的氧化铝主要是用来高温电解（熔盐电解）生产铝。根据拜尔法，矾土矿与合适浓度的氢氧化钠水溶液加热处理使之溶解，制得过饱和的铝酸钠溶液。把未溶的矿渣（红泥）分离后，在过饱和铝酸钠溶液中加入一点氢氧化铝作为引发剂，就产生氢氧化铝沉淀。

这种操作，在工艺上通称“分解”，一般分几个步骤进行。这些步骤主要视温度、粒度的分布和引发剂的加入量、溶液在一连串的槽内进行流动的布置、可能还包括有再循环的布置等而有所区别。

当今世界上用拜尔法制造氧化铝的工业设施都是采用搅拌式分解槽，在结构上和使用时，都要有预防措施来避免搅拌和流动的任何中止，否则将导致三水合氧化铝在槽底沉积出来，此一沉积又不能逆向进行，所以需要把槽掏空和用化学方法解脱沉积物。

实际上，用搅拌进行是合乎逻辑的，它可以使铝酸盐溶液中的氢氧化铝悬浮体在某些情形下保持分布均匀，并且可以防止在分解槽底部结块。

但是，不用搅拌可有几个优点。首先，由于反应是在活塞加压液流条件下进行的，其动力性能要比充分搅拌成均一介质的情况为好，所以铝酸盐的分解速度可以提高。

其次，从质量观点来看，增强了小粒氢氧化铝的集聚，有助于得到含小粒子最少的粒度分布。

最后，还可以看到，无论是机械搅拌还是用喷射空气产生搅拌，其能量消耗都是不可忽视的。为维持搅拌所需的功率，对1000立方米级的体积来说，每个槽子可达几十千瓦（例如50-55千瓦/1000米³）。

除了法国专利FR-A-2446799（＝CA1117274），至今还没有不用搅拌的“拜尔法”过饱和铝酸盐溶液分解槽的文献记载。此法国专利叙述了一种只有轻微搅拌的分解方法，是用装有穿孔侧臂的转动喷淋管把铝酸盐溶液导入分解槽的底部，所以在被分解的溶液中不因溶液的导入而引起任何湍流。废溶液从分解槽顶部溢流而排出，而在底部获得大颗粒的三水合物分散相。铝酸盐溶液这种向上循环流动的过程，可以与轻微搅拌的流化床中的分解相匹敌，其应用包括溶液的低速循环流动。

本发明与传统概念和工业实践不同，目的在于不用任何搅拌以分解用拜尔法处理铝土矿而得到的过饱和铝酸钠溶液。

更具体地说，本发明的第一目的是提出一种方法来分解根据拜尔法用碱处理铝土矿而得到的有过饱和氧化铝的铝酸钠溶液。分解过程由三水合氧化铝引发，这样，在铝酸钠溶液中生成三水合氧化铝的悬浮液（下称“悬浮液”）。此过程的特征在于悬浮液是从称为“分解槽”的非搅拌式反应器的顶部导入，并从分解槽的底部流出。在氧化铝工业生产上，现今所用的分解槽的体积和流量，对悬浮液的循环来说为每小时1.5至19立方米，最好是每小时3至7立方米。

本发明的第二个目的是安排实现无任何搅拌的分解过程所需的设置。其特征在于，它由反应器组成，这个反应器的顶部有导入悬浮液的装置，底部配有取出悬浮液的装置，反应器是园柱-园锥形的，取出悬浮液的装置连于锥形部分的顶点近邻。

取出铝酸盐悬浮液的装置是一根管子，由其底部注入压缩空气，顶部装有排气箱，排气箱连于通往下一个槽子的管道和再循环溢流口。

图1和图2是本发明的设备的图解立面图。

图1为本发明的不用任何搅拌的分解槽，图2为改进的设备。

分解槽（1）为园柱-园锥形，由园柱形的上部（2）和园锥形底部（3）组成。一个带活塞的管（4）在锥体的底不把悬浮液吸上来。管（4）中有注入压缩空气的装置（5），使在管子（4）的直立部分形成乳化柱。乳化的水合氧化铝悬浮液上升进入排气箱（6），并用以充满下游的输送管道（7）。管道（7）上配有一个截止阀（8）。排气箱（6）还有一个溢流口（9），让溢流液体流回分解槽。

被输送的悬浮液的流速因管（5）的空气流速而有变化。空气的流速由槽的液面来调节。这是固定的空气流速的辅助调节，可防止空气喷射管被堵塞并使输送的液体量更为均匀。空气的固定流速是由阀（10）控制的，而遥控阀（11）是根据分解槽中铝酸盐悬浮液的液面来调节空气的流速。