Растворимость гидроксидов А1 в кислых средах прямо пропорциональна третьей степени концентрации водородных ионов, а в щелочных средах обратно пропорциональна ей . В изоэлектрической точке гидроксид алюминия имеет минимальную растворимость. По Кольтгофу для А1(ОН)3 эта точка лежит в пределах значений pH 6,5-7,5 . Для скорости гидролиза солей алюминия также существует некоторый оптимум значений pH, который для концентраций А БО з от 400 до 100 мг/л колеблется в пределах 4,95- 5,40, а предельные значения pH. при которых гидролиз еще протекает, составляют 3 и 6,8.[ …]
Первый образец сушат в печи при приблизительно 100 ° С, а другой образец сушат в трубчатой печи при температуре около 300 ° С и после термической обработки образцы опрыскивают и берут для анализа с помощью инфракрасной спектроскопии для сравнения. Отмечая, что для всех процедур должны быть приняты меры взвешивания для оценки процесса выхода. Моющую стадию осадка можно также приблизить, используя концепции химического равновесия в зависимости от рН раствора, используемого на стадии промывки. Стадию термической обработки можно использовать для приближения к явлениям дегидратации, которые влияют на материалы, особенно неорганические полимеризаты в водном растворе.
Связь растворимости с химическим взаимодействием особенно четко проявляется в системах с комплексообразованием. Здесь можно напомнить широко известный факт резкого повышения растворимости молекулярного иода в воде в присутствии иодистого калия вследствие образования полииодида: Ы-К1 = К1з- Хлористый натрий, например, практически нерастворим в нитробензоле, но в присутствии хлористого алюминия растворимость его резко повышается вследствие образования комплексной соли ЫаАЮЦ, которая отлично растворяется в том растворителе.[ …]
Образец, обработанный при 300 ° С, не показал полосы, характерные для присутствия гидроксила, что подтверждает процесс дегидроксилирования, вызванный применяемой термической обработкой. Отдел инженерии материалов и окружающей среды. Университет Модены и Реджио Эмилия – Модена – Италия.
Изучение и оптимизация лабораторных процессов синтеза и применения наночастиц оксида алюминия в промышленном масштабе. Контекстуализация в учебном плане среднего образования: необходимость критики в построении научных знаний. Построение знаний в классе.
Минимальная растворимость гидроксида алюминия лежит в области pH = 6,5+7,5. Осаждение гидроксида алюминия начинается при pH = 3,0 и достигает максимума при pH = = 7. При дальнейшем увеличении pH осадок начинает растворяться, что становится заметным при pH = 9.[ …]
Сернокислый алюминий используют для очистки мутных и цветных вод: очищенный – при высокой мутности, неочищенный или содержащий в качестве инградиентов глины и силикатные мате-риалы – при низкой мутности воды. Этот коагулянт эффективен в диапазоне значений pH 5-7,5, причем чем выше жесткость воды и ниже ее цветность, тем выше оптимальные значения pH среды . Относительно низкая стоимость, хорошая растворимость, отсутствие особых требований к обращению с сухим и растворенным продуктом сделали сульфат алюминия наиболее распространенным коагулянтом.[ …]
Сайт Бразильской алюминиевой ассоциации. Доступ к 15 июня. Доступ к 20 июня. Измельченная и прокаленная руда приводятся в контакт с раствором гидроксида натрия в автоклаве при температуре около 150 °. Образуется алюминат натрия, но в то же время двойной силикат алюминия и натрия образуется под воздействием кремнезема руды, что является потерей, и поэтому представляет интерес для лечения бокситы с небольшим содержанием кремнистого вещества. Он фильтруется для удаления примесей, силикатов, оксидов железа, титановой кислоты и раствора алюмината натрия, который разлагается водой.
Произведение растворимости HgS в дистиллированной воде составляет 1,6ХЮ 52, что соответствует остаточной концентрации ионов ртути в растворе, равной 2,5X10-21 мг/л. В производственных сточных водах произведение растворимости HgS несколько больше, основная же часть сульфида ртути находится в воде в виде тонкодисперсных коллоидных частичек, выделить которые в осадок можно коагулированием сточных вод водным сульфатом алюминия Al2(S04)3-I8H2O, водным сульфатом железа FeS04-7H20, известью СаО, смесью этих коагулянтов и т. д.[ …]
Затем происходит гидролиз, т.е. соль разлагается на оксид алюминия и соду, причем это разложение, кроме того, облегчается наличием кристаллов оксида алюминия в результате предыдущей операции. Смесь перемешивают в течение длительного времени и фильтруют для удаления желатинового оксида алюминия; остается жидкость, содержащая соду, и немного нераспределенного алюмината натрия, концентрированного в вакууме и снова используемого при атаке бокситов, и, наконец, гидрат оксида алюминия прокаливают при высокой температуре чтобы сделать его негигроскопичным.
Таким образом, растворимость гидроокиси алюминия в щелочной среде обратно пропорциональна концентрации водородных ионов в первой степени.[ …]
При применении растворимых электродов (обычно железных или алюминиевых) на аноде происходит анодное растворение металла, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия, приводящие к образованию хлопьев гидроокисей. Одновременное образование хлопьев коагулянта и пузырьков газа в стесненных условиях межэлек-тродного пространства создает предпосылки для надежного закрепления газовых пузырьков на хлопьях и интенсивной,.оагуляции загрязнений, что обеспечивает, эффективность флотационного процесса. Такие установки называются электрокоагуляционно-флотационными. При пропускной способности до 10-15 м3/ч установки могут быть однокамерными, а при большей пропускной способности – двухкамерными горизонтального или вертикального типа.[ …]
Активированный оксид алюминия. Твердый продукт, специально приготовленный для использования в качестве дегидратора контролируемой атмосферы в гранулированной форме и обладающий огромной контактной поверхностью благодаря своей ультрапористой структуре.
Безводный оксид алюминия находится в природе в кристаллизованной форме. Денежный перевод Когда он кристаллизуется, эта порода представляет собой драгоценные камни: она может быть бесцветной или по-разному окрашенной металлическими оксидами: красной, желтой, синей, фиолетовой, зеленой. С другой стороны, смешанный с магнетитом, он представляет собой наждак.
Некоторые трудно растворимые красители растворяют вместе с содой и обрабатывают сначала раствором сернокислого алюминия, а затем хлористого бария.[ …]
Кроме перечисленных растворимых примесей в природных водах содержатся во взвешенном состоянии нерастворимые вещества – от грубодисперсных суспензий до коллоидно растворенных соединений. Они представлены частицами песка, лесса, илистых веществ и карбонатных пород, водных окислов алюминия, железа, марганца, а также высокомолекулярных гумусовых веществ.[ …]
Глинозем. Французские химики дали новое название этой чистой земле; глинозема на французском языке и глинозема на латыни. Имя, данное Гайтоном де Морве на этот оксид алюминия из латунного алюминия, алюминием «квасцы» и которое распространяется на всех европейских языках.
Цемент – это гидравлическое связующее, мелко измельченное неорганическое вещество. После смешивания с водой он образует суспензию, которая затвердевает и затвердевает в результате гидратации силикатов кальция. Цементы, упрочнение которых вызывает другие минералогические компоненты, принадлежат к другой группе цементов.
Гидратированные ионы алюминия в процессе гидролиза отдают протон от координированной молекулы воды, образуя последовательно комплексные ионы [А1 (Н20) 5 (ОН) ]2+ и [А1 (Н20)4 (ОН)2]+, остающиеся в растворе. Когда последний нейтральный комплекс [А1(Н20)з(ОН)з] теряет воду, образуется плохо растворимый гидроксид алюминия. Ступенчато гидролизуются и соли железа(III). Но, в отличие от солей алюминия, помимо гидроксидов железа могут образовываться и труднорастворимые гидроксосоли.[ …]
Гидратация представляет собой процесс, в котором вода входит в структуру соединения, и полученные соединения превращаются в твердые вещества. Все минералы клинкера являются безводными. При контакте с водой они гидролизуют и гидратируют. Силикаты, богатые оксидом кальция, разлагаются при гидролизе на плохие силикаты на оксиде кальция и гидроксиде кальция.
Общее содержание активного оксида кальция и активного диоксида кремния должно составлять более 50 мас.% Цемента в цементе. Гидратация приводит к соединениям с химически связанной водой. Образуются гидроалюминаты кальция и гидросиликаты кальция с различным количеством химически связанной воды. Поскольку эти гидраты менее растворимы, образуется пересыщенный раствор, и гидраты осаждаются в крошечных кристаллах. Часть осажденных кристаллов имеет высокое сцепление и адгезию. Вокруг первых кристаллов образуются кристаллы кристаллов гидратированных компонентов.
| 2 |
В разбавленной кислоте растворимость А12(804)з выше, чем в чистой воде, но с дальнейшим увеличением концентрации Н2Б04 растворимость резко понижается, достигая 1 % в 60 %-ной серной кислоте. В более крепкой кислоте растворимость сульфата алюминия опять повышается.[ …]
Свежеосажденные фосфаты алюминия и железа могут усваиваться растениями, но при старении осадков они кристаллизуются и становятся менее растворимыми и слабодоступными для растений. Поэтому фосфорная кислота в красноземах и дерново-подзолистых почвах закрепляется весьма прочно и значительно сильнее, чем в сероземах и черноземах.[ …]
Они постоянно растут и продлеваются. Из-за молекулярных сил кристаллы притягиваются, переплетаются, переплетаются. Взаимное переплетение полученных кристаллов имеет большой интерфейс, способствующий прочности. Это соединение является наиболее реакционноспособным компонентом гидратированного цемента и позволяет коррозию бетона в агрессивных средах. Гидратация представляет собой химический и физический процесс, при котором шламовая цементная смесь переходит в твердое и твердое состояние.
Химическая реакция цемента с водой создает тепло, которое мы называем гидратацией тепла. В зависимости от химического состава цемента, количества минералов и тонкости измельчения. Чем лучше цемент, тем больше поверхность, увлажненная водой, тем интенсивнее гидролиз, чем раньше начинается процесс гидратации, тем быстрее развивается теплота гидратации.
Из изложенного видно, что растворимость гидроксида алюминия в кислой среде прямо пропорциональна третьей степени концентрации водородных ионов [Н+]3, а в щелочной – обратно пропорциональна [Н+].[ …]
В кислых растворах с избытком алюминия наиболее устойчивой твердой фазой является основной фосфат алюминия. Если значение pH больше, чем pH, соответствующее минимуму растворимости фосфата (pH = 6), то основная соль гидролизуется до гидроксида алюминия, на поверхности которого сорбируется фосфат. При большой концентрации фосфата выделяется в осадок таранакит, который переходит в среднюю соль, если pH системы возрастает.[ …]
Затвердевание – это химический и физический марш, в котором цемент и вода затвердевают в твердом веществе. Начало затвердевания определяется по классу прочности для цементов общего назначения. Класс прочности цемента макс. 42. 5 имеют начало затвердевания, определяемого сначала через час, не позднее 12 часов после смешивания цемента с водой. Для марок цемента 52, 5 начало установки определяется как можно скорее за 45 минут. Начало жестких сил задерживается, чтобы обеспечить время, необходимое для бетонной смеси, ее транспортировки, хранения и переработки.
Полиакриламид – белое аморфное, хорошо растворимое в воде вещество, содержащее ионогенные группы; при гидролизе образует акриловую кислоту и ее соли. Механизм действия ПАА основан на адсорбции его молекул на частицах примесей воды, гидроксидов алюминия или железа (III), образующихся при гидролизе солей – коагулянтов. Благодаря вытянутой форме молекулы адсорбция происходит в разных местах с несколькими частицами гидроксида, в результате чего последние связываются полимерными мостиками в тяжелые, крупные и прочные агрегаты (глобулы).[ …]
Регулирование затвердевания, определение происхождения, осуществляется путем добавления гипса, до 5% по массе цемента или гипсовых суспензий, которые добавляются с другими добавками клинкера во время цементного помола. Без этих добавок настоящий минерал-трикальциевый алюминат начнет гидратироваться при намокании водой.
Цементы со специальными свойствами устанавливают начало затвердевания до, через 30 минут или менее, а конец затвердевания через 6 часов или даже через 8 минут. Мы используем такие цементы для ускорения литья в производстве бетонных компонентов, цементирования, распыления.
Только образцы, обладающие ограниченной растворимостью в воде (у=38), удерживаются древесной целлюлозой в количестве 60 %. Прибавление сернокислого алюминия вызывает полное удержание -КМЦ, причем оно не зависит от стехиометрического соотношения между количеством А13+, требуемого для полного удержания -КМЦ, и количеством ОСН2СОО -групп, присутствующих в КМЦ. Иначе говоря, удержание -КМЦ обусловливается не только получением нерастворимой алюминиевой соли, но и электростатической адсорбцией между положительно заряженной А1-КМЦ и отрицательно заряженными волокнами целлюлозы.[ …]
Закалка представляет собой химический и физический процесс, в котором твердая смесь превращается в твердую массу, которая получает дополнительную гидратацию большей прочности. Скорость отверждения определяется химическим составом и тонкостью цемента. Вначале закаливание интенсивно, позднее отверждение замедляется после нескольких лет стабилизации. Наибольшее увеличение крепости происходит в течение 28 дней. Другое увеличение прочности происходит очень медленно, величина увеличения прочности влияет на окружающую среду и количество фермента тетракальциумалюмината в цементе.
Разработана новая технология с использованием растворимых количеств хлорида алюминия в высокотемпературном процессе алкилнрования бензола пропиленом.[ …]
В данной главе рассмотрено взаимодействие между алюминием (III) и фосфатом в широкой области концентраций и pH. Для того чтобы дать характеристику реакций между растворенными частицами и растворимыми фазами, была изучена растворимость осадков фосфата алюминия. Кроме того, были идентифицированы растворимые и нерастворимые продукты реакций между алюминием (III) и фосфатом и определено распределение их концентраций в широкой области pH и концентраций Р и А1. Данные исследования проводили с использованием чистых растворов фосфатов алюминия определенного состава. Других диспергированных твердых фаз в изучаемой системе, кроме тех, что осаждались при взаимодействии между алюминием и фосфатом или в результате изменения pH, не было.[ …]
Мы находим прочность цемента и бетона в течение 28 дней, это является решающим для оценки. Модуль дает обзор возможности повреждения неметаллических строительных материалов на основе неорганических связующих. Объясняется химическая природа процессов деградации, а также описаны меры по борьбе с деградацией. Неметаллические материалы включают строительные материалы, строительный камень и грубую керамику. Описаны свойства и возможная деградация этих материалов, а также меры против деградации. Модуль описывает общие характеристики металлов, свойства металлов, используемых в строительной промышленности, устойчивость к воздействию агрессивных веществ из окружающей среды и ход их коррозии.
В упрощенном виде можно считать, что осаждение железом и алюминием во многом очень схоже и что определяющими факторами и в том, и в другом случае являются растворимость и соотношение концентраций добавляемого иона металла Ме и присутствующего ортофосфата. Процесс осаждения ионами кальция сильно зависит от pH, поэтому рассчитывая необходимое количество соли кальция, необходимо учитывать щелочность сточной воды.[ …]
В последней главе описываются меры против коррозии металлов. 2 Необходимые знания Для изучения этого модуля потребуются знания об общей химии, упомянутые в Модуле 01, и свойства нерудных строительных материалов, перечисленные в Модульном учебнике. Изучите этот модуль, пока не освоите вещество в предыдущих модулях. Изучив главу, ответьте на контрольные вопросы и попробуйте записать химические уравнения. В конце всей главы проверьте свои знания об автотопах.
Результаты задач и самотестирования перечислены в разделе «Ответы на вопросы управления» соответствующей главы. – 4. Обращается внимание к деградации затвердевшего вяжущего, бетона, щебня и гравия и грубых горшечных Ключевые слова: деградации, коррозии, штукатурка, гипс, известь, цемент, гравий, камень, кирпич структура жизни определяется среди других прочных материалов. На материал структур влияют агрессивные вещества из окружающей среды, которые могут реагировать с компонентами строительного материала и повреждать материал.
Соли железа как коагулянты, имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений pH среды; большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава; способность устранять вредные запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода. Однако имеются и недостатки: образование при реакции катионов железа с некоторыми органическими соединениями сильно окрашивающих растворимых комплексов; сильные кислотные свойства, усиливающие коррозию аппаратуры; менее развитая поверхность хлопьев.[ …]
В таком процессе мы называем деградацию материала. Деградация или коррозия – это непреднамеренное повреждение структуры ткани. Термин «коррозия» в основном используется в связи с металлами, но также используется для обозначения разложения неметаллических материалов. Деградация нерудных строительных материалов в основном обусловлена химическими воздействиями, но также может быть вызвана физическими, физико-химическими и биологическими эффектами. 1 Физико-химические принципы деградации Одним из процессов физико-химической деградации является процесс, связанный с образованием кристаллов.
При значительном содержании в почве обменнопоглощенных ионов водорода и алюминия (например, в дерново-подзолистых почвах и красноземах) многие свойства ее также ухудшаются. Ионы водорода не диспергируют почвенные коллоиды, но, вступая в поглощенное состояние, вызывают постепенное разрушение минералов, входящих в состав почвенного поглощающего комплекса. В результате почва обедняется коллоидной фракцией, ухудшается ее структура и уменьшается емкость поглощения. Кроме того, ионы алюминия и водорода из поглощенного состояния вытесняются в раствор в обмен на катионы растворимых солей. Высокая концентрация в растворе ионов водорода и алюминия оказывает вредное действие на развитие растений.[ …]
Это физико-химический процесс, в котором солевые растворы переносятся в поры с последующим выпариванием воды. Это приводит к образованию насыщенных растворов, которые после испарения воды кристаллизуют соли. Они оказывают давление на стенку пор, и, таким образом, материал разрушается. Разрушение также может быть вызвано перекристаллизацией, которая производит соединения с большим количеством молекул воды.
Примеры кристаллизации и давления рекристаллизации некоторых солей приведены в таблице 1, а перенос агрессивных веществ газообразного или жидкого характера в пористые материалы контролируется диффузией. Транспортировка агрессивных веществ в материале и скорость их реакции с реакционноспособными компонентами зависят от температуры и для газообразных веществ также под давлением. Повышение температуры приводит к увеличению подвижности ионов и молекул и к более высоким скоростям реакции. Возникающий ущерб также зависит от концентрации агрессивных веществ в транспортируемой среде и наличия воды в газообразном или жидком состоянии, поскольку вещества в твердом состоянии без присутствия воды непосредственно не реагируют.
В последние годы начали применять метод получения коагулянтов в электролизерах с растворимыми электродами, называемый методом электрокоагуляции . Сущность метода заключается в анодном растворении металлов, преимущественно алюминия и железа, в водных средах под воздействием электрического тока с последующим образованием гидроксидов. Этот метод позволяет производить эффективную очистку воды от взвесей минерального, органического и биологического происхождения, коллоидов и веществ в молекулярном или ионном состоянии. Электрокоагуляция обладает существенными преимуществами перед реагентными методами: компактностью установки, простотой обслуживания и возможностью полной автоматизации. Этот метод перспективен для использования на небольших автономных объектах (на судах речного флота, для малых поселков и др.).[ …]
Отрицательное действие высокой кислотности в значительной степени связано с увеличением растворимости соединений алюминия и марганца в почве. Повышенное содержание их в растворе ухудшает развитие растений даже сильнее, чем избыток ионов водорода.[ …]
Уравнение (4.17) было решено методом проб и ошибок для значения pH, соответствующего минимуму растворимости фосфата, около 6. При рН [ …]
При исследовании гидролиза в системе Ре2(504)з-А1203-Н20 при 100 °С установлено, что с увеличением количества оксида алюминия в системе выход железа в осадок основной соли повышается, достигая 98% при массовом отношении А1203/Ре2(504)3 = 0,111 и 90 % НгО. В растворе оксид алюминия в результате химического взаимодействия превращается в растворимые основные сульфаты алюминия. С увеличением содержания сульфата железа(III) в системе количество прореагировавшего оксида алюминия повышается и при массовом отношении А1203/Ре2(804)з = 3 и 40 % Н20 достигает 91 %.[ …]
Протекание процесса коагуляции в значительной степени зависит от pH среды. При добавлении к воде раствора коагулянта сернокислого алюминия цроисходит гидролиз с образованием коллоидной гидроокиси алюминия. Оптимальной величиной для сточных вод данного катализаторного цроизводства является рН=7,5-8,5. На рис.1 представлена зависимость степени очистки сточных вод с содержанием взвешенных веществ 1200 мг/л от pH.[ …]
С увеличением дозы 50 %-ной серной кислоты в пределах 80-100 % стехиометрического количества при температуре 120°С и длительности процесса 1,5 ч степень разложения гидроксида алюминия возрастает. Так, для дозы кислоты 83,3 % (мол. отношение 503/А1203 = ло = 2,5) степень разложения гидроксида алюминия составляет 92,4 %, в то время как для дозы 90 % (цо = 2,7) в указанных условиях гидроксид полностью разложился. Разложение гидроксида алюминия при неполной дозе серной кислоты можно объяснить взаимодействием гидроксида с сульфатом алюминия с образованием растворимых основных солей алюминия, что более подробно обсуждается ниже.[ …]
Электрохимический метод имеет следующие преимущества перед реа-гентным: снижение нагрузки на обессоливающие установки, поскольку при его использовании в воду не поступают растворимые соли, а дозируемый алюминий полностью удаляется из воды в процессе ее предварительной очистки . Метод обескремнивания воды в электролизерах с алюминиевым анодом может быть рекомендован для предварительной подготовки воды в схемах водоподготовки на ТЭЦ и других промышленных предприятиях.[ …]
Для активирования обычно используют 1,5%-ные (в пересчете на БЮг) растворы силиката натрия при степени нейтрализации щелочности 80-85%. В случае применения активного хлора степень нейтрализации растворимого стекла повышают до 100% и даже вводят некоторый избыток его. После смешения реагентов золь некоторое время «вызревает», а затем его разбавляют водой до содержания 5Ю2 менее 1%. Наиболее перспективным способом приготовления активной кремневой кислоты является обработка жидкого стекла хлором и сульфатом алюминия , обычно используемых в процессах очистки воды.[ …]
При взаимодействии с почвенным покровом усиливаются процессы выщелачивания биогенов. При pH [ …]
Доменные и мартеновские шлаки получаются как отходы при выплавке чугуна и стали и имеют различный состав: СаО – 30-50%; Si02-12-37; А1203-Ю-15; MgO-2-10; МпО -0,4-5,6; Р205 – 0,1-3,5; S – 0,1 – 4,5%. В большинстве случаев они требуют предварительного размола. Большая часть кальция в шлаках находится в виде менее растворимых кремнекислых соединений (CaSiO3 и Ca2Si04), поэтому тонина их размола должна быть мельче, чем известковой муки. По нейтрализующей способности основные шлаки (с содержанием CaO + MgO свыше 40%) близки к углекислой извести. Эффективность их часто выше, чем извести. Это объясняется присутствием в шлаках магния, фосфора, марганца, серы и других элементов питания растений. Кроме того, содержащаяся в них кремневая кислота может уменьшать количество подвижного алюминия в почвах и способствовать лучшему усвоению фосфора растениями. Для дерново-подзолистых почв в районах, близко расположенных от металлургических заводов, доменные шлаки, богатые известью, являются ценным удобрением.[ …]
Соединения фтора представляют собой еще одну группу специфических веществ, присутствие которых установлено в атмосферном воздухе ряда населенных мест и которые могут оказать значительное влияние на здоровье человека. В атмосферном воздухе обнаружены различные фтористые соединения – от сравнительно хорошо растворимых в жидких средах организма до совершенно нерастворимых; от крайне раздражающего и коррозирующего фтористого водорода до относительно инертных соединений. Основными промышленными процессами, которые сопровождаются выбросом в атмосферу фтористых соединений, являются производство искусственных удобрений, производство алюминия и некоторые способы производства стали.[ …]
Прибавка урожая от извести и минеральных удобрений при совместном их внесении в большинстве случаев бывает значительно выше суммы прибавок от раздельного использования этих удобрений. Особенно резко повышается при известковании эффективность физиологически кислых аммиачных и калийных удобрений. Эти удобрения при систематическом внесении на малобуферных кислых дерново-подзолистых почвах вызывают дальнейшее их подкжсление. Поэтому при систематическом внесении таких удобрений на неизвесткованной почве прибавки урожая постепенно снижаются, а в последующие годы в результате сильного подкисления почвы урожай может быть ниже, чем на контроле. Положительное влияние извести на эффективность физиологически кислых форм минеральных удобрений сильнее проявляется при внесении их под культуры, чувствительные к повышенной кислотности (свекла, кукуруза, пшеница), и меньше или вовсе не проявляется при; применении под культуры, устойчивые к кислой реакции. Действие известкования на эффективность фосфорных удобрений зависит от свойств почвы и форм этих удобрений. Эффективность растворимых фосфорных удобрений [например, суперфосфата Са(Н2Р04)2] на сильнокислых почвах со значительным содержанием подвижных соединений алюминия и железа от известкования заметно повывзается. При внесении извести в нормальной дозе подвижные соединения алюминия и железа переходят в нерастворимые формы, поэтому уменьшается химическое закрепление ими фосфора суперфосфата и повышается использование его растениями.
div class=”content”>
Глава III СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ
И АЛЮМИНАТНЫЕ РАСТВОРЫ
§ 7. Оксиды алюминия
Оксид алюминия образует несколько полиморфных разновидностей, или форм, имеющих одинаковый химический состав, различное строение кристаллической решетки и, следовательно, различные свойства. При производстве глинозема наибольшее значение имеют две из этих разновидностей: a -Al 2 O 3 (альфа-глинозем или
корунд) и g – Al 2 O 3 (гамма-глинозем).
Корунд- наиболее устойчивая форма глинозема; встречается в природе в виде бесцветных или окрашенных примесями кристаллов, а также получается искусственным путем: при кристаллизации расплавленного глинозема или нагревании гидроксидов алюминия до высокой температуры. Кристаллизуется a -Al 2 O 3 в тригональной системе. Корунд химически стоек но отношению к многим химическим реагентам и расплавам. Он очень медленно
реагирует с растворами щелочей и кислот даже при высоких температурах. Корунд обладает высокой твердостью (9 по шкале Мооса), практически не гигроскопичен, т. е. не поглощает влаги при хранении. Плотность a -Al 2 O 3 4г/см 3 , температура плавления 2050°С, температура кипения около 3500°С. Теплота образования
a -Al 2 O 3 по реакции 2Al тв +1,5O 2газ ==a -Al 2 O 3 составляет примерно 1675 кДж/моль, теплота плавления 25 кДж/моль, теплота испарения примерно 630 кДж/моль.
Гамма-глинозем имеет кристаллическую решетку кубической системы. В зависимости от температуры получения g -Аl 2 O 3 кристаллизуется как в скрытокристаллической (высокодисперсной), так и в явнокристаллической формах. В природе g -Al 2 O 3 не встречается, а образуется при нагревании одноводного гидроксида алюминия (бемита) до 500 °С. При дальнейшем нагревании g -Al 2 O 3 превращается в a -Al 2 O 3 . Температура превращения
g -Al 2 O 3 в корунд зависит от химической природы стабилизирующего оксида. Если стабилизирующим оксидом является вода, то превращение происходит в температурном интервале 850-1050 °С; в присутствии оксида лития g -Al 2 O 3 превращается в a -Al 2 O 3 при температуре выше 1500°С. Превращение g -Al 2 O 3 в a -Al 2 сопровождается уменьшением объема иа 14,3 % и выделением 92 кД ж/моль тепла.
В отличие от a -Al 2 O 3 g -Al 2 O 3 хорошо растворяется как в кислотах, так и в щелочах. При 400-500 °С g -Al 2 O 3 легко взаимодействует c фтористым водородом, образуя AlF 3 . Скрытокристаллический g -Al 2 O 3 обладает большой способностью поглощать влагу (сильно гигроскопичен), а также другие вещества. Плотность g -Al 2 O 3 3,42 г/см 3 , теплота образования 1583 кДж/моль.
При кристаллизации расплавленного глинозема, содержащего примеси соединении щелочных и щелочноземельных металлов, может быть получена b -разновидность оксида алюминия. Исследованиями установлено, что b -Al 2 O 3 не является чистым оксидом алюминия, а представляет собой химическое соединение Al 2 O 3 с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов (Na 2 O.11Al 2 O 3 , CaO.6Al 2 O 3 , BaO.6Al 2 O 3). Твердость и плотность b -Al 2 O 3 меньше, чем корунда. При нагревании до температуры
1600-1700 °С происходит разложение b -Al 2 O 3 и превращение его в a -Al 2 O 3 .
В литературе имеются также указания о существовании промежуточных разновидностей оксида алюминия (q -Al 2 O 3 , c -Al 2 O 3 , d – Al 2 O 3 ,h – Al 2 O 3 и др.), которые образуются при прокаливании гидроксидов алюминия.
Технический глинозем практически представляет собой смесь a – и b -глинозема. Кристаллическая решетка глинозема имеет ионное строение-построена из нонов А1 3+ и О 2- . Известны соединения алюминия с кислородом низшей валентности, в которых алюминии является одно- и двухвалентным: AI 3+ и АlO. Их получают при высоких температурах восстановлением глинозема или при его термическом разложении.
§8. Гидрокcиды алюминия
Существует несколько разновидностей гидроксидов алюминия:
диаспор, бемит, гиббсит, байерит, норстрандит.
Диаспор и бемит Al 2 O 3 .Н 2 О или AIO(OH)-полиморфные разновидности одноводного оксида алюминия, встречаются в природе в составе бокситов, кристаллизуются и ромбической системе
и могут находиться в бокситах в кристаллической и скрытокристаллической формах. Элементарная ячейка кристаллической решетки диаспора н бемита состоит нз ионов AI 3+ , ОH – , О 2- . Плотность диаспора 3,3-3,5 г/см 3 , бемита 3 г/см 3 . При температуре около 500 °С диаспор и бемит теряют кристаллизационную воду,
превращаясь в безводный глинозем. При этом диаспор превращается в α-Al 2 O 3 , а бемит-в γ-Al 2 O 3:Al 2 O 3 .H 2 O (бемит)++147,8 кДж=γ-Al 2 O 3 +H 2 O , Al 2 O 3 .H 2 O(диаспор) +133кДж=α-Al 2 O 3 +H 2 O .
В щелочных растворах диаспор и бемит растворяются только при высоких температурах, при этом диаспор растворяется значительно хуже бемита.
Гиббсит(гидраргиллит)- трехводный оксид алюминия Al 2 O 3 . .ЗH 2 O, или Al(OH) 3 встречается в природе в составе бокситов и является промежуточным продуктом при производстве глинозема
щелочными способами. В бокситах гиббсит находится в трех модификациях: аморфной, скрытокристаллической и кристаллической.
Кристаллизуется гиббсит в моноклинной системе; кристаллическая решетка его построена из ионов Al 3+ и ОН-. Плотность гиббсита 2,3-2,4 г/см 3 .
В обыкновенных условиях гиббсит-наиболее устойчивая форма гидроксида алюминия. При нагревании до 200-250 °С гиббснт теряет две молекулы кристаллизационной воды и превращается в бемит Al 2 O 3 .ЗH 2 O +152 кДж=Al 2 O 3 .H 2 O (бемит)+2H 2 O .
При дальнейшем нагревании бемит, как мы знаем, переходит в γ-Al 2 O 3 , который в свою очередь переходит в α-Al 2 O 3 . По мнению многих исследователей, превращение гиббсита в α-Al 2 O 3 – более сложный проиесс, и происходит он через ряд других промежуточных фаз. Гиббсит хорошо растворяется в щелочах и кислотах.
Баиерит имеет такую же химическую формулу, что и гиббсит. В природе байерит не встречается. Оп может быть получен, например, при медленном пропускании углекислого газа через алюминатный раствор или при самопроизвольном разложении раствора при комнатной температуре. Плотность баиерита 2,55 г/см 3 .
Байерит-неустойчивое метастабильное соединение и при обыкновенной температуре превращается в гиббсит. С повышением температуры, а также степени дисперсности стойкость байерита уменьшается. В щелочных растворах байерит растворяется лучше гиббсита.
Известна еще третья модификация трехводного оксида алюминия-нордстрандит, которая впервые была синтезирована в 1956 г. Нордстрандит представляет собой прозрачные кристаллы
моноклинной системы. Плотность нордстрандита 2,436 г/см 3 .
При быстром осаждении гидроксида алюминия из солевых растворов образуется студенистый осадок-алюмогель, не имеющий кристаллического строения, содержащий большое количество воды
н обладающий высокой химической активностью, Алюмогель, как и банерит, неустойчив и с течением времени превращается в гиббсит. Кристаллизация алюмогеля происходит медленно и сопровождается обезвоживанием. Этот процесс называют старением алюмогеля. Высушенный при 300-400 °С алюмогель обладает хорошими адсорбционными свойствами.
§ 9. Алюминаты. Алюмннатные растворы
Оксид алюминия-соединение амфотерное, т. е. Обладающее одновременно основными и кислотными свойствами. Поэтому оксид, а также его гидроксиды растворяются как в кислотах, так и в щелочах. При растворении гидроксида алюминия в кислотах образуются алюминиевые соли соответствующих кислот, например
2Al(ОН)з+ЗН 2 S0 4 =Al 2 (SO 4) 3 +6H 2 O .
При растворении гидроксида алюминия п щелочах образуются соли мстаалюминиевой кислоты HAlO 2 , которые носят название алюминатов, например A1(OH) 3 +NaOH=NaA1O 2 +2H 2 O .
Ллюмииаты образуются также при нагревании смеси оксида или гидроксида алюминия с соединениями щелочных или щелочноземельных металлов до 800 “С и выше, например Аl 2 O 3 + +Na 2 CO 3 =2NaA1O 2 +CO 2 . Часто формулу алюмината пишут иначе: Na 2 O.Al 2 O 3 .
Как мы знаем, скорость растворения гндроксидов алюминия в щелочах и кислотах неодинакова. Наиболее быстро растворяется гиббсит, медленнее бемит н наиболее медленно диаспор. Активность гидроксидов алюминия зависит не только от их природы, но и от условии получения и степени дисперсности. С повышением
степени дисперсности увеличивается поверхность соприкосновения гидроксида с растворителем, т. е. активная поверхность вещества, и скорость растворения гидроксида возрастает. Растворы алюминатов в щелочном растворе получили название алюминатных растворов. В производстве глинозема приходится иметь дело с растворами алюмината натрия, а в некоторых случаях н калия.
На природу алюминатных растворов существует несколько взглядов. Согласно наиболее распространенному из них, алюминатный раствор представляет собой раствор алюмината натрия (или калия) как химического соединения NaA1O 2 , т. с. является истинным (ионным) раствором. Значит, алюминат натрия можно
рассматривать как соль, образованную слабой кислотой (гидроксид алюминия) и сильным основанием (едкий натр). Как известно, такие соли способны подвергаться обменному разложению
с водой (гидролизу) с образованием малодиссониироваиной или трудиорастворпмой кислоты и основания, в пашем случае-по реакции NaA1O 2 +2H 2 O⇄ NaOH+Al(OH) 3 .
По данным большинства исследователей, Al(ОН)з в кислой среде диссоциирует по схеме Al(ОН)з⇄Al 3+ +3OH- , а в щелочной среде Al(ОН)з + OH – ⇄ Al(ОН) 4 .
Гидроксид алюминия переходит в раствор в виде катиона Al 3+ при рН<4 и в виде аниона А1(ОН)4 - при рН>12. Следовательно, для растворения гидроксида алюминия необходимо добавлять кислоту до тех пор, пока рH раствора не станет меньше 4, или добавлять щелочь до достижения рН больше 12.
Алюминат же натрия находится в растворе в виде катионов Na+ и алюминатных анионов, состав которых точно не известен.
Чаще всего состав этих анионов выражают следующими формулами: А1(ОН) 4 – , АlO 2 – , А1O(ОН) 2 – . Ряд исследователей допускает образование в алюминатных растворах многозарядных анионов типа А1(ОН 6 3- , n (OH) 2 (n+2)- и др.
Из сказанного следует, что уравнения процессов растворения алюмината натрия н его гидролиза точнее было бы писать в ионной форме: при растворении NaAlO 2 +2H 2 O ⇄Na + +Al (ОН) 4 – ;
при гидролизе Nа + +А1(ОН) 4 – ⇄Nа + +ОН – +A1(ОН) 3 ↓. Однако ввиду того, что состав анионов точно еще не установлен и зависит от концентрации раствора, мы в дальнейшем будем принимать для алюмината натрия в растворе формулу NaAlO 2 . По мнению ряда исследователей, в алюминатном растворе в незначительном количестве могут присутствовать также коллоидные частицы гидроксида алюминия.
Одним из характерных свойств алюминатных растворов является их способность самопроизвольно разлагаться с выделением в осадок гидроксида алюминия. Поэтому промышленные алюминатные растворы содержат некоторое количество свободной щелочи, которая делает алюминатный раствор более стойким. Состав алюминатных растворов прежде всего характеризуется концентрацией глинозема Al 2 O 3 и щелочи Na 2 O. Кроме этих основных компонентов, алюминатные растворы содержат в виде различных химических соединений примеси кремнезема, серы, хлора, железа, фтора, галлия, ванадия, органических веществ и др.
Различают следующие виды щелочи в алюминатных растворах:
титруемая, карбонатная, каустическая, сульфатная и общая. Концентрация титруемой щелочи Na 2 О т определяется титрованием раствора соляной кислотой: при этом оттитровывается (определяется) оксид натрия, находящийся в растворе в виде каустика NaOH, алюмината натрия NaA1O 2 , соды Na 2 CO 3 , силиката натрия
Na 2 SiO 3 , сульфита натрия Na 2 SO 3 и частично фторида натрия NaF и тиосульфата натрия Na 2 S 2 O 3 . Карбонатная (углекислая) щелочь Na 2 O y находится в алюминатных растворах в виде соды. Концентрация каустической щелочи Na 2 O к; определяется как разность между титруемой щелочью и карбонатной. Сульфатная щелочь
Na 2 O c находится в растворе в виде сульфата натрия Na 2 SO 4 .
В алюмииатиых растворах наряду с натриевой может присутствовать калиевая щелочь. Сумму концентраций натриевой и калиевой щелочи обычно обозначают через R 2 O, причем К 2 O в этой сумме пересчитывается на Na 2 O.
Концентрацию отдельных компонентов в алюмииатиых растворах обычно выражают в граммах на литр раствора (г/л), реже в процентах. Для перехода от концентрации в процентах (с) к концентрации в граммах на литр (a) пользуются формулой а = 10ср, где р-плотность раствора, г/см 3 .
Важным показателем, характеризующим алюмниатный раствор, является его модуль, под которым понимают молярное отношение концентраций Na 2 O и Al 2 O 3 в растворе. Иными словами, модуль показывает, сколько молей щелочи в растворе приходится па каждый моль оксида алюминия. Различают общий (α о) и каустический (α k) модули раствора. Общин модуль находится как молярное отношение концентрации титруемой щелочи и оксида
алюминия, а каустический – как молярное отношение концентраций каустической щелочи н оксида алюминия:
α о == 102(Na 2 O) т /62(Al 2 O 3)== 1,645 (Na 2 O) т /(Al 2 O 3);
α k = 102(Na 2 O) k /62(Al 2 O 3)= 1,6/15 (Na 2 O) k /(Al 2 O 3),
где (Na 2 O) т, (Na 2 O) к; и (Al 2 O 3)-соответственно концентрация Na 2 O т, Na 2 O к; н Al 2 O 3 в растворе, г/л или %; 102 н 62-молекулярные массы соответственно Al 2 O 3 и Na 2 O.
§ 10. Диаграмма равновесных состояний системы Al 2 O 3 -Na 2 O-H 2 O
Реакция гидролиза алюмината натрия обратима, т. е. протекает одновременно в противоположных направлениях. Если скорость прямой реакции больше скорости обратной, то происходит разложение алюмината натрия с образованием кристаллического гидроксида алюминия Al(OH) 3 , если же наоборот, скорость обратной реакции больше скорости прямой, то происходит растворение гидроксида алюминия с образованием алюмината натрия. Как увеличение концентрации едкой щелочи, так н повышение температуры приводит к сдвигу равновесия справа налево, т. е. к растворению Al(OH) 3 ; разбавление же растворов и охлаждение их способствуют разложению алюминатного раствора н выпадению гидрокснда алюминия в осадок.
При равенстве скоростей обеих реакций устанавливается химическое равновесие, которое характеризуется тем, что концентрация реагирующих веществ при неизменных условиях не изменяется. Полученный при этом алюминатный раствор называют равновесным. Каждому равновесному раствору при данной температуре соответствует совершенно определенная концентрация Na 2 O и Al 2 O 3 в нем. Отложив эти концентрации на осях координат и соединив полученные точки, мы получим изотерму равновесия алюминатного раствора.
На рис.1 показаны изотермы равновесия в системе Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O для температур 30, 60, 95, 150 н 200°С. Каждая изотерма имеет вид кривой, состоящей из двух пересекающихся ветвей. Вся диаграмма может быть разделена на ряд областей. Выше.левых ветвей изотерм находится область пересыщенных растворов. Концентрация глинозема в них превышает равновесную. Поэтому растворы, находящиеся в этой области, нестойки и разлагаются
с выделением гидроксида алюминия. Точки, расположенные непосредственно на левых ветвях изотерм, отвечают равновесию алгоминатных растворов с гиббситом (для 30, 60 и 95 °С) и с бемитом (для 150 и 200 °С). Между ветвями изотерм находится область ненасыщенных растворов. Концентрация глинозема в этих растворах
ниже равновесной, поэтому они стойки при данной температуре.
Выше правых ветвей находится область пересыщенных растворов алюмината натрия в едком натре, а точки, расположенные на этих ветвях, отвечают равновесию растворов едкой щелочи с алюминатом натрия состава Na 2 O.Al 2 O 3 .2,5H 2 O. При высоком содержании щелочи в растворе (не менее 38%) в равновесии с жидкой
фазой находится алюминат натрия другого состава-3Na 2 O.Al 2 O 3 .6H 2 O.Точка пересечения правой и левой ветвей изотермы отвечает раствору, который одновременно является равновесным
Рис.1.Изотермы системы Al 2 O 3 -Na 2 O -H 2 O
как но отношению к гидроксиду алюминия, так и по отношению к алюминату натрия. Па лучах (пунктирные линии) располагаются растворы с одинаковым каустическим модулем.
Изотермы системы Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O имеют большое теоретическое значение. Они позволяют судить о поведении алюминатных растворов в зависимости от их концентрации и температуры.
Например, алюминатный раствор, отвечающий по своему составу точке я (α к =2,47) при 30 ˚С пересыщен гиббситом и будет разлагаться с выделением в осадок Al(OH) 3 (см. рис. 1).
Концентра ция Al 2 O 3 в растворе при этом будет уменьшаться, а концентрация Na 2 O возрастать, т. е. состав раствора будет изменяться по прямой αk. Разложение данного раствора должно продолжаться
до тех пор, пока концентрация Al 2 O 3 в нем не станет равновесной.
Этой концентрации отвечает точка k на левой ветви изотермы для 30 °С. Тот же самый раствор, т. е. раствор, отвечающий по своему составу точке α , при 60 °С уже насыщен гиббситом. Поэтому при 60°С в нем можно растворить некоторое количество гидроксида алюминия, пока его концентрация не станет равновесной (точка т на левой ветви зотермы для 60°С).
Чтобы вызвать гидролиз того или иного алюминатного раствора, необходимо его перевести в область пересыщенных растворов. Этого можно достичь или снижением температуры раствора, или разбавлением раствора водой. Так, мы уже видели, что если раствор, отвечающий по своему составу точке а и имеющей температуру 60 °С, охладить до 30 ºС, то он перейдет в область пересыщенных растворов и будет разлагаться. Если тот же самый
раствор разбавить водой, то концентрация Al 2 O 3 и Na 2 O в нем уменьшится, но каустический модуль останется прежним, СледоРис. 2. Изотермы cистемы Al 2 O 3 -К 2 O -H 2 O:
1- 30 ºÑ; 2- 60 ºÑ; 3- 95 ºÑ.
следовательно, состав раствора переместится вдоль луча 2,47 но направлению к началу координат. Положим, что он переместится
в точку b. Раствор, отвечающий по своему составу точке b и
имеющий температуру 60 °С, находится в области пересыщенных
растворов и будет разлагаться.
Производство глинозема из нефелинов и алунитов связано
с получением растворов, которые наряду с алюминатом натрия
содержат алюминат калия КAlO 2 . Он также содержится в раство-
рах при получении глинозема из бокситов, когда для компенсации
потерь щелочи в процессе используют кальцинированную соду из
нефелинового сырья (см. § 6).
Изотермы равновесия в системе К 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O для 30, 60 и 95 °С показаны на рис. 2. Как и для системы Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O, каждая изотерма этой системы состоит из двух ветвей, пересекающихся в остром максимуме. Для левых ветвей изотерм равновесной твердой фазой является гиббсит, для правых-алюминат калия состава К 2 O.Al 2 O 3 .3H 2 O. С повышением температуры максимальные концентрации Al 2 O 3 в равновесных растворах алюмината калия возрастают, но они ниже, чем в растворах алюмината натрия:
Температура раствора, °С … 30 60 95 150 200
Максимальная концентрация
Al 2 O 3 в растворе, %:
NaAlO 2 ………. 25,59 23,34 29,25 35,34 39,20
KAlO 2 ……….. 16,90 21,10 25,80 32,80 36,60
§11. Стойкость алюминатных растворов
Следует различать теоретически стойкие и практически стойкие алюмнинатные растворы. Теоретически стойкими являются растворы, концентрация глинозема в которых ниже или равна равновесной (т. е. расположенные между ветвями изотерм и на левых их ветвях). Практически стойкими называют такие растворы, которые могут существовать без видимого разложения в течение достаточного для производственных целей времени, хотя концентрация глинозема в них может быть и выше равновесной. Обусловлено это тем, что алюминатный раствор, даже будучи пересыщенным, разлагается очень медленно.
Стойкость алюминатного раствора можно характеризовать степенью его пересыщення, под которой понимают отношение концентрации Al 2 O 3 в пересыщенном растворе к концентрации Al 2 O 3 в соответствующем равновесном растворе:
Рис.3. Изотерма системы Al 2 O 3 -Na 2 O -H 2 O при 60 °С.
–
ŋ– (Al 2 O 3) перес / (Al 2 O 3) равн.
Степень пересыщения раствора легко определить по диаграмме
равновесных состояний системы Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O. Для этого необходимо через точку, отвечающую составу данного раствора, и точку гиббсита провести прямую и продолжить ее до пересечения с изотермой растворимости гиббсита при данной температуре.
Точка пересечения прямой с изотермой покажет состав равновесною раствора, после чего легко рассчитать степень пересыщения интересующего пас раствора.
Па стойкость алюминатных растворов оказывает влияние ряд факторов: концентрация и температура алюминатного раствора, его каустический модуль, наличие в растворе осадка гидроксида алюминия и некоторых примесей, перемешивание раствора и др.
Рассматривая изотермы системы Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O, мы установили, что стойкость алюминатных растворов с понижением температуры раствора, а также с его разбавлением уменьшается. Однако очень сильное разбавление раствора (до содержания Al 2 O 3) (8-25 г/л) вновь приводит к повышению его стойкости.
Проследим, например, как изменяется стойкость алюминатного раствора, температура которого 60 °С, по линии постоянного каустического модуля 1,65 (рис. 3). Разбавленные растворы с таким каустическим модулем находятся недалеко от изотермы равновесия н, следовательно, степень их пересыщения невелика. Поэтому разбавленные растворы должны быть стойкими. По мере удаления от начала координат (с повышением концентрации) на участке ОН растворы сначала удаляются от изотермы равновесия, а затем приближаются к ней. Следовательно, стойкость их на этом участке сначала уменьшается, а затем по мере приближения к изотерме равновесия увеличиваются. В точке Н раствор становится равновесным, а на участке НР ненасыщенным, т.е. способным растворять глинозем. Выше точки Р растворы вновь становятся пересыщенными, но уже алюминатом натрия.
С повышением каустического модуля стойкость алюминатных растворов возрастает. Так, алюминатные растворы с α к ≤1,2 при 6O°C находятся в области пересыщенных глиноземом растворов (см. рис. 1). С увеличением каустического модуля растворы переходят в область ненасыщения глиноземом. При значительной величине каустического модуля они оказываются в этой области (до правой ветви изотермы) к в области растворов, пересыщенных алюминатов натрия (за правой ветвью изотермы).
Большинство присутствующих в алюминатных растворах примесей не оказывает влияния на стойкость алюминатных растворов.
Однако некоторые примеси, такие, как органические вещества, кремнезем н сода, повышают стойкость алюминатных растворов, т. е. оказывают на них стабилизирующее действие. Установлено также, что такие примеси, как Fe 2 O 3 , Р 2 O 5 , снижают стойкость алюминатных растворов. Плотность, вязкость, электропроводность,
температура кипения и другие физические свойства алюминатных растворов изменяются в широких пределах в зависимости от их концентрации, температуры и наличия примесей. Поэтому при оценке того или иного алюминатного раствора приходится обращаться к экспериментальным или практическим данным.
§ 12. Классификация способов производства глинозема
Глинозем получают в промышленности различными способами в зависимости от состава и свойств исходного сырья. Эти способы можно подразделить на щелочные, кислотные и комбинированные кислотно-щелочные. В настоящее время практически весь глинозем получают щелочными способами-гидрохимическими, термическими и комбинированными.
Наиболее широкое применение нашел в промышленности щелочной гидрохимический способ Байера. Способом Байера перерабатывают высококачественные бокситы с низким содержанием кремнезема. Боксит обрабатывают щелочным раствором; при этом образуется растворимый в воде алюминат натрия. Из раствора алюмината после отделения ею от нерастворимыx соединении (железа, кремния н др.) выделяют гидроксид алюминия. Щелочной гидрохимический способ применяется также для переработки восстановленной алунитовой руды.
К термическим относятся следующие способы производства глинозема: щелочное спекание, бесщелочное спекание, восстановительная плавка. По способу щелочною спекания оксид алюминия руды переводят в щелочной алюминат спеканием руды с необходимыми добавками. Полученный твердый алюминат далее переводят в раствор. При сесщeлочном спекании оксид алюминия руды переводят в алюминат кальция: полученный алюмокальциевый
спек перерабатывают на глинозем. Восстановительная планка основана на восстановлении в электропечи или доменной печи оксидов железа и части других оксидов руды с получением ферросилиция или чугуна (побочный продукт) н шлака, в который переходнг оксид алюминия в виде алюмината кальция. Из шлака затем получают глинозем. Термические способы производства глинозема разработаны применительно к самым различным видам
сырья.
Комбинированный щелочной способ производства глинозема может быть осуществлен по двум схемам-параллельной и последовательной.
Параллельная схема обычно предусматривает переработку бокситов двух типов: высококачественных-способом Байера н худшего качества-способом щелочного спекания. Такое сочетание двух схем в одном производстве позволяет улучшить его технико-экономические показатели.
Последовательная схема разработана для переработки низкокачественных бокситов, из которых сначала часть глинозема извлекается методом Байера, а затем оставшийся шлам перерабатывается методом щелочного
спекания.
В кислотных способах обработкой алюминиевой руды кислотой (H 2 SO 4), HCI, HNO 3) получают paствор алюминиевой соли, из которой выделяют глинозем. Комбинированные кислотно-щелочные способы включают в себя две ветви – кислотную и щелочную.
В кислотной ветви получают “сырой” оксид алюминия, т. е. глинозем, загрязненный примесями. “Сырой” оксид перерабатывают на чистый глинозем щелочным способом.
Как мы дальше увидим, кислотные и комбинированные кислотно-щелочные способы имеют существенные недостатки и в настоящее время практически не применяются. Однако интерес к этим способам не ослабевает и работа над их усовершенствованием непрерывно продолжается.
Общий выпуск глинозема в капиталистических и развивающихся cтранаx в 1980 г. составил около 28 млн. т. Наиболее крупные производители глинозема – Австралия, США, Ямайка, Япония. Характерная особенность развития глиноземного производства в последнее время – строительство новых заводов в бокситодобывающих странах (Австралия, Гвинея, Бразилия. Ямайка и др.).
§ 13. Технические требования на глинозем
Глинозем представляет собой белый кристаллический порошок состоящий в основном из α- и γ-модифпкаций. По ГОСТ 6912-74 в зависимости от физико-химического состава глинозем выпускается нескольких марок и должен соответствовать нормам указанным в табл. 4.
Глинозем, предназначенный для получения алюминия, называюг металлургическим, в отличие от глинозема, который используется для других целей и называется неметаллургическим.
Глинозем с государственным Знаком качества должен cooветствовать нормам, указанным в табл. 5.
Различают глинозем мучнистого и песчаного типов. Глинозем песчаного тина хорошо поглощает газообразный HF и применяется при электролизе с сухой очисткой газов. Он должен обладать определенными физическими свойствами: гранулометрическим составом, удельной поверхностью, истираемостыо, способностью поглощать влагу. Способность глинозема поглощать влагу характеризует его способность к поглощению НF, а истираемость-
прочность частиц глинозема. От крупности глинозема н его прочности в значительной степени зависит его пылеунос в процессе сухой очистки газов. Например, содержание фракции -45 мкм в песчаном глиноземе (фирма “Алкоа”, США) не превышает 10%;
средний размер зерен этого глинозема 80-100 мкм, а удельная поверхность не менее 35 м 2 /г.
В нашей стране пока выпускается глинозем только мучнистого типа. Содержание фракции -45 мкм в отечественном глиноземе разных заводов составляет 17-38%. Средний размер частиц мучнистогo глинозема 40-50 мкм, удельная поверхность от 30 до 70 м 2 /г. Физические свойства глинозема зависят от условий его получения, на чем мы остановимся далее.
Глиноземные заводы наряду с глиноземом выпускают товарный гидроксид алюминия Al 2 O 3 .ЗH 2 O, который используют для производства криолита, фтористого алюминия и для других целей. Гидроксид алюминия представляет собой мелкокристаллический порошок белого цвета. Допускаются оттенки серого, розового и
других цветов.
По техническим условиям ТУ 48-5-128-79 гидроксид алюминия должен соответствовать нормам, указанным ниже:
Примечания:1. Буквы означают: Г-глинозем; ЭБ-электрокорунд белый; Н-низкощелочной; К-керамический; КК-катализаторы для производства каучука; цифры означают сорт глинозема.
3. В глиноземе марок Г-00, Г-0, Г-1, Г-2 и Г-3 содержание Р 2 О 5 гарантируется изготовителем и не должно превышать 0,002 %.
4. В глиноземе марок Г-00 н Г-0, предназначенном для производства алюминия марки АЕ, допускается содержание Fе 2 О 3 до 0,08 % при условии содержания суммы малых примесей (TiO 2 + V 2 O 5 + Сг 2 О 3 + МnО) не более 0,1%.
5. В глиноземе марки Г-00, поставляемом для производства специальных видов керамики, содержание α-Al 2 O 3 не должно превышать 40 %. В глиноземе всех марок не допускается наличие посторонних примесей, видимых невооруженным глазом.
