小分子有机酸杂质及硅对铝酸钠溶液种分过程的影响

论文摘要

在拜耳法溶出过程中,常伴随有一些有机小分子有机酸杂质以及硅杂质,对铝酸钠溶液种分过程造成一定的影响。为提高铝酸钠溶液种分分解率,获得粒度较大的氢氧化铝,首先就必须研究杂质对于种分过程的影响,并弄清杂质的作用机制。本文依据氧化铝生产实际情况,选择了三种小分子一元酸（甲酸、乙酸、丙酸）、三种小分子二元酸（草酸、丁二酸、戊二酸）和硅酸作为研究杂质,分别研究了在上述杂质存在时,不同温度条件下铝酸钠溶液种分分解率、产品粒度、x射线衍射图及产品氢氧化铝热重的变化情况,探讨了小分子有机酸分子及硅酸对种分过程的作用规律,并结合量子化学计算方法分析了小分子有机酸及硅酸的可能作用机制,并得到结论如下:1.硅酸的存在能明显抑制分解,并细化产品氢氧化铝。在温度较低时,甲酸、丙酸的存在不利于分解,并细化产品氢氧化铝。乙酸能明显提高分解率,在低温时细化产品氢氧化铝。高温时草酸、丁二酸、戊二酸的存在不利于分解,并细化产品氢氧化铝。2.三种一元酸、三种二元酸分别与硅酸共同存在条件下对种分分解率以及产品氢氧化铝粒度的影响介于单一一元酸、二元酸存在条件下的影响及单一硅酸存在条件下的影响之间,说明一元酸、二元酸与硅酸之间对铝酸钠溶液的种分过程无协同影响。3.一元酸分子、二元酸分子在铝酸钠溶液中以其共轭碱形式存在,能够形成给电子体吸附在晶体表面,占据晶体生长的活性点。硅酸根通过与Al（OH）63-结合形成Al-O-Si键,与氢氧化铝晶体表面发生化学吸附,占据晶种表面的活性中心,抑制分解。量子化学计算结果表明,乙酸、戊二酸、硅酸在氢氧化铝晶体（100）面吸附后总能量依次减小,乙酸在氢氧化铝晶体（100）面吸附后能带带隙略变宽,戊二酸、硅酸在氢氧化铝晶体（100）面吸附后能带带隙依次变窄。乙酸、戊二酸在氢氧化铝晶体（001）面吸附后,费米能级增大,乙酸吸附后费米能级增加得更大,硅酸在氢氧化铝晶体（001）面吸附后费米能级减小,乙酸、戊二酸、硅酸在氢氧化铝晶体（001）面吸附后能带带隙依次变窄。从而使得其对分解由促进作用转为微弱促进作用再到抑制作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 铝酸钠溶液结构及分解机理
• 1.2.1 铝酸钠溶液的结构
• 1.2.2 过饱和铝酸钠溶液的分解机理
• 1.3 氢氧化铝晶体结晶习性
• 1.3.1 氢氧化铝晶体的长大
• 1.3.2 次生晶核的生成
• 1.3.3 晶种的附聚
• 1.3.4 晶种的破裂与磨蚀
• 1.3.5 分解条件对晶体的结晶过程的影响
• 1.4 有机杂质对过饱和铝酸钠溶液种分过程的影响
• 1.4.1 有机物对铝酸钠溶液分解过程的抑制作用
• 1.4.2 有机物对氢氧化铝结晶过程的抑制作用
• 1.5 硅在铝酸钠溶液中的行为
• 1.5.1 硅对铝酸钠溶液物理性质的影响
• 1.5.2 硅在铝酸钠溶液中的结构
• 1.6 本工作的提出及设想
• 第二章 实验及分析方法
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 铝酸钠溶液的配制
• 2.1.2 铝酸钠溶液分解实验
• 2.1.3 主要试剂与仪器
• 2.1.4 实验装置示意图
• 2.1.5 标准溶液的配制
• 2.2 苛性碱的分析
• 2.3 氧化铝的分析
• 2.4 氢氧化铝的粒度分析
• 2.5 X射线衍射（XRD）测定
• 2.6 热重及差热分析
• 第三章 一元酸及硅酸对铝酸钠溶液种分过程的影响
• 3.1 引言
• 3.2 不同温度条件下一元酸杂质与硅酸对铝酸钠溶液分解率的影响
• 3.3 不同温度条件下一元酸杂质及硅对产品氢氧化铝粒度的影响
• 3.4 分解过程中产品氢氧化铝X射线衍射分析
• 3.5 小结
• 第四章 二元酸及硅酸对铝酸钠溶液种分过程的影响
• 4.1 引言
• 4.2 不同温度条件下二元酸及硅对铝酸钠溶液分解率的影响
• 4.3 二元酸杂质及硅对产品氢氧化铝粒度分布的影响
• 4.4 小结
• 第五章 有机酸及硅酸的作用机理及量子化学计算研究
• 5.1 引言
• 5.2 有机酸的作用机理及量子化学计算研究
• 5.2.1 有机酸作用机理探讨
• 5.2.2 有机酸作用机理的量子化学研究
• 5.3 硅酸影响铝酸钠溶液分解的作用机理及量子化学计算研究
• 5.3.1 硅酸作用机理的探讨
• 5.3.2 硅酸作用机理的量子化学研究
• 5.4 乙酸、戊二酸、硅酸对氢氧化铝种分过程影响的量子化学计算结果讨论
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文