铝酸钠溶液碳酸化分解

    铝酸钠溶液碳酸化分解(CarbonizationOfSodumAluminateLiquor)

    向铝酸钠溶液中通入二氧化碳气使之分解析出氢氧化铝的一种方法。是烧结法氧化铝生产过程的一个专门作业。这是一种最早用于使铝酸钠溶液析出氢氧化铝的方法，后来只用于分解铝土矿烧结法生产的铝酸钠溶液。将铝酸钠溶液脱硅所得的精液通入CO2后，铝酸钠溶液中的NaOH便转变为Na2CO3，促使氢氧化铝从溶液中析出。分离出氢氧化铝后，还得到主要成分为碳酸钠的母液，简称碳分母液。碳分母液经蒸发浓缩后返回配制生料浆，氢氧化铝经洗涤、煅烧后转变成氧化铝。

    铝酸钠溶液碳酸化分解得到的氢氧化铝，含杂质氧化硅和碱量、结晶粒度和结构均要合乎要求。20世纪80年代末，中国研究成功生产砂状氧化铝的铝酸钠溶液碳酸化分解工艺。

    原理铝酸钠溶液碳酸化分解是个同时存在气、液、固的多相反应过程。主要有NaOH的中和反应和铝酸钠的水解反应，还包括碳铝酸钠的生成和破坏及碳分解终了时沉淀析出反应：

    碳铝酸钠先在CO2气泡和铝酸钠溶液的边界上生成，成薄膜状，随气泡向铝酸钠溶液表面的上升运动中被苛性碱分解，形成氢氧化铝和碳酸钠。初期形成的氢氧化铝又被苛性碱溶解，随苛性碱的减少，形成的氢氧化铝便开始析出。到铝酸钠溶液中的苛性碱很少时，由于碳酸钠量增高，碳铝酸钠即从溶液中析出。所以，最后析出的氢氧化铝会含有较多的碳酸钠。

    到铝酸钠溶液碳酸化分解后期，由于溶液中NaOH和AL2O3浓度很低，溶液中的SiO2又处于过饱和状态，最后以水合铝硅酸钠析出，导致氢氧化铝的SiO2和碱含量增加。当精液脱硅程度A/S低于800时，铝酸钠溶液碳酸化分解初期析出的氢氧化铝还会吸附部分氧化硅。

    工艺铝酸钠溶液碳酸化分解作业主要是根据精液脱硅程度A/s来控制分解率，使产品的SiO2和碱的杂质含量符合产品等级标准所规定的要求，即在工艺上采用在氧化硅析出之前就结束铝酸钠溶液碳酸化分解过程的方法来确保产品的纯度。此外，在铝酸钠溶液碳酸化分解初期加入氢氧化铝种子，可避免当时析出的氢氧化铝吸附氧化硅和碱，并能获得结构更好的氢氧化铝颗粒。种子量按种子比为1.0(种子中Al2O3与溶液中Al2O3质量比)加入。

    铝酸钠溶液碳酸化分解温度一般控制在343～358K。在此温度下分解速度快，只需4～6h。分解所得氢氧化铝粒度较粗。是由20μm左右的六角粒状晶体附聚而成的多晶集合体，抗磨损强度很差。

    碳酸化用CO2气体为含CO235%～40%的石灰窑窑气或含CO28%～12%的烧结窑窑气。中国烧结法氧化铝生产用石灰窑窑气。窑气需经净化洗涤。CO2浓度高的窑气可提高分解速度，并维持分解所需温度(353～358K)。CO2浓度低的窑气尚需通入蒸气保温。

    设备主要有碳酸化分解和氢氧化铝分离、洗涤两种设备。前者为带链式搅拌器的圆筒形平底容器，称为碳分槽。CO2气体经若干支管从槽的下部通入，经槽顶的汽水分离器排出。另一种为用气体搅拌的圆筒形锥底碳分槽(图)。此外，还有顶部通气的碳分槽，这种碳分槽的通气能耗较低。

    氢氧化铝分离洗涤设备一般由水力旋流器和沉降槽组成。浓缩的氢氧化铝料浆则用反向过滤洗涤。洗涤过滤后的氢氧化铝含水10%～12%。