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- 简答题氧化硅、氧化铁、氧化钛在溶出过程中的行为分别是什么?
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氧化硅:铝土矿中的氧化硅一般以石英(SiO2),蛋白石(SiO2·nH2O)、高龄石(Al2O3·2SiO2·2H2O)、叶腊石(Al2O3·4SiO2·H2O)等形式存在。
SiO2在溶出过程的行为取决于它的矿物组成、溶出温度和溶出过程的时间。
无定形的蛋白石,不仅易溶于苛性碱溶液,而且还能溶于碳酸钠溶液,其反应方程式如下:
SiO2·nH2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aq
SiO2·nH2O+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+CO2+aq
游离状态的SiO2和石英只有在较高温度下,才开始和铝酸钠溶液起反应。
在低温下溶出三水铝石时,矿石中以石英形态存在的那部分SiO2将转移到赤泥中被分离出去,不会引起氧化铝和氧化钠的损失。
溶出一水硬铝石时,在溶出条件下铝土矿中所有形态的SiO2都与碱反应,生成含水铝硅酸钠,反应方程式为:
Al2O3·2SiO2·2H2O+6NaOH+aq=2NaAlO2+2Na2SiO3+aq
2NaAlO2+2Na2SiO3+aq=3Na2O.Al2O3·nSiO2·nH2O+4NaOH
添加石灰时3 Na2O ·Al2O3·nSiO2·nH2O进一步反应生成含水铝硅酸钙。
反应方程式为:
3Na2O·Al2O3·nSiO2·nH2O+3Ca(OH)2=3CaO ·Al2O3. nSiO2(6-2n)H2O+6NaOH 不添加石灰,溶出一水硬铝石时,SiO2成为钠硅渣进入赤泥中。
添加石灰溶出一水硬铝石时,还会生成水化石榴石。
生产上称含水铝硅酸钠为钠硅渣,生产含水铝硅酸钠的反应为脱硅反应。
含硅矿物能对氧化铝生产带来危害。
氧化铁:铝土矿中主要含有赤铁矿(a-Fe2O3),菱铁矿(Fe·CO3)针铁矿(a-FeOOH)和水赤铁矿(Fe2O3-0.5H2O)等。
铝土矿溶出时所有赤铁矿全部残留在赤泥中,成为赤泥的重要组成部分。
赤泥中以针铁矿形式存在的Fe2O3,通常都具有不良的沉降和过滤性能。因此,在溶出时添加石灰促进了针铁矿转变为赤铁矿。可以提高氧化铝的溶出率,也改善了赤泥的沉降性能。 氧化铁含量越多,赤泥量越大,则洗涤用水越多,因此水的蒸发量大,相应赤泥分离设备、洗涤设备及蒸发设备相应增多,提高了产品成本。
在生产溶液中往往含有2~3毫克/升以铁酸钠形态溶解的铁,还含有细度在3微米以下的含铁矿物微粒,这些微粒很难滤除,则成为氢氧化铝被铁污染的来源。
氧化钛铝土矿含钛矿物多以金红石和锐钛矿物存在。 不加石灰时,含钛矿物能引起氧化铝溶出率降低和氧化钠损失,还导致赤泥沉降性能变坏以及在加热设备表面形成结疤。
在溶出一水硬铝石型铝土矿时,不添加石灰,氧化钛与碱作用生成不溶性的钛酸钠
3TiO2+2NaOH+aq=Na2O·3TiO2·2.5H2O+aq
钛酸钠结晶致密,在矿粒表面形成一致密薄膜,把矿粒包裹起来,阻碍一水硬铝石的溶出。由于三水铝石易溶解,在钛酸钠生成之前已经溶解完毕,所以TiO2不影响三水铝石的溶出。一水软铝石型铝土矿,则受到一定程度的影响。
生产中为了消除氧化钛在溶出过程中的危害,一般采用添加石灰的办法,使TiO2与CaO作用生成不溶解的钛酸钙:
2CaO+TiO2十2H2O=2CaO·TiO2·2H2O
由于钛酸钙结晶粗大松脆,易脱落,所以氧化铝溶出不受影响,并且消除了生成钛酸钠所造成的碱损失。 关注下方微信公众号,在线模考后查看
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