攪拌對(duì)氫氧化鋁晶種分解率的影響

黃麗霞

（中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠，廣西 平果 531400）

氫氧化鋁晶種分解是生產(chǎn)氧化鋁的主要工序，分解率對(duì)氧化鋁的生產(chǎn)周期、生產(chǎn)質(zhì)量、粒度分布等皆有非常重要的影響。目前在提升氫氧化鋁晶種分解率研究方面，主要集中反應(yīng)溫度、精液分子比、固含等方面，很少有關(guān)于攪拌對(duì)氫氧化鋁晶種分解率影響的研究。但大量實(shí)例表明，充分?jǐn)嚢枋翘嵘龤溲趸X晶種分解率最有效、成本最低的方法。基于此，開展攪拌對(duì)氫氧化鋁晶種分解率影響的研究就顯得尤為必要。

1 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)裝置選擇：為保證實(shí)驗(yàn)精度，氫氧化鋁晶種分解反應(yīng)器，選擇了雙層智能玻璃微擾動(dòng)分解反應(yīng)器，其中內(nèi)層存放反應(yīng)液，外層則通循環(huán)恒溫水浴，恒溫精度控制在±0.5℃之間。

實(shí)驗(yàn)方法：通過稱量的方法，選擇一定量的工業(yè)氫氧化鋁和強(qiáng)氧化鈉充分加水混合，然后逐步加熱到完全溶解，獲得分子比較低，但濃度比較高的氯酸鈉溶液[1]。再通過添加水和母液，調(diào)配成濃度為175g/L，分子比為1.45左右的鋁酸鈉溶液。分別選取三份體積為2.0L的溶液，加入反應(yīng)器中，加入適量的氫氧化鋁晶種，進(jìn)行充分反應(yīng)，持續(xù)反應(yīng)24h，每隔6h，從反應(yīng)器中提取一些反應(yīng)液進(jìn)行固液分離處理，通過滴定分析法，就可以獲知氧化鋁苛性堿的實(shí)際濃度。

2 不同溫度下苛性堿和氧化鋁的濃度分析

在45℃、55℃、65℃下，測(cè)定氯酸鈉溶液晶體分解反應(yīng)時(shí)苛性堿及氧化鋁的濃度，具體結(jié)果如下：

在45℃下，反應(yīng)持續(xù)6h時(shí)，苛性堿的濃度為171.2g/L，氧化鋁的濃度為155.84g/L，分解速率常數(shù)為0.00317；反應(yīng)持續(xù)12h時(shí)，苛性堿的濃度為174.2g/L，氧化鋁的濃度為127.35g/L，分解速率常數(shù)為0.00382；反應(yīng)持續(xù)18h時(shí)，苛性堿的濃度為177.6g/L，氧化鋁的濃度為100.65g/L，分解速率常數(shù)為0.00549；反應(yīng)持續(xù)24h時(shí)，苛性堿的濃度為177.8g/L，氧化鋁的濃度為91.1g/L，分解速率常數(shù)為0.00686。

在55℃下，反應(yīng)持續(xù)6h時(shí)，苛性堿的濃度為178.9g/L，氧化鋁的濃度為149.62g/L，分解速率常數(shù)為0.00427；反應(yīng)持續(xù)12h時(shí)，苛性堿的濃度為176.2g/L，氧化鋁的濃度為123.35g/L，分解速率常數(shù)為0.00553；反應(yīng)持續(xù)18h時(shí)，苛性堿的濃度為174.2g/L，氧化鋁的濃度為107.8g/L，分解速率常數(shù)為0.00713；反應(yīng)持續(xù)24h時(shí)，苛性堿的濃度為173.6g/L，氧化鋁的濃度為99.89g/L，分解速率常數(shù)為0.00905。

在65℃下，反應(yīng)持續(xù)6h時(shí)，苛性堿的濃度為178.3g/L，氧化鋁的濃度為126.52g/L，分解速率常數(shù)為0.00951；反應(yīng)持續(xù)12h時(shí)，苛性堿的濃度為177.0g/L，氧化鋁的濃度為113.23g/L，分解速率常數(shù)為0.00163；反應(yīng)持續(xù)18h時(shí)，苛性堿的濃度為175.6g/L，氧化鋁的濃度為106.44g/L，分解速率常數(shù)為0.00333；反應(yīng)持續(xù)24h時(shí)，苛性堿的濃度為175.6g/L，氧化鋁的濃度為104.3g/L，分解速率常數(shù)為0.0355。

3 攪拌對(duì)攪拌對(duì)氫氧化鋁晶種分解率的影響

本次設(shè)計(jì)采用了智能雙層玻璃精種分解反應(yīng)器，共分為三個(gè)區(qū)域，包括：上部區(qū)域、中部區(qū)域及底部區(qū)域。為獲知攪拌對(duì)氫氧化鋁晶種分解率的運(yùn)影響效果，需要對(duì)中部區(qū)域和底部區(qū)域進(jìn)行研究分析[2]。選擇苛性堿濃度為175g/L，固含800g/L，精液分子比為1.45，反映溫度為55℃，反應(yīng)持續(xù)24h，底部區(qū)域攪拌對(duì)氫氧化鋁晶種分解率的影響如圖1所示。

從圖1會(huì)中看，在0h～12h，域攪拌對(duì)氫氧化鋁晶種分解率的影響比較大，12h以后，影響程度略有下降，也呈現(xiàn)正比例關(guān)系。在底部區(qū)設(shè)置混合攪拌，則此時(shí)分解率隨著攪拌強(qiáng)度的增加而提升，其中在0h～6h內(nèi)，攪拌強(qiáng)度越大，分解速率變化不是特別明顯，6h之后，隨著攪拌強(qiáng)度的增加，分解速率提升速度增長(zhǎng)幾乎沒有任何影響，

但底部區(qū)域攪拌強(qiáng)度從140r/min提升到230r/min時(shí)，氫氧化鋁晶種的分解速率，比沒有隨著攪拌強(qiáng)度的增加而明顯提升，雖然在中部區(qū)域增加了攪拌強(qiáng)度，但氫氧化鋁晶種分解速率也沒有得到有效提升。主要原因是氫氧化鋁晶種分解反應(yīng)的控制步驟屬于化學(xué)反應(yīng)。此次試驗(yàn)，氯酸鈉溶液晶種分解反應(yīng)的活化能為74.81kJ/mol，也充充分證明了此結(jié)論。

4 結(jié)語

綜上所述，本文通過具體的實(shí)驗(yàn)，論證了攪拌對(duì)氫氧化鋁晶種分解率的影響，論證結(jié)果表明，苛性堿濃度為175g/L、固含為800g/L、精液分子比為1.45，反應(yīng)溫度為55℃時(shí)，氯酸鈉溶液晶種分解反應(yīng)時(shí)的活化能為74.81kJ/mol，說明在分解過程中主導(dǎo)步驟為化學(xué)反應(yīng)。隨著攪拌強(qiáng)度增加，反應(yīng)速率的變化率比較小，這和實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果相一致，但可以降低分解裝備的能耗。