硅在铝酸钠溶液快速分解过程中的行为

【摘要】： 提高过饱和铝酸钠溶液分解速率是氧化铝工业的重要研究课题。过饱和铝酸钠溶液快速分解往往伴随着杂质析出，特别是硅杂质析出将严重影响了产品质量。所以，研究硅在铝酸钠溶液快速分解过程中的行为具有重要意义。本文研究了离子膜电解法铝酸钠溶液快速分解过程中硅对种分分解速率和氢氧化铝粒度影响的规律。研究表明： (1)在离子膜电解法铝酸钠溶液分解过程中，温度为70℃与60℃时，分解6小时后，分解率都达到50％左右；且温度显著影响溶液分解速率。说明电场作用显著加速铝酸钠溶液分解；分解过程仍然由化学反应控制。 (2)硅杂质可能影响分解速率和产品质量。SiO_2浓度低于0.60g/l，硅对溶液分解的影响可以忽略。SiO_2浓度高达0.9g/l时，70℃温度下，由于硅酸盐溶解度较大，铝酸钠溶液分解几乎不受影响；但60℃温度下，溶液分解速率降低，晶体粒度演变表现不同规律。温度为60℃，SiO_2浓度低于0.60 g／l，氢氧化铝产品粒度分布呈单态分布；SiO_2浓度为0.90g/l时，氢氧化铝最终产品粒度分布呈细粒(＜1μm)、中粒(～10μm)、粗粒(～75μm)三态分布。SiO_2浓度为0.75g/l的铝酸钠溶液析出的粒子粒度分布也呈现三态分布，但经24h后中粒和细粒附聚成单峰分布(～80μm)。能谱分析分析表明SiO_2浓度为0.9g/l时，分解产品表面有胶状无定型体铝酸钠；SiO_2浓度大于1.2g/l产品表面有雪状硅铝酸钠。研究发现，提高氧化钠浓度、分解温度和增加晶种系数可以减少硅对分解速率和粒度分布的影响。 (3)紫外光谱和红外光谱分析表明硅与溶液中Al(OH)_6~(3-)结合形成Al-O-Si键，Al-O-Si键与Al-O-Al键形成网状大分子结构，抑制氢氧化铝析出，降低分解速率。