氧化铝种分过程浓度及质量比模型的研究
2011-05-29张家元李永清付明辉刘斌李黎
中南大学学报(自然科学版) 2011年6期
张家元,李永清,2,付明辉,刘斌,李黎
(1. 中南大学 能源科学与工程学院,湖南 长沙,410083;2. 湖南工业大学 冶金工程学院,湖南 株洲,412007)
氧化铝的晶种分解过程是精制的过饱和铝酸钠溶液在添加氢氧化铝晶种、降低分解温度和不断搅拌的条件下分解析出 Al(OH)3的过程,简称种分过程。它是拜耳法生产氧化铝的关键工序之一,不仅影响产品氧化铝的数量和质量,而且直接影响循环效率及其他工序。过饱和铝酸钠溶液表现出与一般无机盐的过饱和溶液很不相同的性质,而且其结构和性质由于浓度、分子比及温度等条件不同有很大的差别,铝酸钠溶液的晶种分解结晶过程也不同于一般无机盐溶液的分解结晶过程[1]。种分过程包括晶核形成过程和晶体生长过程[2],而过饱和度直接影响晶核形成过程和晶体生长过程的速度,这2个过程的速度又影响着结晶产品中晶体的粒度及粒度分布[3],因此,过饱和度是考虑结晶问题的一个极其重要的因素。不少研究人员对于氧化铝种分过程进行了大量的研究,提出了氧化铝浓度及Na2O与Al2O3的质量比(Rp)计算模型,但由于实验条件的限制,没有得到合理求解结果。在此,本文作者根据分解动力学方程建立铝酸钠溶液分解过程浓度变化模型,同时在实验基础上对浓度及质量比(Rp)方程进行求解,并用Rp模型来预测不同实验条件或者生产工艺下种分过程的分解率。
1 氧化铝在纯氢氧化钠溶液中的溶解度求解
分解反应的推动力与溶液的溶解度有关。……
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