第五章 铝酸钠溶液的分析

第五章铝酸钠溶液的分析

第一节铝酸钠浆液概述

铝酸钠浆液是氧化铝生产过程中重要的中间产物。了解铝酸钠浆液的组成和含量，对正确管理氧化铝生产有着重要意义。

氧化铝生产过程中的铝酸钠浆液主要有如下几种：烧结法溶出后含硅钙渣的铝酸钠浆液，分解过程中含氢氧化铝的铝酸钠浆液。另外，还有经过沉降分离过滤后含少量悬浮物的铝酸钠溶液。

对铝酸钠浆液进行下列测定：液固比、固体含量、细度、浮游物和比重等物理性质，以及全碱、氧化铝、苛性钠、碳酸钠、二氧化硅、氧化铁、硫酸根、氧化镓、有机物等化学成分。

对各种浆液中的液固比及固体含量进行测定，可以了解矿浆配料的情况；硅钙渣浆液的过滤沉降性能以及种子分解过程中氢氧化铝种子添加量等。细度的测定是为了控制矿浆中矿石磨细的程度，以及控制烧结系统中溶出熟料中氧化铝溶出率和使硅钙渣较易沉降分离。铝酸钠精液中的悬浮物是铝硅酸钠细小颗粒，精液中有过多的悬浮物存在时会随铝酸钠溶液的分解而进入氢氧化铝中，从而使产品质量变坏。因此，必须控制精液中悬浮物的含量。

氧化铝生产中把铝酸钠溶液中的碱分为三种形式：全碱（Na2O T）、碳酸碱（Na2O C）和苛性碱（Na2O K）。它们主要以钠盐形式存在，此外尚有部分以钾盐形式存在。在分析过程中均以氧化钠形式报出结果。

在铝酸钠溶液中苛性碱是指未化合的NaOH、铝酸钠

[NaOH·Al(OH)3]、硅酸钠（Na 2SiO 3）等，以Na 2O k 表示；以Na 2CO 3形式存在的碱叫做碳酸碱，以Na 2O C 表示；上述二种状态的碱的总和则称为全碱，以Na 2O T 表示。

氧化铝生产中铝酸钠溶液成份浓度用每升铝酸钠溶液中所含该成份的克数来表示。

铝酸钠溶液的一个重要特性函数是苛性比值（ak ），计算公式为：

1.645k N ak Ao

=⨯ 式中：N k ，A 0 — 分别为铝酸钠溶液中Na 2O k 和Al 2O 3的浓度，克

/升

1.645 — Al 2O 3与Na 2O 分子量的比值，即102/62

苛性比值为1.0的铝酸钠溶液瞬间即分解，ak=1.193的溶液制成后经过几个小时即开始分解，ak=1.4～1.8的铝酸钠溶液在生产条件下相当稳定，ak=3.0以上的铝酸钠溶液经过很长时间都不会分解。氧化铝生产过程中各个工序的苛性比值的变化范围为1.1～3.5，苛性比值等于1或小于1的铝酸钠溶液是不存在的。

在烧结法中要求保持一定浓度的碳酸碱，碳酸碱含量过低时对硅钙渣的沉降带来不利的后果，但碳酸碱的含量过高，它能与硅酸钙反应，生成碳酸钙和硅酸钠。而硅酸钠进一步与铝酸钠反应生产铝硅酸钠溶液造成溶液中氧化铝的损失。

在这里先对生产中一些技术指标的概念加以简要说明。

固体含量表示在1L 浆液中所含固体重量的克数（g/L ）。

液固比表示浆液中液体重量与固体重量之比，即液/固，L/S 。

细度采用不同筛号，将烘干的固体粒子过筛后，筛后残留与固体总重之比，以百分数表示。

浮游物表示1L铝酸钠溶液中所含悬浮物的克数（g/L）。

水分或含水率表示浆液的水分或滤饼中含有水分的多少，用百分数表示（%）。

碱液比重：指在一定温度下一定体积的铝酸钠溶液的重量。数值与密度相同（g/cm3）。

苛性比（αK）：是指铝酸钠溶液中所含的苛性碱（Na2O K）与氧化铝（Al2O3）的分子比值。氧化铝生产中各工序苛性比的变化范围较大。苛性化系数的升高使铝酸钠溶液的稳定性增加。

硅量指数：是指溶液中氧化铝与二氧化硅的重量比值。

铝酸钠溶液中二氧化硅的存在对铝酸钠溶液起着稳定的作用，烧结法溶出液中由于含有较高的二氧化硅增加了溶液的稳定性，所以可以采用低的苛性比系数。但是在氢氧化铝分解过程中，二氧化硅随着氢氧化铝的生成，而部分的析出，影响氢氧化铝的质量，所以必须根据需要确定硅量指数范围。

种分分解率：种分分解率表示溶液中氧化铝析出量与原来溶液中氧化铝含量的比例。(铝酸钠溶液种子搅拌分解，是在一定的条件下进行的。如将溶液降温，加晶种和搅拌等，将铝酸钠水解使氢氧化铝从溶液中分解出来。)考虑到溶液浓度的变化，通常用苛性比计算。

ηAl2O3%=(αK母-αK原)×100/αK母

式中：ηAl2O3%—种分分解率；

αK母—分解后溶液的苛性化系数；

αK原—分解前溶液的苛性化系数。

碳分分解率：在碳分分解过程中要求最大限度地把杂质二氧化硅留在溶液中，同时要最大限度地把溶液中氧化铝分解出来。在保证产品质量的情况下，由生产实践来确定不同硅量指数的溶液可以达到的最高限度的氧化铝碳分分解率。例如：

碳分分解率的计算与种分分解率一样，是用被分解析出的氧化铝与原始铝酸钠溶液中氧化铝的重量比值来表示。在分解过程中液体发生浓缩。根据分解前后全碱的比值表示溶液浓缩的情况，并在计算过程中加以修正。

ηAl2O3%=[Al2O3原-Al2O3出×(Na2O T原/Na2O T出)]×100/Al2O3原=[1-Al2O3出

×Na2O T原/(Na2O T出×Al2O3原)]×100

式中：Al2O3原、Al2O3出—分解前后溶出液中氧化铝的浓度，g/L；

Na2O T原/Na2O T出—分解前后溶出液中全碱的比值又称浓缩比；

ηAl2O3%—碳分分解率。

在碳分分解的过程中，由于原始溶液的硅量指数决定了溶液氧化铝最大限度的分解范围。因此首先需要测定原始溶液中的全碱和氧化

铝的含量，当碳分分解率达到规定的范围就停止分解，完成生产控制的目的。

进行铝酸钠溶液中各成分的测定时，使用的铝酸钠溶液，必须经过过滤或经过沉降后的上层清夜。

7、铬天青S比色法测定氧化铝

7.1 方法原理

取适量试液调节酸度至PH=6，使铝与铬天青S生产紫红色络合物：

Al3++2CAS→Al（CAS）3,用分光光度计在545nm处比色测定。本方法适用于低铝浓度的测定。

7.2 试剂

7.2.1 六次甲基四胺缓冲液：称取六次甲基四胺100g,加水溶解后，加1+1盐酸10mL，移入500mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。此溶液PH=6.0。

7.2.2 抗坏血酸：0.4%（用时现配）。

7.2.3 0.1%铬天青S：称取铬天青S1.00g于烧杯中，加少许水溶解移至100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。保质期1个月。

7.3 标准曲线的绘制

准确吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL氧化铝标液（10ug/mL）于一组100mL容量瓶中，加水至50mL左右，分别加抗