鋁灰與NaOH固相熱分解—水溶法制備NaAlO2

余貴英

摘 要 本文采用固相熱分解-水溶法研究鋁灰溶出的最佳反應時間、反應溫度和配比。

關鍵詞 鋁灰；固相熱分解；水溶

中圖分類號 O6 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0012-01

鋁灰是在煉鋁工業中所產生的一種廢棄物[1]。目前，全世界鋁的產量和消費量已超過2 700萬t/a，并且每年以l%～3%的速度遞增。一般每生產1t鋁要產生30kg～50kg鋁灰[2]。如果直接將鋁灰填埋或露天堆放這不僅造成資源的浪費，同時也對環境和居民的身體健康造成極大的影響。因此，加強對鋁灰的回收和利用已成為世界性的問題。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

鋁灰、氫氧化鈉（固體）和去離子水。

1.2 主要器材

無極調速攪拌器、電熱恒溫水槽、電子分析天平、鑰匙、三口燒瓶、碾鍋、坩堝、馬費爐、水浴鍋、pH計、吸鐵石、電子稱、空氣冷凝管、抽濾瓶以及烘干機。

1.3 實驗原理

反應方程式：Al2O3·xH2O+2NaOH→2NaAlO2+（x+1）H2O

2 結果與討論

2.1 反應溫度探究

分別稱取4.5g鋁灰和3g氫氧化鈉（碾細）于坩堝中，用玻璃棒攪拌均勻，置于馬費爐中，分別在100℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、500℃下保溫90min。冷卻后取出，稱重。用100mL蒸餾水和冷卻后的固體洗入干凈的三口燒瓶中，在100℃下攪拌。4h后，取出冷卻進行抽濾，烘干，稱重。

實驗結果如表1所示。

由表1可知，隨著反應溫度的升高，鋁灰溶出率先升高或降低，溫度為350℃鋁灰的溶出率最高，其他過高或過低溫度都使溶出率下降。溫度過高會發生一些其他的副反應從而影響鋁灰的溶出率。

2.2 保溫時間探究

分別稱取4.5g鋁灰和3g氫氧化鈉（碾細）于坩堝中，用玻璃棒攪拌均勻，置于馬費爐中，分別在350℃下保溫50min、60min、70min、80min、90min、110min。冷卻后取出，稱重。用100mL蒸餾水和冷卻后的固體洗入干凈的三口燒瓶中，在100℃下攪拌。4h后，取出冷卻進行抽濾、烘干、稱重。

實驗結果如表2所示。

由表2可知，隨著保溫時間的增長，鋁灰溶出率先升高或降低，保溫時間為70min時鋁灰的溶出率最高，其它過高或過低保溫時間都使溶出率下降。當保溫時間為70min時鋁灰恰好完全反應生成霞石，繼續保溫，氫氧化鈉又能與霞石反應生成堿性霞石，影響鋁灰的溶

出率。

2.3 鋁灰與NaOH的質量比探究

稱取8份4.5g鋁灰至于于坩堝中，分別加入5.625g、5g、4.5g、4.09g、3.75g、3.46g、3.21g、3g氫氧化鈉（碾細），用玻璃棒攪拌均勻，置于馬費爐中，分別在350℃下保溫70min。冷卻后取出，稱重。用100mL蒸餾水和冷卻后的固體洗入干凈的三口燒瓶中，在100℃下攪拌。4h后，取出冷卻進行抽濾，烘干，稱重。

實驗結果如表3所示。

由表3可知，隨著反應比的增大，鋁灰溶出率先升高或降低，鋁灰與NaOH的比例為1.1：1時鋁灰的溶出率最高，其他過高或過低比例都使溶出率下降。一般情況下氫氧化鈉的用量越多，越能降低反應起始溫度，從而降低成本，但過量的氫氧化鈉又能與霞石反應生成堿性霞石，影響鋁灰的溶出率。

3 結論

通過對固相熱分解反應條件的優化，得到鋁灰與NaOH的最佳反應比例為1.1：1，最佳反應時間為7min，最佳反應溫度為350℃，水溶溶出率可達到33.67%。雖然在更高的溫度下可以達到更高的溶出率，但提高的幅度很小，鑒于節約成本的要求，故采用350℃作為最佳溫度。通過對3個影響因素的比較，得出影響力順序為：反應溫度>反應時間>反應比例。

參考文獻

[1]楊昇，吳竹成，楊冠群.鋁廢渣廢灰的治理[J].有色金屬再生與利用，2006（10）：30-32.

[2]鐘華萍，李坊平.從熱鋁灰中回收鋁[J].鋁加工，2001，24（1）：54-55.