[科普中国]-高压水化学法

高压水化学法(hydrothermal process fox a-lumina production)是指一种苛性碱湿法处理高硅含铝原料的氧化铝生产方法。苏联在20世纪50年代末所提出，一直在不断改进，但仍未用于工业生产。本法的物料不需经过高温烧结处理，因而能耗较低，并且得到价格高于碳酸钠的苛性碱产品。但由于溶出液的苛性比高达9-10。而Al2O3浓度仅为70-80g/L，因而单位产品物料流最和蒸发量都很大，再加上溶液的Na2O浓度高达400-500g/L，蒸发、分离和脱硅都较困难，因而仍未获得工业应用。

简介高压水化学法(hydrothermal process fox a-lumina production)是指一种苛性碱湿法处理高硅含铝原料的氧化铝生产方法。苏联在20世纪50年代末所提出，一直在不断改进，但仍未用于工业生产1。

原理高硅含铝原料、石灰和苛性碱溶掖混合后在533-573K温度下加压溶出原料中的Al2O3，使溶液的摩尔比降至12左右。此时原料中的SiO2在苛性碱溶液含Na2O 250-500g/L时，变成Na2O·2CaO，2SiO2·H2O，进一步处理变为CaO·SiO·H2O渣，而在苛性碱溶液含Na2O 120-150g/L时，石灰多则变成2CaO·SiO2·0.5H2O渣，石灰少则变成CaO·SiO2·H2O渣。理论上SiO2不造成Na2O和Al2O3损失。

工艺主要由溶出、脱硅、蒸发、溶解、加种子分解、锻烧等过程组成。

将高硅铝矿，石灰和苛性比为35-38、苛性氧化钠浓度为400-500g/L的循环苛性碱液按CaO:SiO2=1:1(摩尔比)、Na2O:Al2O3=9:10(摩尔比)配成原矿浆，在3-4MPa压力下溶出10min，得到含Al2O3 70-80g/L和含SiO2 3-4g/L的铝酸钠溶液和主要成分为Na2O·2Cao·2SiO2·H2O的易于分离洗涤的泥渣。氧化铝溶出率达90%-92%。

因泥渣还含有Na2O需予以回收。回收氧化钠是将洗涤后的泥渣与石灰乳混合，在1.8MPa压力下溶出1h,得到致密的2CaO·SiO2·H2O沉淀和含Na2O 70-75g/L的溶液，氧化钠回收率达97%-98%。或在3MPa压力下，用水或稀碱溶液溶出泥渣4h，得到含Na2O 20-25g/L的溶液及CaO·SiO2·H2O沉淀。氧化钠回收率为85%-90%。

蒸发所得铝酸钠溶液至含Na2 500-510g/L，然后将其由353K逐步降温至303-293K，此时有80%以上的Al2O3，以夹带母液的水合铝酸钠(Na2O·Al2O3·2.5H2O)晶体析出，同时得到苛性比为35-38、用于返回配制原矿浆的循环苛性碱。加种子分解用水溶解水合铝酸钠得到的苛性比1.4-1.6的铝酸钠溶液，得到Al(OH)3。Al(OH)3经缎烧获得Al2O3成品。由于铝酸钠溶液中的SiO2会使水合铝酸钠的结晶析出速度大为降低，并使晶体细小，难以分离洗涤。所以在蒸发结晶前，溶液需在常压下煮沸1h，使其中大部分的SiO2变成Na2O·Al2O3·1.7SiO2·H2O沉淀而与铝酸钠溶液分离，得到含SiO2 1.5g/L以下的铝酸钠溶液2。

总结本法的物料不需经过高温烧结处理，因而能耗较低，并且得到价格高于碳酸钠的苛性碱产品。但由于溶出液的苛性比高达9-10。而Al2O3浓度仅为70-80g/L，因而单位产品物料流最和蒸发量都很大，再加上溶液的Na2O浓度高达400-500g/L，蒸发、分离和脱硅都较困难，因而仍未获得工业应用3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学