三水铝石至一水软铝石转化的机制：对铝土矿中一水软铝石成因的启示

铝土矿的矿石矿物主要为三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石,是化学风化作用的产物,主要形成于炎热而潮湿气候条件下的风化壳中,但不同矿床中的主要矿物组合存在显著差异.其中,一水软铝石既是铝土矿中重要的矿石矿物,也是一种重要的无机新材料,查明该矿物的成因机制对理解铝土矿的成因及其资源的高效利用均有重要的意义.研究表明,细粒三水铝石(D₅₀=0.5μm)作为前驱体分别在175℃的水蒸气和热水中恒温12 h后,三水软铝石消耗殆尽,完全转化为具有完好自形晶体的一水软铝石.粗粒三水铝石(D₅₀=120μm)在165℃的水蒸气中恒温12 h后,在三水铝石的（001）晶面上生长出呈平行四边形板片状形貌的一水软铝石微晶;在175℃的热水中恒温12 h后,同样生成了大量平行四边形板片状一水软铝石微晶.一水软铝石晶体的大小和形貌特征表明,三水铝石向一水软铝石的转变受溶解-沉淀机制控制.由此可见,铝土矿中一水软铝石的形成可能与三水铝石的溶解有关,即受控于溶解-沉淀机制.     

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.     

稳定铝酸钠溶液分解产品氢氧化铝的粒度波动

为解决铝酸钠溶液种分过程中产品氢氧化铝粒度出现的周期性细化问题,在实验室模拟工业条件,主要从添加剂、细种子添加量和碳分晶种对产品氢氧化铝粒度的影响进行了研究.研究发现,把添加剂的使用和晶种粒度的控制相结合可以减弱周期性波动的振幅,缩短细化时间;通过补充细种子可使用于分解的种子粒度分布比较均衡,能够减弱产品氢氧化铝粒度产生周期性波动的幅度;在种分过程中加入部分碳分晶种可获得粒度比较稳定的氢氧化铝产品.     

铝酸钠溶液分解过程的红外光谱研究

本文用红外光谱方法跟踪了铝酸钠溶液的分解过程,提出了铝酸钠溶液分解过程中含铝阴离子的转变方式,探讨了分解反应机理。     

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·     

超声场参数对强化铝酸钠溶液种分分解过程的影响研究

针对超声场的输出电功率、频率、超声处理时间等因素对强化效果的影响进行研究。得出在15，20，33kHz 3种频率下，当输出电功率超过空化阈值（96W），在超声波中处理铝酸钠溶液2min，都能达到很好的强化效果，即分解率为45％的反应时间由30h缩短至15h，但不同频率下对种分影响的具体过程不同。并对比了有无超声场时产品的X射线衍射图。     

铝酸钠溶液脱硅的研究现状及进展

叙述了硅在铝酸钠溶液中的存在状态 ,指出了在碱法生产氧化铝过程中铝酸钠溶液脱硅的重要性 ,并从形成水合铝硅酸钠的一次脱硅和形成水化石榴石的二次深度脱硅两个方面介绍了铝酸钠溶液的脱硅机理、研究现状及进展。在此基础上指出了铝酸钠溶液脱硅的研究方向。     

工业铝酸钠溶液蒸汽压数学模型的研究

本文通过实验测定和数理统计方法,建立了工业铝酸钠溶液蒸汽压的数学模型,该方程为P=69.45+0.4968N_k-4.649T-0.01358N_kT+0.1043T~2,方程的拟合性检验表明,实际测定值与方程计算值的百分偏差均小于2.0％,可见方程简单,计算结果准确,使用方便,该方程还描述了溶液的蒸汽压随溶液中Na_2O_k浓度的增大而减小,随温度升高而增大的规律。     

烧结法铝酸钠粗液低压脱硅过程的研究

通过实验的方法研究了低压脱硅过程中添加混合硅渣、钙硅渣、含水铝酸钙及钠硅渣等不同种类的晶种对铝酸钠粗液脱硅速度的影响,同时探讨了Na2CO3、Na2SO4等盐类对铝酸钠粗液脱硅速度及深度的影响. 在此基础上做出的结论对提高一次脱硅速度及深度具有重要意义.     

工业铝酸钠溶液比热数学模型的研究

本文在实验测定的基础上用数理统计方法建立了工业铝酸钠溶液比热的数学模型,为工业设计与生产中的热工计算提供了一个简单的计算公式,该公式描述了工业铝酸钠溶液中苛性碱、氧化铝、碳酸钠、硫酸钠和温度对比热的影响。     

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。     

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.     

采用湿式氧化法脱除铝酸钠溶液中硫的研究

鉴于铝酸钠溶液中S2-使得铁的含量增加而影响氧化铝的品位,研究采用往高压釜内通入氧气的湿式氧化法脱除拜耳液中的S2-的工艺。首先探索各种因素对S2-去除率的影响,然后对湿式氧化法转化硫化物的规律和机理进行探讨。研究结果表明:湿式氧气氧化法S2-的去除率受釜内起始平衡氧气压力、反应温度、反应时间的影响;较适宜的操作条件是:反应温度为200℃,氧气压力为3.0 MPa,S2-的浓度为31.2 mmol/L,此时S2-的去除率为99%;在高温高压下,铝酸钠溶液中的S2-大部分被氧化为SO42-,进行的是深度氧化,只有少部分S2-被氧化为硫代硫酸根、亚硫酸根及硫的其他形态;影响S2-氧化为SO42-的因素主要是反应温度和氧气压力,当温度高达260℃、氧气起始平衡压力达到1.0 MPa时,就有98%以上的S2-被氧化为SO42-。     

改性有机添加剂对铝酸钠溶液种分分解速率的影响

对有机添加剂聚丙烯酰胺进行羟胺化改性,得到非离子型聚丙烯酰胺,在pH值为11,温度为80℃,羟胺和酰胺的量比为1∶2,加入强电解质的条件下,产品的羟胺化程度较高.先将铝酸钠溶液加入反应釜中,再将有机混合添加剂稀释后与晶种充分混匀加入反应釜中进行种分实验,并与无添加剂的情况进行对比.结果表明：相对分子质量为800万或1000万的改性非离子型聚丙烯酰胺分别与相对分子质量为1 000万的聚丙烯酸钠混合对加速铝酸钠溶液种分分解的效果比未改性的效果好,与无添加剂相比其种分分解速率分别提高1.64%和2.53%,比加入未改性有机添加剂的种分分解速率分别提高0.42%和0.45%;35%和50%改性阳离子型聚丙烯酰胺分别和相对分子质量为1000万的聚丙烯酸钠混合可显著提高种分分解速率,与无添加剂相比,分解速率分别提高3.52%和5.61%,比加入未改性有机添加剂的种分分解速率分别提高0.88%和1.55%,且添加剂的相对分子质量越大,其效果越好.     

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。     

铝酸钠溶液分解数学模型

对浓度为CNK135－152g/l、αK1．54－1．66的铝酸钠溶液分解进行了实验室研究，建立了其分解过程数学模型。     

CaCO3在铝酸钠溶液中的反苛化作用

在热力学计算的基础上,研究CaCO3在铝酸钠溶液体系中发生反苛化反应的规律.热力学计算表明,低温条件下,CaCO3与游离苛性碱形成Ca(OH)2的反苛化程度较小,而其与Al(OH)4-形成3CaO·Al2Oy6H2O(C3AH6)的反苛化反应显著.CaCO3在纯NaOH溶液中反苛化反应的反应率小于5％,而在铝酸钠溶液中其反苛化率可达50％以上,说明Al(OH)4-对CaCO3的反苛化具有显著的促进作用;CaCO3的反苛化率随温度的升高而升高,随铝酸钠溶液苛性比αk的升高呈先升高后降低的规律,当αk为3时,出现极大值;常压条件下,CaCO3在铝酸钠溶液中发生反苛化反应形成C3AH6,而造成氧化铝损失.