制備氫氧化物沉淀的原理分析及應(yīng)用-在線瀏覽
2024-08-09 01:35本頁面
【正文】 水解平衡可得到溶液中剩余金屬離子活度與溶液pH值的下述關(guān)系：（6）上式表明金屬氫氧化物的溶解特征是pH的函數(shù)。比較式（6）與式（4）可知lgK＝lgKsp－nlgKw。莫訥繆斯以溶液pH值為橫坐標(biāo)，溶液中金屬離子活度的對數(shù)為縱坐標(biāo)，得到如圖1的曲線。由圖可以很直觀地判斷金屬的溶解行為，線的左面區(qū)域為金屬離子留在溶液中的條件，線的右面區(qū)域為金屬離子沉淀為氫氧化物的條件。一般而言，三價和四價金屬離子可在較強酸條件下水解沉淀，二價過渡金屬離子則在弱酸至弱堿的條件下水解。兩性氫氧化物 定義：遇強酸呈堿性、遇強堿呈酸性的氫氧化物?！? 兩性氫氧化物一般是兩性元素的氫氧化物（如氫氧化鋅、氫氧化鋁等）和變價金屬的中間價態(tài)的氫氧化物（如氫氧化鉻等）。和Zn(OH):,既能溶于酸、又能溶于堿。實際情況并非如此。不同金屬的堿性氫氧化物與H+的反應(yīng)是要求不同H+濃度的，氫氧化物的堿性越強（或者說對應(yīng)的金屬陽離子的水解程度越低），要求的H+濃度就越低。以Fe3+為例，F(xiàn)e3+的水解平衡：Fe3+ + 3H2O =(可逆) Fe(OH)3 + 3H+假設(shè)Fe3+的總濃度是1mol/L，假設(shè)此時的溶液已經(jīng)達到平衡，我們緩慢向里面滴加稀的NaOH溶液。當(dāng)加入的NaOH達到一定程度時，水解生成的Fe(OH)3達到了一定的量時，F(xiàn)e(OH)3便會沉淀。而對于Fe(OH)3來說，這個a＜7（），所以Fe(OH)3可以在微酸性的溶液中存在。工業(yè)上利用2NaCl+2H?O===電解====2NaOH+H?↑ +Cl?↑ 原理，制取燒堿、氯氣和氫氣。在工業(yè)生產(chǎn)中，要避免這幾種產(chǎn)物混合，常使反應(yīng)在特殊的電解槽中進行。其原理是用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。三水鋁石型鋁土礦可在125～140℃下溶出，一水硬鋁石型鋁土礦則要在240～260℃并添加石灰（3～7%）的條件下溶出。拜耳法的工藝流程見圖1。 拜耳法生產(chǎn)的經(jīng)濟效果決定于鋁土礦的質(zhì)量，主要是礦石中的SiO2含量，通常以礦石的鋁硅比，即礦石中的Al2O3與SiO2含量的重量比來表示。鋁土礦的鋁硅比越低，拜耳法的經(jīng)濟效果越差。由于高品位三水鋁石型鋁土礦資源逐漸減少，如何利用其他類型的低品位鋁礦資源和節(jié)能新工藝等問題，已是研究、開發(fā)的重要方向。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。如果溶出條件控制適當(dāng)，原硅酸鈣就不會大量地與鋁酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，而與鈦酸鈣、Fe2O3?H2O 等組成赤泥排出。把CO2氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁沉淀物和主要成分是碳酸鈉的母液。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。Al2O3的總回收率約90%,每噸氧化鋁的Na2CO3的消耗量約95公斤。 堿石灰燒結(jié)法的常用流程見圖2 拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法 可充分發(fā)揮兩法優(yōu)點，取長補短,利用鋁硅比較低的鋁土礦,求得更好的經(jīng)濟效果。按聯(lián)合法的目的和流程連接方式不同，又可分為串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種工藝流程。擴大了原料資源，減少堿耗，用較廉價的純堿代替燒堿，而且Al2O3的回收率也較高。 ③ 混聯(lián)法是前兩種聯(lián)合法的綜合。 中國根據(jù)本國的鋁礦資源特點，發(fā)展出多種氧化鋁生產(chǎn)方法。用中國的燒結(jié)法,可使Al2O3的總回收率達到90%；每噸氧化鋁的堿耗(Na2CO3)約 90公斤；～%；而且在50年代已經(jīng)從流程中綜合回收金屬鎵和利用赤泥生產(chǎn)水泥。中國在用單純拜耳法處理高品位一水硬鋁石型鋁土礦方面也積累了不少經(jīng)驗。 目前鋁工業(yè)正研制和采用砂狀氧化鋁，因為這種氧化鋁具有較高的活性,容易在冰晶
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