高流动性、低破损率氧化铝生产技术研究

2021-05-23李海荣薛忠秀曹继利潘明亮邓金玲

轻金属 2021年12期

李海荣,薛忠秀,曹继利,潘明亮,邓金玲

(中铝山东有限公司,山东淄博 255051)

1 研究思路

影响氧化铝流动性和破损率的关键因素:(1)氧化铝的粒度,其-45 μm粒级颗粒含量越少,流动性能越好,输送过程的扬尘也越少;(2)氧化铝的晶型晶貌,单晶径向长大型氧化铝由于其多棱角而流动性差,且热工强度差,焙烧过程容易断裂,导致氧化铝流动性能的进一步降低,多晶镶嵌形氧化铝因其类球状的外观而具有良好的流动性能,且强度高,焙烧过程不易破碎。

氧化铝的流动性及强度取决于氢氧化铝的晶型晶貌和粒度组成,附聚流程是氢氧化铝两段法分解工艺的核心环节,对产品的强度、粒度及晶型晶貌有直接的影响,通过试验对附聚工艺的影响因素进行优化,进而改善产品的结晶形貌并提升其热工强度,最终获得高流动性、低破损率的氧化铝产品。

2 实验室研究

附聚的主要影响因素有温度、固含、晶种粒度、附聚时间等,在以下的实验中分别针对上述影响因素做针对性实验研究。

2.1 温度对附聚效果的影响

在其它附聚条件相同条件下设置不同附聚温度,考察温度对附聚氢氧化铝晶型晶貌的影响。实验设置三个附聚温度:70 ℃、75 ℃、80 ℃,附聚6 h的氢氧化铝电镜图片见图1。

图1 附聚6h的氢氧化铝

温度附聚实验电镜结果显示:随着温度的升高,附聚速率加快,结晶更加致密完整,附聚体所包含的小颗粒数目增多,外观不规则体减少。

2.2 固含对附聚效果的影响

在其他附聚条件相同条件下设置不同附聚固含,考察固含对附聚氢氧化铝粒度及晶型晶貌的单因素影响,实验结果见表1。

表1 不同固含对附聚的影响

如图2不同附聚固含实验结果显示:附聚固含的降低有利于提高附聚效率,对氢氧化铝的形貌优化有积极影响。随着固含的降低,附聚致密度升高,外观更趋近于球体,不规则体减少,附聚体所包含的小颗粒数目也越多。

图2 不同固含附聚氢氧化铝实验

2.3 晶种粒度对附聚效果的影响

为得到不同粒级的活性晶种,从立盘取细晶种标记为1#晶种;在实验室将细晶种经重选获得更细的晶种,标记为2#晶种。

分别用上述两种不同粒度晶种进行附聚实验,所得氢氧化铝形貌见图3。

从图3和表2的实验结果可以看到:晶种的粒度对氢氧化铝的结晶形貌有很大的影响。晶种粒度越细,产生大量多晶镶嵌的结晶体,氢氧化铝的附聚效果越为明显。

表2 不同种子粒级组成

图3 不同粒度晶种附聚氢氧化铝实验

2.4 时间对附聚效果的影响

在其它附聚条件不变的前提下,对不同附聚时间的氢氧化铝取样进行分析,对比附聚氢氧化铝随着时间的推移的成长变化,实验结果见表3、表4。

表3 固含150g/L不同附聚时间氢氧化铝的粒级组成

表4 固含300g/L不同附聚时间氢氧化铝的粒级组成

从表3不同附聚时间的结果对比可以看出:150 g/L低固含附聚,前2 h主要是新晶核的生成,2 h以后开始发生明显的附聚反应,附聚反应至6 h,氢氧化铝-45 μm百分比从14.2%降为8.36%,D50从82 μm长到93 μm;从电镜看,附聚效果良好,均为多晶核抱团成型,结构致密,近似于球状体。

从表4不同附聚时间的结果对比可以看出:300 g/L高固含附聚,各时间段尤其是前4个小时,各粒级含量没有发生显著变化,说明系统内新晶核的生成占主导地位,附聚反应的发生较为缓慢。