有色金属冶金 教学课件 作者 王鸿雁 主编 氧化铝生产铝酸钠溶液高中.doc

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1、1.4铝酸钠溶液一、铝酸钠溶液的性质铝酸钠溶液是碱法生产氧化铝的重要中间产物，其分子式为：NaAl(OH)4。铝酸钠溶液的基本成分是Al2O3和Na2O。1、铝酸钠溶液的主要成分Na2O.Al2O3(铝酸钠)Na2O.SiO2(硅酸钠)NaOH(氢氧化钠)Na2CO3(碳酸钠)2、铝酸钠溶液的分析成分Na2OK(苛性氧化钠)Na2CO3(碳酸钠)Al2O3(氧化铝)SiO2(二氧化硅)Fe2O3(氧化铁)3、铝酸钠溶液碱成分铝酸钠溶液的组成是以溶液中Al2O3和Na2OK(苛性碱)的绝对浓度表示的

2、。(1)苛性碱(Na2OK或NK)包括化合为铝酸钠的Na2O和以氢氧化钠形式存在的游离Na2OK浓度以g/1表示。(2)碳酸碱(Na2Oc)和硫酸碱(Na2Os)工业铝酸钠溶液中的碳酸钠Na2CO3(以Na2Oc或NC表示)工业铝酸钠溶液中的硫酸钠Na2SO4(以Na2Os或Ns表示)等碱。(3)全碱(Na2OT或NT)11铝酸钠溶液中的苛性碱与碳酸碱浓度之和称为全碱，即Na2Oc+Na2OK=Na2OT4、工业铝酸钠溶液的组成工业铝酸钠溶液中Al2O3浓度和Na2O度变化范围很大，Al2O3为6

3、0~250g/1，Na2OK为100~280g/1，Na2Oc约为10~30g/1。5、铝酸钠溶液的αK铝酸钠溶液中的Na2O与Al2O3的比值，可以用来表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度，是铝酸钠溶液的一个重要特性参数，也是氧化铝生产过程的一项重要的技术指标。对于这个比值，有不同的习惯表示方法。较为普遍的是采用铝酸钠溶液中的Na2O与Al2O3的摩尔数之比，写作Na2O/Al2O3摩尔比，或简称“摩尔比”，以符号“MR”(或αK)示。式中的102和62分别为Al2O3和Na2O的分子量。[例1]铝

4、酸钠溶液的成分为Na2O135克/升、A12O3130克/升，则该溶液的Na2O：A12O3分子比为：[例2]已知某溶出粗液中：Al2O3122.2g/l；SiO24.9g/l；Na2OK92.1g/l。求该粗液的苛性化系数αK和硅量指数A/S？解：11工业铝酸钠溶液的Na2O/Al2O3摩尔比变化范围也很大，大致为1.25~4.0。不存在摩尔比MR≤1的铝酸钠溶液。由于αK的不同，在同等浓度的铝酸钠溶液中，有不同的行为：αK很高时，铝酸钠溶液在相当长的时间内也不会水解，性质相当稳定；αK很低时，

5、铝酸钠溶液能自行分解出氢氧化铝，不稳定。铝酸钠溶液的水解反应如下：上式是可逆反应，反应的方向主要取决于αK，当αK较低时，反应向右进行；提高αK时，反应向左进行，结晶的Al(OH)3将全部溶解。二、Na2O—A12O3—H2O系研究铝酸钠溶液，首先要了解氧化铝在氢氧化钠溶液中的溶解度与碱液浓度和温度的关系及其平衡固相。不同温度条件下的Na2O—A12O3—H2O系平衡状态图己有多人研究过。据某些测定结果绘出的Na2O—A12O3—H2O的溶解度等温线如图1—l所示。11由图可知：(1)不同温度下的

6、溶解度等温线都包括两个线段：左支线随Na2O浓度增加，A12O3溶解度增大；右支线随Na2O浓度增加，A12O3溶解度下降，这两线段的交点，即是在该温度下的A12O3在Na2O溶液中的最大溶解度。说明：在不同的温度下，氧化铝的溶解度都是随着溶液中苛性碱浓度的增加而增大，但当苛性碱浓度超过某一限度后，氧化铝的溶解度又随苛性碱浓度的增加而降低。这与溶液的平衡固相成分改变有关。(2)随温度升高，溶解度等温线的曲率逐渐减小，即越来越直，它的两个线段所构成的夹角也逐渐增大，这样就使溶液的未11饱和区越来越大

7、。溶解度的最大点随温度升高而向较高的Na2O浓度和Al2O3浓度方向推移。(3)曲线左侧各等温线上的平衡固相，在100℃以下为三水铝石，在较高温度时理论上的平衡固相是一水硬铝石(因一水软铝石为介稳相)；曲线右侧各等温线上的平衡固相，在130℃以下为水合铝酸钠Na2O·A12O3·2.5H2O，130℃以上为无水铝酸钠NaAlO2。利用Na2O—A12O3—H2O系状态图等温线的特点，可以解释铝酸钠溶液稳定性的某些规律：1、在其它条件相同时，溶液分子比αK越低，其过饱和程度越大；2、在常压下溶液温度

8、越低，等温线的曲率越大，所以当溶液分子比αK一定时，中等浓度(50~160g/lNa2O)的铝酸钠溶液的过饱和度大于更稀和更浓的溶液。拜耳法生产氧化铝即根据Na2O—A12O3—H2O系溶解度等温线(左侧曲线)的上述特点，利用浓苛性碱溶液和在较高温度下，溶出铝土矿中的氧化铝，然后再经冷却和稀释使溶液成过饱和而析出氢氧化铝。三、铝酸钠溶液的稳定性及影响稳定性的因素1、铝酸钠溶液的稳定性铝酸钠溶液的稳定性指的是从过饱和的铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短。11研究铝酸钠溶液的