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铝土矿溶出条件对铝酸钠溶液结构影响的研究

作　者: 张少云
导　师: 刘云清
学　校: 中南大学
专　业: 物理化学
关键词: 铝酸钠溶液结构光谱时间温度
分类号: TF821
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

过饱和铝酸钠溶液分解是氧化铝生产的重要工序,研究铝酸钠溶液结构可为氧化铝生产过程提供基础数据。本文采用IR、UV、Raman、XRD、SEM等现代分析测试手段,研究了浓度、苛性比对近似工业成分的铝酸钠溶液结构的影响,重点探讨了时间、温度、矿石类型对溶出的铝酸钠溶液结构的影响,以及温度对溶出液析出晶体的结构和形貌的影响。研究结论如下：1.苛性比一定,浓度较低时,近似工业成份的铝酸钠溶液主要以Al(OH)4-形态存在；浓度较高时,除以Al(OH)4-形态存在外,还存在[Al2O(OH)]62-等复杂的聚合铝酸根离子。2.氧化铝浓度一定,苛性比较低时,近似工业成份的铝酸钠溶液存在聚合铝酸根离子和离子对；苛性比较高时,主要以Al(OH)4-形态存在；在高苛性比、高苛碱浓度的铝酸钠溶液中存在Al(OH)63-和Al(OH)4-为主体的由氢键相连的缔合物。3.铝酸钠溶液结构在制备后的短时间内发生明显变化,主要成分Al(OH)4-先与水结合成水合铝酸根离子,然后转变成离子对和多种聚合物铝酸根离子,最后析出晶体。沙特铝土矿和晋南铝土矿的溶出液在析出晶体前和析出晶体后的结构相同,印尼铝土矿溶出液在析出晶体前存在多种聚合物成分,析出晶体后转变为较单一的聚合物。4.较低溶出温度下,铝酸钠溶液的主要阴离子是Al(OH)4-,较高溶出温度下,铝酸钠溶液中不仅存在Al(OH)4-,而且存在复合铝酸根离子；矿石类型影响溶出的铝酸钠溶液的结构,印尼铝土矿溶出液较晋南铝土矿溶出液,溶液中除了存在Al(OH)4-及二聚体离子外又出现了新的复杂聚合铝酸根离子。5.IR和XRD分析表明,溶出温度对晶体的结构无明显的影响,均为拜耳石型α-Al(OH)3结构；但晶体的形貌有较明显差异：较低溶出温度下,晶体较紧密；较高溶出温度下,晶体较疏松。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第一章文献综述  9-23
  1.1 前言  9
  1.2 氧化铝的工业生产现状  9-11
    1.2.1 铝土矿资源概况  9-10
    1.2.2 铝土矿的溶出  10
    1.2.3 氧化铝工业发展概况  10-11
    1.2.4 我国铝土矿资源存在的主要问题  11
  1.3 铝酸钠溶液的基本结构和研究方法  11-16
    1.3.1 铝酸钠溶液的基本结构  11-12
    1.3.2 铝酸钠溶液结构的研究方法  12-16
  1.4 铝酸钠溶液结构影响因素的国内外研究现状  16-20
    1.4.1 不同浓度的铝酸钠溶液结构  16-18
    1.4.2 不同苛性比的铝酸钠溶液结构  18
    1.4.3 不同pH值铝酸钠溶液的结构  18
    1.4.4 阳离子对铝酸钠溶液结构的影响  18-19
    1.4.5 浮选剂对铝酸钠溶液结构的影响  19
    1.4.6 铝土矿类型、溶出温度对铝酸钠溶液结构影响  19-20
  1.5 近似工业条件的铝酸钠溶液结构研究的困难性  20-21
    1.5.1 铝酸钠溶液结构的影响因素的多样性  20
    1.5.2 铝酸根离子相互转换的复杂性  20-21
    1.5.3 铝酸钠溶液的不稳定性  21
  1.6 课题的提出  21-23
第二章实验及分析检测方法  23-29
  2.1 实验方法  23-26
    2.1.1 铝酸钠溶液的配制  23
    2.1.2 铝土矿的溶出实验  23-24
    2.1.3. 主要实验仪器  24
    2.1.4. 主要实验试剂  24-26
  2.2 成分分析方法  26-28
    2.2.1 苛碱浓度的分析  26-27
    2.2.2 氧化铝浓度的分析  27
    2.2.3 苛性比的计算方法  27-28
  2.3 表征方法  28-29
    2.3.1 红外吸收光谱检测  28
    2.3.2 紫外吸收光谱检测  28
    2.3.3 X射线衍射测定  28
    2.3.4 拉曼光谱测定  28
    2.3.5 电镜扫描测定  28-29
第三章苛碱浓度、苛性比对铝酸钠溶液结构的影响  29-38
  3.1 前言  29
  3.2 铝酸钠溶液结构研究方法  29-31
    3.2.1 红外吸收光谱  29-30
    3.2.2 紫外吸收光谱  30-31
  3.3 苛碱浓度对铝酸钠溶液结构性质的影响  31-34
    3.3.1 相同苛性比不同苛碱浓度的铝酸钠溶液的红外光谱特征  31-33
    3.3.2 相同苛性比不同浓度的铝酸钠溶液的紫外光谱特征  33-34
  3.4 苛性比对铝酸钠溶液结构的影响  34-36
    3.4.1 不同苛性比的铝酸钠溶液的红外吸收光谱特征  34-35
    3.4.2 不同苛性比的铝酸钠溶液的紫外吸收光谱特征  35-36
  3.5 本章小结  36-38
第四章铝酸钠溶液结构随时间变化规律的研究  38-44
  4.1 前言  38
  4.2 铝酸钠溶液结构随时间变化的规律  38-43
    4.2.1 铝酸钠溶液结构随时间变化的红外光谱图  38-39
    4.2.2 铝酸钠溶液结构随时间变化的紫外光谱图  39-40
    4.2.3 铝土矿溶出液在析出晶体前和析出晶体后的结构特征  40-43
  4.3 本章小结  43-44
第五章铝土矿溶出温度对铝酸钠溶液结构的影响  44-52
  5.1 前言  44
  5.2 不同溶出温度溶出液的结构  44-48
    5.2.1 氢氧化铝在130℃与255℃下溶出液的红外吸收光谱比较图  45
    5.2.2 氢氧化铝在130℃与255℃下溶出液的紫外吸收光谱图  45-46
    5.2.3 印尼铝土矿在130℃与255℃下溶出液的红外吸收光谱比较图  46-47
    5.2.4 印尼铝土矿在130℃与255℃下溶出液的紫外吸收光谱比较图  47-48
  5.3 不同矿物类型的溶出液的结构  48-50
    5.3.1 不同矿石类型溶出液的拉曼光谱图  49-50
    5.3.2 不同矿石类型溶出液的红外吸收光谱图  50
  5.4 本章小结  50-52
第六章铝土矿溶出温度对溶出液析出的晶体结构和形貌的影响  52-58
  6.1 前言  52
  6.2 溶出温度对晶体结构的影响  52-55
    6.2.1 溶出温度对晶体的红外吸收光谱结构的影响  52-54
    6.2.2 溶出温度对晶体XRD谱图结构的影响  54-55
  6.3 溶出温度对晶体形貌的影响  55-56
  6.4 本章小结  56-58
第七章结论  58-59
参考文献  59-64
致谢  64-65
攻读学位期间主要研究成果  65

铝土矿溶出条件对铝酸钠溶液结构影响的研究

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