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《浓碱高苛性比铝酸钠溶液中水合 铝硅酸钠形成的动力学研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、浓碱高苛性比铝酸钠溶液中水合铝硅酸钠形成的动力学研究导读：就爱阅读网友为您分享以下“浓碱高苛性比铝酸钠溶液中水合铝硅酸钠形成的动力学研究”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to.com的支持!收稿日期:1998211209.联系人及第一作者:刘桂华,男,30岁,博士后.3教育部博士点基金(批准号:96053309)资助课题.浓碱高苛性比铝酸钠溶液中水合铝硅酸钠形成的动力学研究3刘桂华 李小斌 彭志宏 张传福(中南工业大学冶金系,长沙,410083)摘要 研究了浓碱高苛性比铝酸钠溶液中水合铝硅酸钠形成的动力学行为,反应对Al(OH)-4、SiO2
2、(OH)2-2均为一级反应.结合溶液的结构和沸石形成机理,11提出了五配位中间体形成机理;提高反应温度、降低碱浓度、加强搅拌或加入晶种(或杂质)均有利于水合铝硅酸钠的形成.关键词 水合铝硅酸钠,动力学,五配位中间体分类号 TF821用高苛性比铝酸钠溶液处理一水硬铝石——高岭石型铝土矿可提高矿石品位,水合铝硅酸钠(钠硅渣)形成的动力学研究结果能为优化湿法处理铝土矿工艺提供依据.在碱法生产氧化铝过程中,硅可以水合铝硅酸钠(或水化石榴石)的形式从铝酸钠溶液中沉淀析出,因而有关较低苛性比铝酸钠溶液中水合铝硅酸钠形成的研究报道较多[1～3].由于氧化铝生产
3、中Al2O3浓度较大,而SiO2浓度较小,根据水合铝硅酸钠的化学式(Na2O・Al2O3・117SiO2・nH2O)可知,溶液中Al2O3损失相对较少,因而在以往的动力学研究中均以SiO2浓度变化建立水合铝硅酸钠形成的动力学模型,这种数学模型难以直观地反映其形成的微观过程.本文研究了在浓碱高苛性比铝酸钠溶液中水合铝硅酸钠的动力学过程,并研究了碱浓度、搅拌强度和杂质对其动力学过程的影响.1 实验原料与方法以NaOH(C.P.级),Al(OH)3(C.P.级)及Na2SiO3(A.R.级)配成不同浓度的高苛性比含硅铝酸钠溶液.Na112O,Al2O3
4、浓度以滴定法测定,SiO2浓度以硅钼蓝分光光度法测定.实验是在DY8型群釜低压装置(中南工业大学机械厂)中进行的,甘油为加热介质,控温精度±1℃.将调配好的溶液(或固样)加入低压钢弹中,加入1个20mm、3个5mm钢球,密封,待升至指定温度后放入钢弹,5min后开始计时,在规定时间取样,快速离心分离,取上清液测定Na2O,Al2O3,SiO2浓度.2 结果与讨论2.1 温度对水合铝硅酸钠形成的影响原始溶液组成为:w(Na2O)∶w(Al2O3)∶w(SiO2)=160∶612∶8124.不同温度下溶液中SiO2反应率的变化见图1.Vol.20高等
5、学校化学学报No.8 1999年8月 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES 1262～1265 Fig.1 TheeffectsoftemperatureonthereactionrateofSiO2(A),Al2O3(B)a.105℃;b.100℃;c.95℃;d.90℃.结果表明,反应温度升高,11溶液中Al2O3和SiO2转化成水合铝硅酸钠的反应率增大,反应速率增大,且随着反应时间的延长,溶液中Al2O3,SiO2的反应率也增大.说明在浓碱高苛性比铝酸钠溶液中Al2O3,SiO2对水合铝
6、硅酸钠的形成均有贡献.铝酸钠溶液的结构研究表明,基本离子为Al(OH)-4,在高苛性比铝酸钠溶液中存在少量Al(OH)3-6[4,5].在含硅铝酸钠的溶液中,硅主要以SiO2(OH)2-2形式存在,硅浓度较高的铝酸钠溶液中也有聚合态硅酸根离子[6,7].在浓碱高苛性比含硅铝酸钠溶液中,铝、硅的基本离子仍然是Al(OH)-4和SiO2(OH)2-2,其它离子的含量相对较少[8].故水合铝硅酸钠的动力学方程可描述为:dΓSiO2dt=Ke-ERT[Al(OH)-4]a[SiO2(OH)2-2]b(1)式中,ΓSiO2为溶液SiO2的反应率,E为表观活
7、化能,a,b为反应级数.式(1)两边取对数得:ln(dΓSiO2dt)=lnK-ERT+aln[Al(OH)-4]+bln[SiO2(OH)2-2](2) 根据溶液结构研究结果可以认为,溶液中Al2O3,SiO2浓度可近似等价于2Al(OH)-4,SiO2(OH)2-2浓度,因而可以直接测定.11由图1以曲线拟合法求得dΓSiO2dt,求解式(2)得a=0.97,b=1.12,E=86142kJmol,线性相关系数r=0196.在浓碱高苛性比铝酸钠溶液中,水合铝硅酸钠生成对[Al(OH)-4]和[SiO2(OH)2-2]而言均为一级反应.在本文
8、的条件下,溶液中硅铝比较高[w(SiO2)∶w(Al2O3)=1133],同时溶液中硅主要以SiO2(OH)2-2形态存在,结合沸石的生
