中高浓度铝酸钠溶液一段脱硅工艺研究.pdf

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1、第3期矿产综合利用NO．32013年6月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesJun．2013中高浓度铝酸钠溶液一段脱硅工艺研究王雅静，王立思，庞常健，翟玉春(1．沈阳化工大学，应用化学学院，辽宁沈阳110142；2．东北大学，材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)摘要：硅是铝酸钠溶液中最难除去的杂质，若硅含量过高会造成氧化铝产品的损失。通过改变脱硅温度、脱硅时间、铝酸钠溶液浓度及脱硅剂用量来确定铝酸钠溶液一段脱硅的较优条件。试验表明最优条件是脱硅温度为100℃，时间为100min，脱硅剂用量为27g／L，搅拌速度为300r／rain

2、，铝酸钠溶液浓度从140～200s／L，脱硅指数可达1000以上。并通过测定表面张力随脱硅时间、脱硅温度变化，及通过钙硅渣XRD衍射试验，分析了铝酸钠溶液一段脱硅机理。铝酸钠溶液一段脱硅后能够基本达到铝酸钠溶液二段脱硅的工艺要求。关键词：铝酸钠溶液；脱硅；硅量指数；XRD衍射doi：10．3969／j．issn．1000-6532．2013．03．008中图分类号：TD989，TF03文献标识码：A文章编号：1000—6532(2013)03—0036—04在氧化铝的碱法生产工艺中，由于铝、硅化合1．2脱硅后硅量指数的测定物在碱液中的特性相近，导致该工艺实质上为氧化将硅铝酸钠溶

3、液、脱硅剂(钙盐与硅渣的混合铝和氧化硅的分离过程⋯，铝酸钠溶液脱硅过程的物)置于容器中，搅拌、恒温进行脱硅反应，脱硅结实质就是使溶液中的SiO转变为溶解度很小的化束静置冷却，得澄清溶液。SiO的含量用硅钼蓝比合物沉淀析出。色法测定，A10，的含量用滴定法测定。在氧化铝生产过程中，铝酸钠溶液中含有以硅2试验结果与讨论酸根或硅铝酸根形式存在的含硅化合物J，可引起氧化钠和氧化铝在分解过程中析出，造成损失，又可2．1温度对脱硅效果的影响使氧化铝产品质量下降，所以铝酸钠溶液脱硅对于在铝酸钠浓度为200g／L，脱硅剂的用量为30g／提高产品质量有十分重要的作用。脱硅后的纯度指L，脱硅时间为

4、90min，搅拌速度为300r／min，A／S标溶液A1：0与SiO：重量之比(A／S)表示，一称脱硅为25的条件下，脱硅温度对脱硅效果的影响见图指数引。1，脱硅过程中温度与表面张力关系见图2。近几年来，国内外的学者对于深度脱硅有了全由图1可以看出，在一定范围之内，温度是脱硅面的研究了解，但对一段脱硅，则有较少的学者进行深度的重要影响因素，温度越高，脱硅效率越高，脱研究。本文通过铝酸钠溶液中一段脱硅过程工艺的硅后硅铝酸钠溶液的A／S越高。这是因为温度提研究，寻找其较优工艺。且能使优化后的工艺能够高，有利于[HSiO]一的扩散，使脱硅反应更容易进基本达到铝酸钠溶液二段脱硅的工艺要

5、求。行。也有文献资料一表明，随着温度的升高，在预脱硅初期，溶液中SiO：浓度较高，处于不稳定状态，1试验部分在种子表面上形成新钠硅渣结晶析出，其反应速度1．1溶液的配制受化学反应控制；随着脱硅反应的进行，到中后期，配制一系列不同浓度的铝酸钠溶液，使其苛性溶液中SiO浓度降低，反应速度受扩散过程控制，比为1．5，将纯NaSiO·9H0溶于去离子水中，将脱硅速度变慢。在120cc时，铝酸钠溶液脱硅后的硅酸钠溶液缓慢的滴人铝酸钠溶液中，配置成硅铝A／S最大，但由于温度过高时，脱硅过程的耗能将增酸钠溶液。大，所以选取100℃为较优条件。收稿日期：2012-11-01基金项目：国家科技部

6、973项目(G199904690-4)；辽宁省教育厅项目(05L339)作者简介：王雅静(1963一)，女，博士，教授，物理化学专业。第3期王雅静等：中高浓度铝酸钠溶液一段脱硅工艺研究。37·的要求。随着脱硅时间的增加，溶液的表面张力随之下降。亦可以得出，在相同温度下，溶液的表面张力随时间的增加而下降。增加反应时间，有利于提高硅铝酸钠溶液的脱硅效率。若过长时间脱硅，不利于能源的节约。图1脱硅温度对脱硅效果的影响Fig．1Thinfluenceoftemperatureondesilication由图2可知，硅铝酸钠溶液的表面张力随溶液温度的升高而降低。一般而言，温度升高，溶液膨

7、胀，分子问的距离增大，同时分子的热运动加剧。这两个因素都会导致分子间的吸引力减弱，从而使表图3脱硅时间对脱硅效果的影响面张力下降。同一溶液随着温度增加，表面张力下Fig．3Theinfluenceoftimeondisilication降。此外，对于铝酸钠溶液来说，随着温度的增加Al(OH)：离子间的氢键作用逐渐减弱，铝酸根阴离子群逐渐分裂为AJ(OH)：离子，溶液中分子间的作用力q蜀减弱，所以温度升高表面张力下降。同时，AI—O—Si键●吕中更容易生成A1一O—A1键，使脱硅效果更明显。恒