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。     

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。     

原硅酸钙在铝酸钠溶液中的反应行为

以CaO和SiO2为原料合成2CaO·SiO2,通过测定SiO2浓度分析原硅酸钙反应活性的变化规律;基于质量守恒,计算渣中钠硅渣和钙硅渣分配比例.实验结果表明,在铝酸钠溶液体系中,反应时间的延长、氧化铝浓度的升高均有利于原硅酸钙的分解和溶出液中二氧化硅浓度的升高,溶出液中二氧化硅浓度最高增幅可分别达到9.97倍和11倍;同时,温度升高会显著促进原硅酸钙的分解与钙硅渣的生成,在136 ℃反应1 h后二氧化硅总反应率可达43.06%;在铝酸钠溶液中加入碳酸钠,可能因"协同效应"而促进原硅酸钙的分解;铝酸钠溶液苛性比变化对原硅酸钙的分解影响不明显.随着纯铝酸钠、碳酸钠和氢氧化钠溶液浓度的升高,原硅酸钙的Zeta电位绝对值增大,其原因可能是溶剂化层相应的Al(OH)4-,CO32-和OH-含量增多,有利于原硅酸钙的分解.     

乙酸盐对拜耳法脱硅产物析出行为的影响

研究了145℃下铝酸钠溶液中乙酸盐浓度对拜耳法脱硅产物矿相组成、微观组织和析出活性的影响规律.铝酸钠溶液中含有乙酸盐时，结晶水合铝硅酸钠主要由沸石和羟甲基方钠石组成，其晶格常数随着乙酸根浓度的增加而增加;随着乙酸根浓度的增加，沸石和羟甲基方钠石的结晶度逐渐降低，羟甲基方钠石的生成量逐渐增加，而沸石的生成量逐渐降低.乙酸盐对水合铝硅酸钠的微观形貌和官能团结构影响不大，但能提高水合铝硅酸钠的碱铝比，并降低硅铝比，使硅缺位程度增加;随着乙酸根浓度的增加，水合铝硅酸钠的粒度降低，在铝酸钠溶液中的活性增加.     

氧化铝熟料溶出二次反应过程SiO_2进入铝酸钠溶液的动力学机理

基于采用较高液固比(20∶1)的实验条件,避免了因硅酸钠与铝酸钠反应形成水合铝硅酸钠(钠硅渣),可将氧化铝熟料溶出二次反应动力学过程分为SiO_2进入铝酸钠溶液和Al_2O_3损失两个动力学过程,详细研究了SiO_2进入铝酸钠溶液过程的动力学行为. 通过选择合适的动力学模型对实验数据进行处理,获得了该过程的动力学方程. 方程表明,该过程的表观活化能较小,仅为24.86kJ·mol~(-1),说明其过程发生需要突破的活化能能垒较小,相应反应较易发生,其动力学机理与表面化学反应有关,也与扩散有关. 铝酸钠溶液中Al_2O_3质量浓度对过程的影响远远大于铝酸钠溶液中Na_2CO_3质量浓度和NaOH质量浓度的影响,因此认为熟料溶出过程中,导致SiO_2进入铝酸钠溶液的原因主要是熟料中的硅酸钙与NaAl(OH)_4相互作用.     

铝酸钠溶液中二氧化硅的平衡浓度

基于组成类似的化合物热力学数据与组成存在的线性关系,计算了4种钠硅渣的热力学数据,并计算了在铝酸钠溶液中形成钠硅渣后二氧化硅平衡浓度与温度或苛性比的关系·计算结果表明,二氧化硅平衡浓度计算值与实验值相符;同时,随着温度的升高或苛性比的增大,铝酸钠溶液中二氧化硅平衡浓度也随之增大     

石灰对三水铝石型铝土矿低温溶出行为的影响

研究了不同石灰添加量对3种国外三水铝石型铝土矿在145℃时溶出性能的影响规律及其作用机理.国外三水铝石型铝土矿主要由三水铝石、针铁矿、赤铁矿、高岭石和石英等组成,并含有一定的锐钛矿和一水软铝石.研究结果表明,添加石灰能够促进脱硅反应的进行,降低溶出后铝酸钠溶液中二氧化硅的质量浓度,随着石灰质量分数的增加,溶液的硅量指数逐渐提高;添加石灰降低三水铝石型铝土矿的氧化铝溶出率,其与石灰的质量分数呈线性递减关系;石灰促进脱硅产物由水合铝硅酸钠向水化石榴石转变,随着石灰质量分数的增加,溶出液中的苛碱质量浓度逐渐提高,赤泥中碱的质量分数逐渐降低.     

铝酸钠溶液蒸发过程中的结垢与防垢

以氧化铝生产中种分母液为对象,研究铝酸钠溶液蒸发过程中碳酸钠和硫酸钠等杂质盐的析出行为及其影响因素.采用对比实验法,研究防垢添加剂对减缓铝酸钠溶液蒸发过程中加热面结垢的影响.研究结果表明随着苛性碱浓度的升高,铝酸钠溶液中碳酸钠和硫酸钠的平衡浓度明显降低;随着温度降低,碳酸钠和硫酸钠的平衡浓度下降;根据实验结果提出铝酸钠溶液中碳酸钠和硫酸钠平衡浓度与氢氧化钠浓度、温度等因素的定量变化关系式;GR-12、GR-3、GR-4 等添加剂防垢效果明显,可降低结垢量60%～70%,有效减缓加热面结垢的形成速度, 并抑制溶液中硅的析出.     

六方水合铝酸钙的合成及其脱硅

叙述了六方水合铝酸钙的合成条件和方法,并通过化学分析、TG DTA分析和XRD分析对所合成的水合铝酸钙进行了表征·实验结果表明,在本实验条件下合成的水合铝酸钙样品中除六方水合铝酸钙外,还含有少量的立方水合铝酸钙和氢氧化钙·在90℃下添加六方水合铝酸钙进行深度脱硅,脱硅2h后的铝酸钠溶液中SiO2质量浓度可降低到0 009g/l,硅量指数可达11111·讨论了六方水合铝酸钙的脱硅机理,认为六方水合铝酸钙是一种高水合、分散度高的含钙化合物,晶面间距大,脱硅反应是在六方水合铝酸钙层间进行的,因此脱硅活性高·     

氧化铝熟料溶出过程二次反应的热力学讨论

对氧化铝熟料溶出过程涉及的二次反应进行了热力学计算和讨论。对原硅酸钙在铝酸钠溶液中的稳定性、硅酸钙与铝酸钠溶液的反应、水化石榴石与NaOH和Na₂CO₃作用和原硅酸钙水化反应分别进行了热力学分析。结果表明，原硅酸钙、硅酸钙在NaOH、Na₂CO₃和NaAl(OH)₄这3种溶液成分中的稳定性是不同的；温度升高，NaOH、Na₂CO₃溶液分解水化石榴石的趋势变大，饱和系数较大的水化石榴石稳定性好于饱和系数较小的，水化石榴石在NaOH中的稳定性强于在Na₂CO₃溶液中的；低温下原硅酸钙最有可能水化成2CaO·SiO₂·1.17H₂O和4CaO·3SiO₂·1.5H₂O。     

苛性比对铝酸钠溶液结构和性质的影响

用红外光谱和粘度测定手段考察了苛性比对铝酸钠溶液结构和性质的影响·发现在中等浓度以上的铝酸钠溶液中,当ρAl2O3不变时,随着苛性比的增加Al O Al峰减弱至消失;Al(OH)-4的峰减弱·温度在70℃以下,铝酸钠溶液的粘度随苛性比增加而大幅度增加,高于70℃增加较小·用铝酸钠溶液中铝酸根阴离子与OH-形成缔合物解释铝酸钠溶液的红外光谱和粘度随苛性比的变化·     

反应条件与硅酸钙水合晶体的生长规律

以扫描电镜和X-射线衍射为主要手段,对不同材料、不同本征钙硅比及不同反应温度条件下所得到的硅酸钙水合晶体进行了结构分析,并讨论了Tobermorite和Xonotlite的生成规律。结果表明:这两种硅酸钙水合晶体与反应条件关系较为密切。     

铝酸钠溶液中苛性碱、碳酸碱和氧化铝含量的连续测定

利用自动电位滴定法, 选择葡萄糖酸钠配合铝酸钠溶液中的铝, 在滴定碱总量时保持氢氧化铝稳定而不沉淀析出, 不干扰测定. 再以氟化钾置换配合铝酸钠溶液中的铝, 同时放出与铝等化学计量的OH-, 通过酸碱滴定, 实现了在铝酸钠溶液中对苛性碱、 碳酸碱和氧化铝含量的连续测定. 此方法操作简便、 快速, 数据准确可靠.     

太阳能电池单晶硅表面织构化正交试验

在单晶硅太阳能电池的制备过程中,经常利用碱溶液对电池表面进行“织构”,以形成陷光,增强对光的吸收.在NaOH溶液中制备硅片时,由于各个晶面的腐蚀速率不同,在硅片表面会形成类“金字塔”形绒面.碱溶液浓度、添加剂用量、反应温度以及时间等都会影响到绒面的形成.文中通过正交试验方法,分析了各个因素对绒面形成的影响,得出了最佳的试验条件为:碱溶液浓度为2.5%;反应温度为95℃;添加剂用量为5%;腐蚀时间为30m in.     

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.     

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。     

中国传统灰土灰浆材料改性试验研究

在自然条件下,传统灰土灰浆材料在长期放置过程中会形成水合硅酸钙与水合硅酸铝,从而大幅度提高自身强度.但其反应过程相当缓慢,往往需要几十年甚至数百年的时间,而利用现代水泥工艺加工法可以有效缩短形成水合硅酸钙与水合硅酸铝的反应时间.用焙烧、粉磨等方式对古代灰土灰浆模拟材料进行加工,在短期内有效提高了灰浆试块的力学强度和抗老化能力.     

碱处理法制备微介孔ZSM-5催化剂及其在甲醇制丙烯（MTP）反应中的应用

使用碱处理脱硅法制备了含介孔ZSM-5沸石催化剂．碱处理温度越高、时间越长,在ZSM-5沸石中引入介孔越多．在该低硅ZSM-5沸石改性过程中观察到脱硅过程中伴随脱铝现象,表现为在介孔大量生成的同时,沸石硅铝比仅小幅下降,且NH3-TPD测试表明酸性位数量明显下降．该微介孔ZSM-5沸石催化剂被应用于甲醇制丙烯（MTP）反应中并展现出良好的催化稳定性．     

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     

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.