超聲波強(qiáng)化鋁酸鈉溶液結(jié)晶機(jī)理研究.pdf

1、氧化鋁工業(yè)赤泥、粉煤灰等是我國(guó)主要的高鋁固體廢棄物，它們的占地堆存造成了嚴(yán)重的社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題。但同時(shí)它們也是一種優(yōu)良的非傳統(tǒng)提鋁資源。采用亞熔鹽法處理赤泥、粉煤灰提取氧化鋁的方法，能夠成功達(dá)到對(duì)其中Al2O3的經(jīng)濟(jì)循環(huán)利用，獲取了苛性比較高（大于4）的鋁酸鈉溶液。這種高苛性比的溶液難以采用傳統(tǒng)的只適用于苛性比1.5左右鋁酸鈉溶液的種子分解的方法制備Al(OH)3，但可以使用鋁酸鈉結(jié)晶析出的方法首先降低溶液的苛性比，然后再進(jìn)行種分分解。目

2、前，在半工業(yè)化實(shí)踐中，結(jié)晶過(guò)程存在著結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)、影響因素難以有效控制等問(wèn)題。
　　針對(duì)此問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所提出采用超聲波強(qiáng)化鋁酸鈉溶液結(jié)晶的新方法，結(jié)晶效率大為提升，但強(qiáng)化機(jī)理尚不明確。因此，本論文首先通過(guò)對(duì)比亞熔鹽法處理不同原料獲得的溶出液結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行差異研究，獲得了影響其溶液結(jié)晶的關(guān)鍵因素，隨后重點(diǎn)研究了超聲波對(duì)溶液粘度、濁度等物化性質(zhì)的影響規(guī)律，剖析了結(jié)晶過(guò)程中超聲波的強(qiáng)化機(jī)理。論文取得如下創(chuàng)新性成果:
　

3、　(1)通過(guò)對(duì)比不同來(lái)源的粉煤灰溶出液在超聲結(jié)晶過(guò)程中結(jié)晶效果的不同，發(fā)現(xiàn)溶出液中含量不多的雜質(zhì)硅、鐵等成分會(huì)嚴(yán)重影響溶液的超聲結(jié)晶效果。實(shí)驗(yàn)中分別對(duì)比了不同的硅、鐵濃度以及不同的初始條件（初始?jí)A濃度不同、初始苛性比不同），發(fā)現(xiàn)當(dāng)硅濃度改變0.5-2g/L，鐵濃度改變0.4g/L時(shí)，結(jié)晶率將大大降低。
　　(2)系統(tǒng)研究了鋁酸鈉溶液雜質(zhì)種類、雜質(zhì)濃度等因素對(duì)溶液結(jié)晶率、苛性比、粘度、濁度、電導(dǎo)率等性質(zhì)以及產(chǎn)物的晶體形貌的影響。結(jié)果

4、表明，鋁酸鈉溶液中對(duì)結(jié)晶起主要阻礙作用的因素是雜質(zhì)硅。
　　(3)深入探究了超聲波作用下鋁酸鈉溶液結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，明晰了超聲波的作用機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，溶液中硅的加入使得其結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。隨著雜質(zhì)硅的增多，硅氧鍵的吸收峰逐漸變大變寬，原本溶液中的鋁氧鍵等簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)逐漸變?yōu)镾i-O-Al交織而成的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)有超聲存在時(shí)，硅氧鍵的吸收峰明顯減弱，并且出現(xiàn)峰位偏移。這說(shuō)明超聲過(guò)程中，復(fù)雜的Si-O-Al等鍵可被斷裂，形成小的碎片形