480 筻四届全国轻金属冶金学术会议论文集固体铝酸钠的研制方法龙建华何静华(中国长城铝业公司 河南郑州450041) 摘要：泰文在试验室条件下，对稿馥蚋制取工艺进行了开发研究，重点研究了蛄晶法制取铝酸钠的工艺过程，同时对氢氧化拓碱解法和烧蛄法制取船酸蚋工艺也进行了深八的撂讨蛄幕正示：采用蛄矗法制取铝麓舳产品 可以克分利用氧化拓厂梧酸舳溶液原料的优势，工艺上易于实施，妊济上较为合理1 关键词t铝琏蚋蒸炭蛄矗藏解烧持固体铝酸钠是种重要的工业用无机化 杂质若不事先除去，就会对铝酸钠产品质量产 工产品，在许多工业及技术领域得到应用，主 生影响。为此，我们根据硫酸盐、碳酸盐、钾 要用在水处理领域，包括饮用水和工业用水的 盐等在低温高碱浓度中溶解度降低的特点，在 处理。能降低水的硬度和加速悬浮物的沉降。 常压下将溶液加热自蒸发到一定浓度后，冷却 铝酸钠还是制各氧化铝吸附剂和催化剂的重要 结晶，分离出杂质，制得较纯净的铝酸钠溶液。 原料之一，与硅酸盐化合能改进分子筛结晶， i22铝酸钠结晶的制取 在造纸、陶瓷建材、 纺织印染、橡胶及制药等将除杂后的较纯净铝酸钠溶液盛于加热容 部门也得到广泛应用，因此有必要对固体铝酸器内放电加热板上加热，进一步蒸发浓缩，当 钠生产工艺进行开发研究。结合我公司氧化铝 溶液温度达150左右时(溶液颜色变为乳白 厂铝酸钠溶液原料的优势，本文主要研究采用 色)，停止加热，自然冷却、固化，制得铝酸钠 结晶法制取铝酸钠的工艺过程，同时对氢氧化 结晶产品。工艺流程如图所示： 铝碱解法和烧 结法制取铝酸钠工艺也进行了深铝醣钠精液入的探讨。，蒸发浓缩 1结晶法 ，11试验依据 冷却结晶通常认为固体铝酸钠的组成是NaAl02，实际上铝酸钠由浓缩的铝酸钠溶液结晶而成。由过滤l杂质晶体Na。卜Al。03一H。O系平衡状态图可知：当溶液中了母液Na。0浓度高于22时，水合铝酸钠呈固相析出。 士水台铝酸钠在其饱和溶液中，在130“(2以下是蒸发浓缩 稳定的化合物，高于130时发生脱水。以无l ，水铝酸钠NaAIO：形式作为平衡固相出现。 岭却结晶 12试验方法士12I溶液除杂破 碎 铝酸钠溶液是氧化铝厂的中间产品，由于士我公司氧化铝是混联法生产，因此，精液中杂铝酸钠产品 质含量相对较多。经分析，拜耳精液中K。o、 Na：Os、和Nazoc的含量平均约为509l、6-99l、 圈1 结晶法制取固体铝蘸钠产品工艺漉程田159l左右；烧结精液中K。O、NazOs、Na20c含 量平均约为 229i、139l和159l左右，这些13产品结果及分析第四届全国轻金属冶金学术会议论文集481除杂结果及铝酸钠结晶产品分析结果如表i、表研示衰1 冷却结晶除杂试验结果原杂质 液 编 原溶液成份(g，1) 蒸发母灌成份(g1) 分离杂质析出事() 析出晶体物 类 号 懒啪温度相组成 别 l晶 Na。0sNanL如 J (J啪t,hOs 妇300 9Z,Na(s吼)n N日_0瞻、132400 93 04279 60654 8l 5554 288 NaAI也 15n 0 137 4 46 07 00 290 4拜 Z O 9 9 3l卫00 89 433 5260 6 7l 75 80 42 31 K州a(SO,)“_c嘎、耳 O NaAI如2572精 3 28012 83 004 17 80 3 5368 09 18 30K舳C)h Na200液 32104O 4 31l 00487 804 597189 5017 K舳(sn)：、N8：0126 0133 0 44 2 O970205 0 3l&812 05 297 009l 59 3 42 4079 83 38 74 K舳(sn)n Na：00 92249 K刑a(sQ0n KHSO,、 lOZ 6 230 9 N幽烧 6 20800 40 25 4490013 87结2 5精 2甑 308 74050 61K舳(sQ)“Na_0液 0800 22 0 314 9 111NaAI喝、K制a(s0)。89044 13 71 321 0078 592 954094 64 58 7205 O7Na2C嘎、裹2除杂前后铝酸钠产品分析结果原 编 液 精液成分(g1)溶液 铝酸钠晶体成分(*)产品 产品物相 分子 号 类 除杂 组成别 Na20T l柏3 Na，0lSi02Na抑AI 2鸥K20 NaxOs Na20c 比B-NaAl0230l2NaAl023H20 l拜 除杂前 3200 12 18 154 080 l55 耳 8 Na正q(少)精172 80 14933150 00 045 K3Na(s仉)，少液 30lB-NaAl02 2 除杂后 3420ll 17 0 68 059 1458 2NaM仉3Hj02Na1023H抑3216 34PNaAI以3烧 除杂前 3170780 133 167 4 Na0，(少) 结105 80 1042788 00 0 23 l(oH)a(少)精 液283 口-NaAI仉4 除杂后 3750 7 18l96l05 124 3 2NaM仉-3H，0由表1结果可知，随着溶液的蒸浓及冷却 较大的降低铝酸钠产品中硫酸盐、碳酸盐的含 分 离温度的降低，杂质的析出率增加。当Nazox 量，钾盐的含量也有所降低，其中硫酸盐降低 浓度 高于3009l以上时，拜耳精液和烧结精液 程度最为明显，烧结精液除杂后制得的产品硫 中Na：Os 析出率可分别达80和90，K20 酸盐可降低70。同时产品的晶型结晶相当 析出率分别 达6和10，NazOc析出率分别 完好，晶相组成主要为：2NaAIOz3HzO和B 达60和 50，但伴有少量NaAIOz析出。 NaAl02。当Nazox浓度小于3009i时，析出的晶体基本2 Al(oH)，碱解法上是以KsNa(S0。)。、NazcO。或KHSO。等形式存在的杂质相。随着冷却温度的降低，杂质的析出21工艺原理： 率明显增大。因此，除杂过程蒸发溶液浓度应A1(0H)3+NaOHNaAl02+2H20小于3009l，一般控制Nazolc在2809i左右， 22试验条件及方法 冷却温度80以下。称取适量NaOH用蒸馏水溶解配成Nazo|c) 由表2结果可知，对拜耳精液和烧结精液 3009l的苛性碱溶液，盛于加热容器内放电 预先 除杂，可制取有价组份AIt0。含量342 加热板上加热，当溶液接近沸腾时，按试验375，分子比124145的晶体铝酸钠产品，要求的不同Q-值(Q tI15180)一次性或482 第四届全国轻金属冶金学术会议论文集分次加入A1(OH)a，在120C左右时510分钟 得铝酸钠产品。 全部溶解，继续加热蒸发，当溶液温度达到150 23试验结果 左右时(溶液颜色由较透明无色变成乳白本试验对配料q、为：115、118、150、 色)，立即倒入瓷盘或不锈钢板上冷却结晶，制180进行了研究，试验结果如表3所示。寰3 AI(0H)，藏肆法制取犀体铝酸钠产品结果缩产品化学成分() 产品分子比配料Q。 灼减 产品物相组成号Na出 l船Si Fe如Na20AI她2NaAl02 3H加l116 3096 44 00 0，123 0009 12I 116 B-NaAl022NaAl023Hj02 115 3I5945 200027 0 023 2 23 115 BNaAlm2NaJ0r3H抑3 118 3313 4580 008l001l248 l19 BNaAIO：2NaAl02311204 11832 82 44 80 0108 0 010170 l20 13一Nahl022NBAl01-3B5 l504 J0447 00 0189 O 016 I44 口一NaI如2NaAl023H206 l 80 41533600 0153 0 012189 8一NahlOj由表3结果可知，控制配料d-值在115按Na20AI：0a分子比等于l称取定量的 180范围内，可制得低a-值并以2Nahl023Hz0 A1(OH)a(或AI 20。)和NazcOa。磨细后充分混匀， 和BNaAIO：形式存在的较高纯度的铝酸钠产 盛于坩埚中，放入高温炉在一定温度下进行烧 品。 结，然后冷却得固体铝酸钠(不含结晶水)。33结果分析3烧结法烧结法制取的铝酸钠产品结果如表4所示。 3，1试验原理 A1(OH)3(或A1 20a)+Na2C03一Na20A1 20。+C02 32试验方法裹4烧结法制取铝酸钠产品结果烧结温 烧结时问 产品化学成分() 犏号 度()(小时) 物相组成 晶型质量 Na=0A J船，l。8001B-NaAI仉 好2。n 5 BNahl如较l。好9003l 口一NaAIO，较2。好3548 68 8040 5 BNaAl仉较3。好10005l BNaAIm较4好由表4结果可知，在800i000下，烧特点： 结产品均为BNaAIO。，但烧结温度越 高。烧 a、结晶法可以利用氧化铝厂铝酸钠溶液的 结时间越长，产品结晶越好。一般以在 原料优势，对精液只需采用冷却结晶、过滤除8001150下烧结1小时左右为好。杂二个过程进行净化处理，净化后的精液直接 蒸发冷却结晶，即可制得铝酸钠产品，整个工4方法效果评价艺流程较简单，所用原料属于低苛性化的铝酸 综上所述，三种铝酸钠制取工艺各有其 钠溶液。溶液中游离碱含量低，对普通碳钢制第四届全国轻金属冶金学术会议论文集483成的蒸发器不腐蚀。工艺上易于实施，经济上 (2)氧化铝厂一精液和二精液经除杂处理 较为合理。后，可作为制取合格铝酸钠产品的原料。由结 b、以NaOH和A1(0H)。作原料。采用Al(oH)。晶法制取的铝酸钠产品质量为： 碱解法工艺较结晶法简单，并能制得较纯铝酸AL203 342375 钠产品，但比结晶法增加了Al(oH)。重新溶解Na20 28333018 制取铝酸钠溶液的过程。o x 124145c、烧结法制取铝酸钠工艺简单，但由于原 (3)采用结晶法和A1(oH)。碱解法两种工艺 料价格高、 热耗大，不够经济。该法制取的铝 制取的铝酸钠产品皆是以2NaAIO。3H。O和B 酸钠产品是不含结晶水的无水铝酸钠。 NaAl02形式存在的多为含结晶水铝酸钠。(4)烧结法制取的是以B-NaAlO。形式存在5结论的无水铝酸钠产品。 (1)采用一段冷却结晶除杂，控制精液 参考文献： Na。ol(浓度2809i左右，冷却 温度3060。C， 1氧化铝生产工艺学) 中南矿冶学院杨重愚主编 可除去精液中8090的Na20s，5060的 2工业氧化铝化学制品 山西铝厂 Na20c，610的i20。 3无机盐工业 19916P1618Abstract1n the conditioff of test roomwe have researched the producing technology of aluminate natriumespesicall y，studing the technoIogy procedure of pr