偏鋁酸鈉生產(chǎn)中原料配比的討論

朱建強(qiáng)（蘭州石化三葉公司 甘肅省 蘭州市 730060）

一、偏鋁酸鈉生產(chǎn)原理

蘭州石化三葉公司偏鋁酸鈉車(chē)間通過(guò)將氫氧化鋁溶于110℃的氫氧化鈉溶液生產(chǎn)偏鋁酸鈉，采用氫氧化鋁堿解法，生產(chǎn)反應(yīng)為Al(OH)3溶解于過(guò)量的氫氧化鈉溶液形成偏鋁酸鈉。

在生產(chǎn)過(guò)程中，氫氧化鋁投入量和氫氧化鈉溶液濃度是影響氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率的重要因素，過(guò)高或過(guò)低的投入量和濃度都會(huì)導(dǎo)致氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率的降低，造成生產(chǎn)成本的增加。

二、原料配比對(duì)氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率的影響

為了尋求最佳的原料配比，通過(guò)調(diào)節(jié)氫氧化鋁的投入量和氫氧化鈉溶液濃度觀測(cè)氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化率。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用中國(guó)鋁業(yè)山東分公司生產(chǎn)的氫氧化鋁，氧化鋁含量不小于64%，反應(yīng)釜內(nèi)的氫氧化鈉溶液加熱至90℃開(kāi)始分批將氫氧化鋁投入，投入用時(shí)50分鐘。氫氧化鋁投入結(jié)束后將反應(yīng)釜內(nèi)溶液加熱至110℃，反應(yīng)2小時(shí)后對(duì)溶液進(jìn)行化驗(yàn)。

1.氫氧化鈉濃度對(duì)氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率的影響

為了觀測(cè)氫氧化鈉溶液濃度對(duì)氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率的影響，在實(shí)驗(yàn)中對(duì)每個(gè)反應(yīng)釜投入5噸氫氧化鋁，調(diào)節(jié)氫氧化鈉溶液的濃度，獲得不同濃度下氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化率。

為了清楚地說(shuō)明Na2O含量對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率曲線(xiàn)采用Boltzmann方程進(jìn)行擬合。

圖1 氫氧化鈉溶液濃度對(duì)氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率的影響

圖中實(shí)線(xiàn)為氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化率曲線(xiàn)，虛線(xiàn)為轉(zhuǎn)化率曲線(xiàn)的擬合曲線(xiàn)，擬合方程

以y為氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化率，x為Na2O含量，從方程中可以看出Na2O含量對(duì)氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率影響的規(guī)律。

（1）氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化率介于52.278-61.627%之間；

（2）在Na2O含量為301.25g/L的時(shí)候，氫氧化鋁轉(zhuǎn)化率的增長(zhǎng)速度最快。

2.氫氧化鋁投入量對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響

為了獲得不同氫氧化鋁投入量對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響規(guī)律，對(duì)每個(gè)反應(yīng)釜的氫氧化鈉溶液的Na2O濃度控制在306.49g/L，每個(gè)反應(yīng)釜的初始體積為12m3,獲得不同氫氧化鋁投入量對(duì)原料轉(zhuǎn)化率的影響數(shù)據(jù)。

為了清楚地說(shuō)明氫氧化鋁投入量對(duì)其轉(zhuǎn)化率的影響，采用多項(xiàng)式對(duì)轉(zhuǎn)化率曲線(xiàn)進(jìn)行擬合。

圖2 氫氧化鋁投入量對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響

圖中實(shí)線(xiàn)為氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化率曲線(xiàn)，虛線(xiàn)為轉(zhuǎn)化率曲線(xiàn)的擬合曲線(xiàn)，擬合方程

以y為氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化率，x為氫氧化鋁的投入量，對(duì)方程進(jìn)行求導(dǎo)運(yùn)算，求得[4.5,5.5]區(qū)間內(nèi)方程的最大值，得到氫氧化鋁的投入量對(duì)其轉(zhuǎn)化率影響的規(guī)律。

（1）當(dāng)氫氧化鋁投入量為4.94噸時(shí)轉(zhuǎn)化率為61.976%，此時(shí)的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大。

（2）氫氧化鋁的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大時(shí)的原料配比為

氫氧化鈉溶液的濃度越大，氫氧化鋁的溶解量也越大，原料的轉(zhuǎn)化率越高。但反應(yīng)結(jié)束以后反應(yīng)釜內(nèi)偏鋁酸鈉溶液的苛性比不能過(guò)大，因此氫氧化鈉的投入量不能過(guò)大，以防造成生產(chǎn)困難。

結(jié)論

1.氫氧化鈉溶液的濃度對(duì)原料的轉(zhuǎn)化率有較大的影響，增加溶液濃度可以提高原料的轉(zhuǎn)化率，降低生產(chǎn)成本，但溶液的濃度不能無(wú)限制地增加。

2.氫氧化鋁在氫氧化鈉溶液中的溶解度有限，不能一味地增加投入量提高原料轉(zhuǎn)化率。

[1]陳斌.高純偏鋁酸鈉的研制[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2002,34(7):42-43.

[2]曾紀(jì)術(shù),尹周瀾,陳啟元.過(guò)飽和鋁酸鈉溶液的分解機(jī)制[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2008,18(6):143-147.