水合硅酸鈣在鋁酸鈉溶液中的行為研究.pdf

1、堿法生產(chǎn)氧化鋁的關(guān)鍵在于鋁硅分離，而水合硅酸鈣在堿法生產(chǎn)氧化鋁工藝中是一種重要的含硅化合物。由于其中的硅不結(jié)合鋁和堿，隨著鋁土礦資源的日益貧化，該種物質(zhì)越來越受到氧化鋁界的廣泛關(guān)注和重視。例如，高壓水化法是在高溫高苛性堿濃度下形成不含或少含鋁及堿的含硅化合物來達(dá)到鋁硅分離的目的，其中之一即為水合硅酸鈣。但水合硅酸鈣需要較為苛刻的條件方可在鋁酸鈉溶液中穩(wěn)定存在。在燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁過程中， Al<,2>O<,3>和Na<,2>O的二次損失實(shí)

2、際上是水合硅酸鈣與鋁酸鈉溶液發(fā)生作用的結(jié)果。了解水合硅酸鈣和鋁酸鈉溶液間的反應(yīng)行為對堿法生產(chǎn)氧化鋁有重要意義，為此本文就如下幾個(gè)內(nèi)容進(jìn)行了研究： 1)對水合硅酸鈣與鋁酸鈉溶液之間可能發(fā)生的主要反應(yīng)進(jìn)行了熱力學(xué)分析。結(jié)果表明，水合硅酸鈣在鋁酸鈉溶液中的行為主要是與Al(OH)<,4><'->作用，而與NaOH和Na<,2>CO<,3>的反應(yīng)程度有限。在鋁酸鈉溶液中，不同水合硅酸鈣的穩(wěn)定性順序?yàn)椋?CaO·6SiO<,2>·H<,

3、2>O>CaO·SiO<,2>·H<,2>O>2CaO·SiO<,2>·1.17H<,2>O； 2)水熱合成了水合硅酸鈣。以氫氧化鈣和硅酸鈉為原料，在不同條件下合成了6種水合硅酸鈣。x-射線衍射結(jié)果表明，在CaO／SiO<,2>=1(mol)，溫度分別為80℃、120℃、160℃的條件下合成的水合硅酸鈣的基本結(jié)構(gòu)單元是相同的，并且主要特征峰的半峰寬度也基本相同，說明結(jié)晶狀態(tài)也基本相同，這就意味著它們的物相基本相同。與X-射線圖譜

4、比較發(fā)現(xiàn)主要物相為6CaO·6SiO<,2>·H<,2>O；而在CaO／SiO<,2>=2(mol)，溫度分別為80℃、120℃、160℃的條件下合成的水合硅酸鈣的物相也基本相同，主要物相為2CaO·SiO<,2>·1.17H<,2>O； 3)實(shí)驗(yàn)研究水合硅酸鈣與鋁酸鈉溶液之間的反應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明，在鋁酸鈉溶液中CaO·SiO<,2>·H<,2>O比2CaO·SiO<,2>·1.17H<,2>O更穩(wěn)定，且水合硅酸鈣的穩(wěn)定性隨反應(yīng)

5、溫度的升高而增大；鋁酸鈉溶液中Na2C03和NaOH濃度對水合硅酸鈣的穩(wěn)定性影響不大，而Al(OH)<,4><'->濃度對其穩(wěn)定性影響很大；在水合硅酸鈣與鋁酸鈉溶液作用體系中，鈉硅渣和鈣硅渣的產(chǎn)生以及溶液中較高的SiO<,2>濃度主要是水合硅酸鈣與Al(OH)<,4>。作用的結(jié)果，而 NaOH和Na<,2>CO<,3>的貢獻(xiàn)較小。上述結(jié)果與熱力學(xué)計(jì)算一致； 4)對水合硅酸鈣與鋁酸鈉溶液反應(yīng)后的渣相進(jìn)行X-射線衍射分析。結(jié)果表明