铝酸钠溶液晶种分解过程中的分形动力学

研究了铝酸钠溶液晶种分解过程中晶种对种分的影响,提出了铝酸钠溶液种分反应的分形介质反应动力学关系式,通过实验研究了铝酸钠溶液在高固含情况下晶种分解过程中的谱维数变化.研究结果表明铝酸钠溶液种分过程符合分形介质反应动力学的基本规律,种分过程中谱维数的变化与晶种的活性及温度有关;分形反应的速率常数kt与时间的谱维数相关,kt=ktds/2-1;以洗涤过的杂质含量少、没有附碱的氢氧化铝为晶种,铝酸钠溶液在45,50和55 ℃下种分,谱维数变化在1 h后存在转变时间点,而在65 ℃时则没有,随着温度升高,谱维数增大,前期反应活性增大;以未经洗涤、附碱含量高的氢氧化铝为晶种,在50 ℃存在谱维数转变点,在种分前期,反应谱维数较小,活性较低.     

高浓度铝酸钠溶液晶种分解动力学

引入瞬时晶种系数Krt,以[(ρ-ρc)/ρf]n2为过饱和铝酸钠溶液晶种分解过程的推动力,导出了高浓度铝酸钠溶液晶种分解过程的动力学方程,得到在高浓度条件下晶种分解过程的表观活化能为30.84kJ/mol。应用所导出的动力学方程,对分解温度、苛性碱浓度、过饱和度等因素对高浓度条件下晶种分解过程的影响进行模拟分析,研究结果表明:由于该过程的控制方式由铝酸钠溶液较低浓度时的表面化学反应控制转变为高浓度的扩散控制或混合控制,从而导致铝酸钠溶液高浓度时的活化能明显低于其较低浓度时的活化能。     

氧化铝种分过程粒度分布的动态模型

将实验室实验、工业试验与数值仿真(计算)方法相结合,以种分过程中的动力学规律和粒数衡算为基础,以MATLAB/Simulink软件为主要开发工具,根据种分过程的粒度变化特性,以MSMPR结晶器为对象,建立种分槽晶体成核、生长和附聚相结合的粒度衡算模型.根据不同温度下的实验数据,利用矩量法对种分过程的重要参数--附聚核β和成核速率RN进行求解.计算结果表明:附聚核在70℃左右达到最大值,成核速率则一直随着温度的升高而降低;用MATLAB/Simulink软件求解粒度模型,对不同工艺条件下种分过程的粒度分布进行预测,将预测结果与工业试验数据进行比较,相对误差低于10%.     

铝酸钠溶液离子膜电解方法制备氢氧化铝

对中等浓度的铝酸钠溶液,利用离子膜技术对其进行电解种分,所得产品用X射线检测。研究结果表明:铝酸钠溶液通过离子膜电解种分,不但可获得纯度较高氢氧化铝产品,还可获得浓度较高的NaOH溶液和副产物H2与O2;通电约12 h后,分解率可达71．7％;离子膜电解种分的分解率明显高于拜耳法种分的分解率。     

氧化铝晶种分解能量传递过程的动态建模

建立描述拜耳法生产氧化铝工艺中晶种分解工序的单槽和串联槽的能量传递过程的动态机理模型.应用某氧化铝厂的实际生产过程数据对该模型进行仿真计算验证模型的可靠性和准确性.研究结果表明:该模型揭示了分解温度与其影响因素(过程变量及工艺参数)之间的关系,当已知生产条件和操作参数时,可应用该模型预测全工序各种分槽的晶种分解温度;当已知各个种分槽的最佳分解温度时,可应用该模型进行生产工艺允许条件约束下的多变量寻优,获取以最佳分解温度分布为控制目标的全工序生产操作优化决策.因此,该模型具有重要的理论意义和显著的实用价值.     

溶液质量浓度对铝酸钠溶液碳酸化分解的影响

研究了铝酸钠溶液碳酸化分解过程中溶液的质量浓度变化对碳酸化分解过程及其产品的粒度和强度的影响,发现随着溶液质量浓度的提高,碳酸化分解率降低,产品氢氧化铝的粒度细化、强度降低;在相近分解深度时,高质量浓度铝酸钠溶液分解的氢氧化铝的粒度和强度也较低质量浓度的差     

二段种分法制备氢氧化铝微粉的工艺

为了研究煤矸石酸法提取物硫酸铝的应用及氢氧化铝精细化生产过程,进行了二段种分法制备氢氧化铝微粉的工艺研究.用煤矸石酸法提取的硫酸铝和拜耳法精制的铝酸钠稀释后的溶液反应,生成的浆液经放置老化后即得活性晶种.用活性晶种进行铝酸钠溶液的一段种子分解和二段种子分解,制备氢氧化铝微粉.同时研究了制备过程中种子浆pH、分解温度、种子比值、分解时间、铝酸钠溶液α_k及铝酸钠溶液质量浓度对分解率、氢氧化铝微粉颗粒粒度的影响.结果表明,煤矸石提取物硫酸铝做晶种引发剂,在一定的工艺条件下可制得白度大于99%、Fe₂O₃质量分数小于0.006%、SiO₂质量分数小于0.05%、吸油值小于0.70 mL/g、粒度在0.5~6 μm的氢氧化铝微粉.     

碳酸钠和硫酸钠对铝酸钠溶液结构的影响

利用红外光谱,研究碳酸钠和硫酸钠对铝酸钠溶液结构的影响.同时,研究当有碳酸钠和硫酸钠存在时,铝酸钠溶液的结构变化对其物理化学性质和分解过程的影响.研究结果表明:碳酸钠和硫酸钠均会改变铝酸钠溶液的结构,随着碳酸钠和硫酸钠浓度的增加,铝酸钠溶液中四面体离子Al(OH)4-明显减少,低波数段Al-O-Al结构的Al2O(OH)62-离子明显增多.同时,加入碳酸钠和硫酸钠后,铝酸钠溶液结构上的变化将导致铝酸钠溶液黏度升高,电导率下降,并对晶种分解过程产生抑制作用.由此说明,铝酸钠溶液的结构变化对其物理化学性质及分解过程有很大影响.即铝酸钠溶液中聚合离子增多,不利于铝酸钠溶液的晶种分解.     

阴离子表面活性剂对铝酸钠溶液种分过程的影响

在铝酸钠溶液的种分过程中,加入一种不饱和脂肪酸型阴离子表面活性剂,能强化分解过程,提高产品质量·试验表明,表面活性剂的添加量达280mg/L时,可使溶液分解率提高5%左右,产品氢氧化铝的粒度增大2%左右,强度提高5%左右·表面活性剂的加入,使铝酸钠溶液的物理化学性质有明显变化·通过对铝酸钠溶液的粘度、表面张力、电导率性质的测试,分析了表面活性剂的作用机理·     

表面活性剂对铝酸钠溶液种子搅拌分解的影响

采用向铝酸钠溶液中添加表面活性剂来强化其晶种分解过程,考察了不同类型的表面活性剂对铝酸钠溶液种子搅拌分解过程分解率的影响·试验结果表明,加入一定量的高分子聚合物可强化分解过程的进行,阳离子和非离子表面活性剂可使分解率提高2%左右;而分子量较大的阴离子表面活性剂可使溶液分解率提高6%左右·     

铝酸钠溶液种分过程中草酸钠结晶析出的行为

拜耳法氧化铝生产过程中,草酸钠在铝酸钠溶液晶种分解工序造成诸多负面影响.本文对种分过程草酸钠结晶析出的行为进行研究.用含草酸钠的合成和工业铝酸钠溶液分别进行分解实验,考察草酸钠对分解产物粒度和形貌的影响,并对草酸钠的结晶习性、草酸钠与氢氧化铝之间的相互作用规律进行探究.结果表明,草酸钠在氢氧化铝表面或颗粒间隙结晶析出,使氢氧化铝二次成核增加,并严重阻碍氢氧化铝的附聚,这是其造成产品氢氧化铝粒度细化的主要原因.     

铝酸钠溶液中Al(OH)3吸附草酸盐行为研究

通过模拟拜耳法晶种分解过程研究了铝酸钠溶液中Al(OH)₃对草酸盐的吸附平衡和动力学行为,并考察了草酸盐初始浓度和Al(OH)₃粒度对吸附的影响规律. 结果表明:Al(OH)₃对草酸钠有较大的吸附能力,随草酸钠浓度的升高和Al(OH)₃粒度的细化,草酸钠吸附率随之升高,达到平衡的时间也相应缩短;不同粒度Al(OH)₃的吸附能力不同,这跟Al(OH)₃的比表面积有很大关系;Al(OH)₃对草酸钠的等温吸附符合Freundlich模型,吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附行为为多分子层吸附,同时存在物理和化学吸附过程.     

种分法制备易溶氢氧化铝的工艺

通过种分法制备了易溶氢氧化铝,研究了分解原液浓度、晶种数量和分解温度等实验条件对铝酸钠溶液分解率及氢氧化铝酸溶性的影响．研究结果表明,其最佳条件是：分解初温为40℃,分解终温为30℃,分解原液的Al2O3浓度为130g／L,晶种数量为0．4g／L,产品酸溶率在90％以上．并通过SEM和XRD对粒子的形态和晶体结构进行了表征．     

Precipitation of spherical boehmite from concentrated sodium aluminate solution by adding gibbsite as seed

The precipitation of spherical boehmite was studied by surface energy calculations, measurements of precipitation ratios, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The surface energy calculation results show that the (001) and (112) planes of gibbsite surfaces are remarkably stable because of their low surface energies. In addition, the (010) plane of boehmite grows preferentially during precipitation because of its low surface energy. Thus, we propose a method to precipitate spherical boehmite from a supersaturated sodium aluminate solution by adding gibbsite as seed in a heterogeneous system. In this method, gibbsite acts as the preliminary seed and saturation modifier. The results show that the fine boehmite first nucleates on the (001) and (112) planes of gibbsite and then grows vertically on the (001) and (112) basal planes of gibbsite via self-assembly, thereby forming spherical boehmite. Simultaneously, gibbsite is dissolved into the aluminate solution to maintain the saturation for the precipitation of boehmite. The precipitation ratio fluctuates (forming an M-shaped curve) because of gibbsite dissolution and boehmite precipitation. The mechanism of boehmite precipitation was further discussed on the basis of the differences in surface energy and solubility between gibbsite and boehmite. This study provides an environmentally friendly and economical method to prepare specific boehmite in a heterogeneous system.     

机械研磨化学复合镀Ni-P-Al2O3工艺

采用机械研磨化学复合镀工艺在模具锌合金表面获得Ni-P-Al2O3复合镀层,研究镀液成分、纳米Al2O3加入量和工艺条件对镀速的影响.结果表明:硫酸镍、次亚磷酸钠和纳米Al2O3在镀液中的含量均存在极限值,超过极限值后镀速开始下降;在镀液不发生分解时,pH值和温度的提高使镀速迅速上升;机械研磨使镀速显著减小,但玻璃球直径大小对镀速影响不大.优化工艺条件下镀速可达12～13μm/h,在此工艺下获得的镀层硬度高、耐蚀性好.     

IF钢凝固过程中Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形成机理

以理论分析和实验研究相结合的方式分析了IF钢凝固过程中Al2O3-TiN复合夹杂物的形成机理.结果表明,以凝固分率0.9为界限,钢水凝固过程中Al2O3和TiN先后通过异质形核方式析出并结合形成Al2O3-TiN复合夹杂物;冷却速率越小,复合夹杂物粒径越大;在冷却速率一定时,可作为异质形核核心的夹杂物的粒径越大,凝固过程中析出的复合夹杂物的长大程度越小;复合夹杂物内层Al2O3粒径越小,外层TiN长大程度越明显.     

硼镁石真空铝热炼镁还原渣提取高白氢氧化铝

以煅烧硼镁石为原料真空铝热还原炼镁得到的还原渣中富含12CaO·7Al2O3,该还原渣可通过氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液溶出得到铝酸钠溶液和富硼料,铝酸钠溶液通过碳酸化分解可制备氢氧化铝.以硼镁石铝热炼镁所得还原渣为原料,研究了溶出温度、时间、碳酸钠及氢氧化钠质量浓度对氧化铝溶出率的影响,并对碳分产物进行性能研究.结果表明,在氢氧化钠质量浓度12g/L,碳碱质量浓度210g/L,溶出时间120min,溶出温度95℃,液固比为6的条件下,炼镁还原渣中氧化铝的溶出率为8521%.氢氧化铝产品为α-Al(OH)3,白度大于98,SEM显示其晶粒小于1μm.     

铁型催化剂对臭氧氧化甲基橙的催化效能

以模拟染料废水甲基橙(MO)溶液为目标物,研究了Fe2+、Fe3+均相催化臭氧氧化及负载型铁氧化物非均相催化臭氧氧化对MO的去除特性,并探讨了在非均相催化剂活性炭负载Fe2O3(Fe2O3/AC)、活性氧化铝负载Fe2O3(Fe2O3/Al2O3)催化臭氧氧化体系中pH值、催化剂投加浓度、臭氧浓度、MO初始浓度等工艺参数的作用规律.结果表明,Fe2+、Fe3+、Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的加入均能提高MO的脱色率和COD去除率,且Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的催化效果更为显著;当Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的投加浓度为1.0 g/L,臭氧浓度为15.0 mg/L,MO初始浓度为25.0 mg/L、pH值为5.0时,30 min时Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3催化臭氧体系降解MO的脱色率和COD去除率分别为89.26%、48.45%和80.34%、38.41%.     

Microscopic phase-field simulation including elastic strain energy for early precipitation process of Ni-Al alloys with medium Al content

The early precipitation process of Ni-Al alloy was studied on the atomic scale based on the microscopic phase-field kinetic model. We investigated the effect of elastic strain energy on precipitation mechanism and morphological evolution of the alloy. Simulation results show that at the early stage of precipitation, γ′ ordered phase presents non-directional and irregular shape during the process of aging, the γ′ ordered phases change into the quadrate shape and their orientations become more obvious; at the later stage, the γ′ precipitates present quadrate shape with round corner and align along the [ 100 ] and [ 010 ] directions. The mechanism of early precipitation for Ni-13at. % Al alloy is the mixed mechanism of non-classical nucleation growth and spinodal decomposition and near to non-classical nucleation growth, and the mechanism of early precipitation for Ni-15.8at. % Al alloy is the mixed mechanism of non-classical nucleation growth and spinodal decomposition and near to spinodal decomposition.