拜耳法生产氧化铝过程中,溶出后的铝酸钠溶液进行稀释及沉降时,易发生水解,造成氧化铝损失,因此降低拜耳法生产中的水解损失成为研究的重点。本文模拟工业铝酸钠溶液成份,研究不同时间析出水合铝硅酸钠的活性及其对铝酸钠溶液稳定性的影响规律,探讨了无机阴离子杂质Cl-、SO42-、CO32-和有机阴离子杂质C2O42-、CH3COO-对水合铝硅酸钠析出活性的影响机理及其对铝酸钠溶液稳定性的影响规律,为降低拜耳法过程中的实际水解损失提供理论支持和实际指导,本论文的主要研究结果如下:铝硅酸钠溶液在反应温度为145℃条件下,生成水合铝硅酸钠中主要物相为A型沸石、沸石和方钠石;A型沸石只在反应初期生成,含量为5.6%,其微观形貌为立方体晶粒,结晶度为73.3%,晶胞参数为1.2340nm,高于沸石的0.8979nm和方钠石的0.8883nm;反应时间为60min时,溶液中89%的SiO2与铝酸钠溶液反应生成水合铝硅酸钠,此时反应达到介稳平衡;随着反应时间的延长,生成水合铝硅酸钠的粒度和结晶度均不断增加,反应时间为15min时粒度参数d(0.5)为35.836μm,反应时间为240min时,粒度参数d(0.5)升至46.694μm,粒度增加了 10.858μm,沸石结晶度提升约2%,方钠石结晶度提升约3%;生成的水合铝硅酸钠形貌主要为同心的圆形片状的“毛线团”形结构,随着反应时间的延长,圆形片状结构的厚度不断增加,反应时间为15min和240min时,其厚度分别为75nm和180nm;延长反应时间,水合铝硅酸钠粒度增大,A型沸石的生成与消失,沸石和方钠石结晶度升高,使水合铝硅酸钠的析出活性降低,有利于提高铝酸钠溶液的稳定性。无机阴离子杂质Cl-、SO42-、CO32-对铝硅酸钠溶液的脱硅反应均有一定的促进作用,同时均能使脱硅产物的粒度变细、结晶度变差。当溶液中Cl-、SO42-和CO32-的浓度由10g·L-1升高至20g-L-1时,粒度参数d(0.5)分别降低约5μm、6μm和4μm;当溶液中Cl-浓度由5g·L-1升至20g·L-1时,水合铝硅酸钠中主要物相为沸石、含氯方钠石和方钠石,各物相结晶度降低约2%、5%和3%;当溶液中SO42-浓度由5g·L-1升至20g·L-1时,水合铝硅酸钠中主要物相为黝方石和方钠石,各物相结晶度降低约2%和1%;当溶液中CO32-浓度由5g·L-1升至20g·L-1时,水合铝硅酸钠中主要物相为沸石和碳酸根方钠石,各物相结晶度降低约4%和2%。对比相同条件不含阴离子生成水合铝硅酸钠的微观形貌,无机阴离子杂质并不会影响生成水合铝硅酸钠的主体微观形貌,只会影响圆形片状结构的厚度;但在NaCl浓度为10g·L-1生成脱硅产物的微观形貌中,生成了富含Cl的晶须。溶液中三种无机阴离子的浓度由5g·L-1升至20g·L-1时,生成水合铝硅酸钠的粒度降低、各物相结晶度降低,使水合铝硅酸钠的析出活性升高,不利于提高铝酸钠溶液的稳定性。有机阴离子杂质C2O42-和CH3COO-均能使脱硅产物的粒度变细、结晶度变差。当铝硅酸钠溶液的有机阴离子杂质C2O42-和CH3COO-的浓度由5g·L-1升高至20g·L-1时,水合铝硅酸钠的粒度参数d(0.5)分别降低约18μm和3μm;当溶液中C2O42-浓度由5g·L-1升至20g·L-1时,水合铝硅酸钠中主要物相为沸石和方钠石,各物相结晶度降低约8%和5%;当溶液中CH3COO-浓度由5g·L-1升至20g·L-1时,水合铝硅酸钠中主要物相为沸石和羟甲基方钠石,各物相结晶度降低约3%和1%。对比相同条件不含阴离子生成水合铝硅酸钠的微观形貌,有机阴离子杂质并不会影响生成水合铝硅酸钠的主体微观形貌,只会影响圆形片状结构的厚度。溶液中两种有机阴离子的浓度由5g·L-1升至20g·L-1时,生成水合铝硅酸钠的粒度减小、各物相结晶度降低,使水合铝硅酸钠的析出活性升高,不利于提高铝酸钠溶液的稳定性。当铝硅酸钠溶液中同时含有10g·L-1的Cl-、SO42-、CO32-时,阴离子杂质分别参与脱硅反应,进入到水合铝硅酸钠的分子结构中,参与脱硅反应能力的顺序为:CO32->SO42->Cl-;脱硅过程添加水合铝硅酸钠晶种,可以提高生成水合铝硅酸钠中各物相的结晶度,使其活性降低,有利于提高铝酸钠溶液的稳定性。