铝酸钾溶液碳酸化分解制备氢氧化铝联产碳酸钾应用基础研究

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目前，铝土矿资源严重紧缺，进口依赖度大增。我国具有丰富的非铝土矿型铝资源，可作为提铝、提钾的原料。将非铝土矿的溶出液采用碳化法处理，既制得氢氧化铝又获得重要的钾盐—碳酸钾，且未产生新杂质，具有一举两得的优势。上述铝资源产品化的关键过程—铝酸钾溶液的碳酸化分解过程，尤其是该体系的溶液结构、相平衡数据及动力学模型等尚无详细报道，致使开发过程受阻。本文中通过研究溶液结构、碳酸化分解过程、碳酸化动力学模型的建立以及相平衡数据，为铝酸钾溶液碳酸化分解制备氢氧化铝提供理论依据。主要研究结果如下：
　　（1）通过研究红外光谱、紫外光谱、电导率、平衡共存固相等推测铝酸钾溶液可能存在的粒子种类。通过红外光谱、紫外光谱推测出，铝酸钾溶液中可能存在[Al2O(OH)6]2-和Al(OH)4-。通过电导率、平衡固相推测出低碱区Al(OH)4-离占优势；高碱区[Al2O(OH)6]2-占优势。溶液的苛性比、浓度以及放置时间对两种离子的相对量有很大影响。
　　（2）在40~80℃下，铝酸钾溶液碳酸化分解得到的产品为拜尔石型三水铝石，在优化条件下分解率能达到96.8％以上。
　　（3）二氧化碳通气速度增大，粒径减小；当二氧化碳通气速度增大到一定程度时，粒径并不再减小，而粒径的分布范围变窄；加入硬脂酸钠和十二烷基苯磺酸钠后，氢氧化铝粒径都大幅度减小，其粒径的分布范围仍然很宽，而加入OP-10后，氢氧化铝的粒径减小并且其分布范围变窄，粒径比较集中；未加表面活性剂获得的氢氧化铝为棒状并伴随少量不规则晶体，加入OP-10获得的氢氧化铝为六棱柱并有不规则晶体。
　　（4）得到碳酸化过程的动力学模型：（此处公式省略）表明铝酸钾溶液碳分过程的表观活化能是39.27 kJ/mol，比文献中铝酸钠溶液碳酸化分解和晶种分解的表观活化能都小，因此铝酸钾溶液碳酸化分解所需要突破的壁垒小，反应更容易进行。
　　（5）用20g/L（CaO与SiO2的摩尔比为19）的氧化钙对铝酸钾溶液脱硅，不仅能达到脱硅效果，而且铝的损失量相对较少。
　　（6）获得了K2CO3-Al2O3-KOH-H2O体系的溶解度数据，发现了K2CO3·1.5H2O、Al(OH)3、K2Al2O4·3H2O三个平衡固相，溶解度数据表明在碳酸化分解末期溶液中的碳酸钾不易析出污染产品。

著录项

作者
孙迎姣;
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作者单位

青岛农业大学;

展开▼
授予单位青岛农业大学;
学科化学工艺
授予学位硕士
导师姓名杜春华;
年度 2016
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类溶解度;
关键词
铝酸钾溶液; 碳酸化分解; 动力学方程; 溶解度;

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