[其他]由分解铝酸钠溶液生产氧化铝的工艺和装置

说明书

本发明涉及一种不用搅拌铝酸钠过饱和溶液的分解工艺和装置，采用Bayer法生产氧化铝，产物主要用来经熔融电解转化成铝。

该方法用合适浓度的氢氧化钠水溶液，将铝土矿（红泥）进行热处理，使氧化铝溶解，生成铝酸钠的过饱和溶液。把未受侵蚀的矿渣固相分离掉，余下的铝酸钠过饱和溶液里放入氢氧化铝晶种剂，使氢氧化铝沉淀。

精于此行者一般把那种操作称之为“分解”，该操作通常在许多连续的装置里进行，它们的区别主要在于温度、放入的晶种剂的粒度和数量、连续罐里母液循环的流程布局以及任何再循环过程。

生产氧化铝的工艺装置，大多也是在称之为搅拌分解器的反应器里进行上述的分解操作。其目的是为了避免因分解器底部颗粒积聚而导致物料的任何损失，尤其是尽可能保持悬浮液的均匀度。因此，除了可提高由于分解反应的固体量以外，还可得到对分解器里悬浮液特性来说完全相同的条件，即固体的浓度以及这种固体的粒度。搅拌作用起的另外一个效果是不管颗粒大小如何，溶液本身和固体颗粒在分解器里停留时间的分布状态一致。

分解器生产技术改变了悬浮态的固体和溶液的循环，因此需用相当量的搅拌能，它同时改进了控制化学分解反应过程的某些参数，因此改进了溶液的生产能力以及沉淀固体的质量，尤其是它们最终的粒度。

如今，为了工业规模生产出特定质量的氧化铝，如规定其粒度，同时又要保持高水平的生产能力和限定能耗，专于此行者会对某些参数能彼此独立保持控制发生兴趣，这些参数在涉及搅拌分解器的工艺中彼此不能相互无关，因此，难以选定最佳的参数数值，即：

分解器里固含量的浓度;

这种固体的粒度;

溶液在分解器里停留时间的分布状态;

固体颗粒在分解器里停留时间的分布状态，与上述分布状态要有所不同，相异的固体颗粒，也随其粒度大小而不同。

现在，已经开发出一些生产大颗粒氧化铝状态的颗粒，其粒度大小45微米的最多不超过10%（重量），同时每立方米过饱和溶液生产沉淀氧化铝的能力高于80公斤。

在晶种剂存在下由分解铝酸钠过饱和溶液沉淀氧化铝的某些方法，通过延长分解器里晶种颗粒同再生母液接触的停留时间，为提高其粒度提供了手段。因此，采用限制和甚至抑制搅拌的方法，由于晶种颗粒的沉降，氧化铝的沉淀以及所述颗粒的粒度因与高固含量区域的母液接触而增加，在分解器的下层产生了一个固体颗粒含量高的区域。

这些分解方法是属于靠晶种积累或保留的浓相分解方法之列。

美国专利3，607，113和3，649，184于是采用了以二个分隔间的分解器来分解铝酸钠过饱和溶液的一步分解法。其中第一个搅拌分隔间是用来接受母液和细的晶种剂，在室内进行氢氧化铝颗粒的凝聚，随着凝聚物粒度的增加，凝聚物积累到分解器的下层，并间断地从分隔间内抽走，与此同时，部分分解了的溶液通过分解器第二个非搅拌分隔间，在那里颗粒发生选择性保留，然后溢流入下一个分解器。

颗粒积累在每个分解器的底部，在其上面均匀地进行溶液的沉淀，这种颗粒因此间断地被抽走，经旋风分离段分离，构成生产过程;旋风分离段对除去最细的颗粒是必不可少的，这类颗粒同部分消耗的溶液一起再循环到每个分解器的第一分隔间。

美国专利4，364，919实现分解铝酸钠溶液的方法分两个不同的步骤。第一步凝聚是在少量选过了的晶种剂存在下于搅拌罐里进行的。第二步养育和增大凝聚物粒度是在慢搅拌的罐里进行的，固体颗粒在罐里停留的时间比消耗的母液要长得多，母液用溢流方法排出罐外。固体颗粒含量可达到400至1500克/升。

同样，美国专利4，511，542在氢氧化铝颗粒存在少量选过了的晶种剂于第一阶段成核和凝聚后，采用在一系列分解器里积聚沉淀氧化铝的方法，给悬浮液的固体物又提供一种增浓作用。氢氧化铝颗粒的停留时间在30至90小时范围内变动，固含量为250至700克/升。高固含量的悬浮液从最后的分解器放出，按总体分类供给产物和细的晶种剂，后者经洗涤再循环使用。

事实上，这些方法在分解阶段过程中的共同特点是为颗粒的停留提供了条件，从铝酸钠分解中，氧化铝无区别地沉淀在所有氢氧化铝颗粒的上面，而不论它们的颗粒大小如何。因此它表现在氧化铝沉淀在细的颗粒上面和母液的过早枯竭，只是在最后特定的阶段，必须完全靠悬浮液的分选操作，才把产物同晶种剂分开。因此，在分解作业过程中，没有把颗粒按其粒度大小分选，这就有可能在一个给定的限度内，有选择地调节粗颗粒的停留时间，并很快从反应介质里消除细的颗粒。