王鴻雁，李旭光，馬華菊

（1．山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 256414；2．桂林理工大學(xué) 南寧分校，廣西 南寧 530001）

工業(yè)鋁酸鈉（主要成分為 Al（OH）3和NaOH，以下分別用Al2O3和NaOK表示）溶液是制取Al（OH）3的主要原料，其中存在多種雜質(zhì)成分，如氧化硅（SiO2）、碳酸鈉（Na2CO3，以下用Na2OC表示）、硫酸鈉（Na2SO4，以下用 Na2OS表示）、氯化鈉、有機物和其他微量雜質(zhì)，這些雜質(zhì)主要來自鋁土礦、石灰、燃煤、補堿等。硫酸鈉和碳酸鈉的存在不僅增大溶液黏度，也增大鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性，使鋁酸鈉溶液的分解率及分解產(chǎn)品質(zhì)量受到影響［1－2］。試驗考察了硫酸鈉、碳酸鈉的存在對鋁酸鈉溶液晶種分解率、分解產(chǎn)品粒度和強度的影響。

1 試驗部分

1．1 試驗原料

鋁酸鈉溶液采用化學(xué)純氫氧化鈉和工業(yè)氫氧化鋁配制，其中，ρ（Na2OK）＝155．8g／L，ρ（Al2O3）＝175．5g／L，αk＝1．46，與工業(yè)鋁酸鈉溶液一致。

晶種為工業(yè)氫氧化鋁細顆粒晶體。硫酸鈉、碳酸鈉均為分析純。

1．2 試驗方法

試驗在2L立式不銹鋼攪拌種分槽中進行。試驗開始時，種分槽水浴溫度升到65℃，分別向4個槽中加入1L配制好的鋁酸鈉溶液，再向各槽中加入不同質(zhì)量Na2OS和Na2OC，用玻璃棒攪拌溶解，再各加一定量晶種后將分解槽密閉，開啟攪拌并開始計時。分解初始溫度控制在65℃，分解結(jié)束溫度控制在50℃。每隔一定時間從取樣孔抽取一定量漿液，分析其中Na2OK、Al2O3質(zhì)量濃度，計算溶液分解率。用激光粒度儀測定分解產(chǎn)品粒度，用磨損系數(shù)測定儀測定分解產(chǎn)品強度。

2 結(jié)果與討論

2．1 Na2OS質(zhì)量濃度對分解過程的影響

2．1．1 Na2OS質(zhì)量濃度對分解率的影響

試驗條件下，Na2OS質(zhì)量濃度對鋁酸鈉溶液種分分解率的影響如圖1所示。

圖1 Na2OS質(zhì)量濃度對鋁酸鈉溶液種分分解率的影響

由圖1看出：分解時間相同時，鋁酸鈉種分分解率隨溶液中Na2OS質(zhì)量濃度提高而降低，即Na2OS質(zhì)量濃度增大，其對鋁酸鈉種分分解率的抑制作用增強；Na2OS質(zhì)量濃度一定時，分解前期對種分分解率影響要大一些。這是因為，分解前期溶液過飽和度較大，分解推動力較大；隨著分解的進行，溶液過飽和度降低，分解推動力減小，分解速率下降，導(dǎo)致Na2OS對鋁酸鈉種分分解的影響程度降低。

Na2OS降低溶液種分分解率的原因可用其對溶液中Al2O3平衡溶解度的影響來說明。根據(jù)Misra－White平衡溶解度方程

有如下關(guān)系存在：當(dāng)Ns增大或溫度降低時，Ns／T增大，從而Al2O3在鋁酸鈉溶液中的平衡溶解度增大，導(dǎo)致溶液過飽和度（c－c∞）降低，從而使分解過程推動力降低，溶液分解率降低［3］。

2．1．2 Na2OS質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品粒度的影響

試驗條件下，Na2OS質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品粒度的影響如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品中＋45μm粒子及平均粒徑隨Na2OS質(zhì)量濃度的變化曲線

由圖2可知：試驗溫度下，溶液中Na2OS質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品中＋45μm粒子質(zhì)量分數(shù)的影響與對產(chǎn)品平均粒徑的影響規(guī)律基本一致，都能使產(chǎn)品粒度增大。

2．1．3 Na2OS質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品強度的影響

試驗條件下，溶液中Na2OS質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品強度的影響見表1。

表1 Na2OS質(zhì)量濃度對鋁酸鈉溶液分解產(chǎn)品強度的影響

從表1看出，鋁酸鈉溶液中Na2OS質(zhì)量濃度不超過7．5g／L時，Na2OS的存在不僅不會降低產(chǎn)品強度，反而會使產(chǎn)品強度增大，說明在這種降溫制度下可以得到強度較好的產(chǎn)品；而溶液中Na2OS質(zhì)量濃度超過7．5g／L后，產(chǎn)品Al（OH）3強度有所減弱。

2．2 Na2OC質(zhì)量濃度對分解過程的影響

2．2．1 Na2OC質(zhì)量濃度對分解率的影響

試驗條件下，Na2OC質(zhì)量濃度對鋁酸鈉溶液種分分解率的影響如圖3所示。

圖3 Na2OC質(zhì)量濃度對鋁酸鈉溶液種分分解率的影響

由圖3可知：反應(yīng)初期的前10h內(nèi)，Na2OC的存在對分解速度影響不大；10h后，隨Na2OC質(zhì)量濃度增大，分解率下降。這是因為分解速率

而根據(jù)氧化鋁平衡溶解度，反應(yīng)初期溶液溫度較高，c∞受Na2Oc質(zhì)量濃度影響較小，且速率常數(shù)k也較高，因而分解速率受Na2Oc的影響較??；分解后期，隨著反應(yīng)的進行，溶液溫度降低，k值下降，c∞受Na2Oc的影響增大，導(dǎo)致溶液過飽和度隨Na2OC的增加而降低。以上兩方面因素最終導(dǎo)致溶液分解率降低［4］。

2．2．2 Na2OC質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品粒度的影響

Na2OC質(zhì)量濃度對鋁酸鈉溶液晶種分解產(chǎn)品粒度的影響以產(chǎn)品中＋45μm粒子的質(zhì)量分數(shù)和產(chǎn)品平均粒徑來表示，結(jié)果如圖4所示。

圖4 Na2OC質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品粒度的影響

從圖4看出：Na2OC質(zhì)量濃度對產(chǎn)品中＋45 μm粒子的粒度影響與對產(chǎn)品平均粒度的影響規(guī)律基本一致，均隨溶液中Na2OC質(zhì)量濃度增大而增大。主要原因是Na2OC對產(chǎn)品粒度的影響是通過促進晶種中細顆粒的附聚而不是通過晶體生長造成的。

2．2．3 Na2OC質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品強度的影響

對上述試驗得到的產(chǎn)品進行強度測定，以磨損系數(shù)表示產(chǎn)品強度。Na2OC質(zhì)量濃度對分解產(chǎn)品強度的影響見表2。

表2 Na2OC質(zhì)量濃度對鋁酸鈉溶液分解產(chǎn)品強度的影響

從表2看出，產(chǎn)品的磨損系數(shù)隨溶液中Na2OC質(zhì)量濃度增大而降低，也就是說產(chǎn)品強度隨Na2OC的增加而增大，但都低于空白樣的強度。

3 結(jié)論

鋁酸鈉溶液中Na2OS、Na2OC的存在對鋁酸鈉溶液晶種分解有抑制作用。隨Na2OS質(zhì)量濃度升高抑制作用增強；分解前期，Na2OS的抑制作用更大；隨分解溫度降低，以及Na2OS質(zhì)量濃度增大，分解產(chǎn)品粒度減??；Na2OS質(zhì)量濃度不超過7．5g／L時，Na2OS的存在會增大產(chǎn)品強度，但Na2OS質(zhì)量濃度超過7．5g／L后，產(chǎn)品強度減弱。

隨溶液中Na2OC質(zhì)量濃度增大，分解速度降低；反應(yīng)前期，Na2OC的存在對分解速度影響較小，而反應(yīng)后期影響較大；隨Na2OC質(zhì)量濃度增大，產(chǎn)品粒度增大，產(chǎn)品強度增大，但都低于空白樣強度。

［1］陳國輝，陳啟元，尹周瀾，等．鋁酸鈉溶液種分成核和附聚研究進展［J］．濕法冶金，2003，22（1）：14－18．

［2］王熙慧，于海燕，盧東，等．硫酸鈉對鋁酸鈉溶液種分過程的影響［J］．材料與冶金學(xué)報，2007，6（3）：184－187．

［3］彭志宏，鄧永春，求生，等．無機鹽雜質(zhì)對鋁酸鈉溶液晶種分解率的影響［J］．礦冶工程，2010，30（1）：57－61．

［4］王建立，劉彩玫．Na2SO4雜質(zhì)對鋁酸鈉溶液種子分解的影響［J］．河南冶金，2001（6）：11－12．