[发明专利]一种用于拜尔法生产氧化铝工艺中的添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于拜尔法生产氧化铝工艺中的添加剂及其制备方法。

背景技术

氧化铝是电解铝生产的主要原料，同时也是电子、化工、耐火材料、陶瓷等行业不可缺少的重要原料。近年来，由于电解铝厂环保及节能的需要，特别是干法烟气净化和大型中间自动点式下料预焙槽的推广, 不但对氧化铝的纯度，而且对氧化铝的物理性质也提出了严格的要求。

铝酸钠溶液晶种分解是拜耳法生产氧化铝的重要工序之一，我国拜耳法以难溶的一水硬铝石型铝土矿为原料，溶出条件苛刻，溶出液的分子比及溶液的苛性碱浓度较高，制得的氧化铝与国外典型的砂状氧化铝产品比较，主要缺点是产品强度低，同时不能保证细粒子含量在合适范围内。“入世”以来，国外粒度好，强度大的优质氧化铝产品，冲击我国氧化铝市场，所以解决铝酸钠溶液晶种分解制取高品质的氧化铝，是我国铝工业迫切需要解决的问题。

早在上世纪80年代，国外就有针对三水软铝石矿的研究，并有相关提高产品质量的分解添加剂，但实践表明，此类添加剂对于我国以一水硬铝石矿拜耳法生产氧化铝的工艺并不适用。而针对此类矿的研究，国外几乎为空白。

我国“八五”期间，曾集中了中国铝业的国营大企业和相关研究院的力量，力图以通过改变生产工艺的方法，解决粉状氧化铝粒度差、强度低的问题，但未获得成功。

目前国内外用于拜尔法铝酸钠溶液晶种分解的添加剂，为水分散添加剂或油溶性添加剂，均属于提高氧化铝粒度的添加剂，此种添加剂加入后虽可提高氧化铝的粒度，但会降低铝酸钠溶液种分分解率或影响氧化铝的强度。而提高分解率的添加剂，往往引起产品氧化铝的细化。另外，对于我国一水硬铝石矿、水溶性添加剂及水分散性添加剂，常会因为其在分解液中的残留产生泡沫，而影响其它生产工段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决上述中拜尔法铝酸钠溶液晶种分解的添加剂存在的问题，本发明提供一种在拜尔法氧化铝生产过程中使用的可改善产品强度和粒度的乳液型分解添加剂及其制备方法。

本发明采用的技术方案：

本发明的一种用于拜尔法生产氧化铝工艺中的添加剂，其配方组成质量分数为：

聚苯乙烯-丙烯酰胺-丙烯酸         0.1～20%

硅烷基苯羧酸                    1～30%

醇                              1～20%

NaOH                           0.2～5%

水                               余量  ，

其中，聚苯乙烯-丙烯酰胺-丙烯酸的分子量为500～1600万，分子式为：

X，Y，Z所占数量分数为：X为10～50%；Z为1～20%；其余为Y。

所述的一种用于拜尔法生产氧化铝工艺中的添加剂，聚苯乙烯-丙烯酰胺-丙烯酸的合成方法为：将20 g丙烯酰胺溶解在水中，加入0.005～0.01g扩链剂MPMD 2-甲基-1,5-戊二胺，缓慢倒入四口烧瓶中，将1.2g ST-80乳化剂缓慢倒入四口烧瓶内，再将苯乙烯加入到反应体系中， 通入氮气，加入0.010g偶氮二异丁腈引发剂，在15～35℃、300r/min搅拌下，反应 1 h，再在100r/min搅拌下， 3～5小时完成聚合反应；

把40%NaOH缓慢到入上述溶液中，在60℃下，水解反应1小时；反应结束后，加入10%的盐酸调整pH为4～5，加入甲醇至产物沉淀完全并分离，再将所得产物用3倍量的甲苯浸泡，除去苯乙烯共聚物，干燥得聚苯乙烯-丙烯酰胺-丙烯酸；

上述的ST-80乳化剂由Span-80与Tween-80复合，HLB=10；

苯乙烯与40%NaOH具体用量，根据分子中X ,Y和Z的百分含量计算：

苯乙烯用量 = 丙烯酰胺质量×Z÷(100-Z)×1.1;

 40%NaOH用量 = 丙烯酰胺质量×X÷(100-Z)÷丙烯酸分子量×NaOH分子量÷40% 。

所述的一种用于拜尔法生产氧化铝工艺中的添加剂，硅烷基苯基羧酸：带有1硅原子的C-Si型表面活性剂，分子中含有1苯环状结构，侧链碳数为:1～8个羧酸，分子式为：

其中：n =1～7 。

所述的一种用于拜尔法生产氧化铝工艺中的添加剂，醇：碳数为3～9个的醇。