氢氧化铝的种分机理分析
铝酸钠溶液晶种分解(种分))制备超细氢氧化铝的原理与普通种分过程相同,它不同于一般无机盐溶液的结晶析出过程。铝酸钠溶液与氢氧化铝晶体之间的界面张力高达1.25N/m,使得分解过程中氢氧化铝晶核难以自发生成,而必须从外界加入现成的晶种,才能促使氢氧化铝结晶析出。
铝酸钠溶液的种分过程为:
首先是Al(OH)4-反应析出氢氧化铝,其次是氢氧化铝晶体的长大、晶粒的附聚、次生晶核的形成、晶粒的破裂和磨损。这些现象往往同时发生,只是在不同条件下发生的程度不同,有主次之分。晶体的生长和附聚使氢氧化铝变粗,而二次成核和晶粒的破裂磨损则使氢氧化铝结晶变细。
分解产物的粒度分布就是这些作用的综合效果。在砂状氢氧化铝的生产过程中,主要机理是附聚和晶体长大,二次成核受到抑制;而生产面粉状氢氧化铝时,晶体长大和二次成核是主要反应机制。为了得到细粒子,应控制温度、晶种量、溶液成分等以抑制分解过程晶体长大和附聚[。关于铝酸钠溶液晶种分解动力学,国内外研究者做了大量工作,针对不同浓度的铝酸钠溶液,得到的动力学方程具体形式不同,但均可表示为:
式中:CA为溶液中氧化铝的质量浓度,g/L;r为分解时间,h;Kr为晶种系数;Ea为反应过程表观活化能,,kJ/mol;T为溶液温度,K;CAe为溶液中氧化铝平衡质量浓度,g/L;K0、n1、n2为待定参数。反应的表观活化能在30—83kJ/mol之间,过饱和度反应级数n2为1—2,远小于碳分过程过饱和度的反应级数。随着氢氧化铝种分过程的进行,溶液苛性比值αk不断升高,使得过饱和度逐渐减小,分解速度也越来越慢。
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