Глинозем: Я ннннемогу сосуществовать с натрием!
Высокотемпературный глинозем получают из промышленного гидрата глинозема, используемого в качестве основного сырья, путем прокаливания для дегидратации и кристаллофазного превращения. Поскольку промышленный гидрат глинозема получают в щелочной среде, высокотемпературный глинозем неизбежно содержит определённое количество примесей.
Опасности оксида натрия
Среди них содержание примесей оксида натрия является основным критерием классификации высокотемпературной глиноземной продукции и в значительной степени влияет на физико-химические показатели, качество продукции и эксплуатационные характеристики продуктов ее переработки. Например:
При использовании высокотемпературного оксида алюминия в качестве износостойкой керамики содержание На₂O напрямую влияет на прочность на сжатие и электроизоляционные свойства изделий из оксида алюминия. Как правило, чем выше содержание На₂O, тем выше электропроводность и хуже электроизоляционные свойства алюмооксидной керамики и износостойких изделий. Кроме того, это приводит к снижению степени превращения α-Эл₂O₃, что не соответствует требованию к качеству, согласно которому содержание α-Эл₂O₃ в высокотемпературном оксиде алюминия должно быть более 95%, что приводит к деформации и растрескиванию алюмооксидной керамики и износостойких изделий.
В электронной керамике присутствие На₂O не только влияет на плотность электронной керамики, но и приводит к образованию β-Эл₂O₃, обладающих определенной проводимостью за счет соединения На₂O и Эл₂O₃, тем самым влияя на их электрические свойства.
В электронной керамике присутствие На₂O не только влияет на плотность электронной керамики, но и заставляет На₂O соединяться с Эл₂O₃, образуя β-Эл₂O₃ с определенной проводимостью, тем самым влияя на их электрические свойства.
Откуда берутся примеси натрия?
На₂O в высокотемпературном глиноземе содержится в исходном гидрате глинозема. На₂O в гидрате глинозема является одной из основных загрязняющих примесей, образующихся в процессе производства глинозема. На₂O в гидрате глинозема существует в трёх (или четырёх) формах.
Ⅰ. Щелочь в маточном растворе относится к водорастворимым щёлочам и существует в виде прикреплённой щёлочи. На₂O можно удалить промывкой водой; инкапсулированная щёлочь трудно смывается и удаляется лишь частично.
Ⅱ. Решетчатая щёлочь нерастворима в воде и может стать водорастворимой щёлочью только при перестройке структуры решётки.
Ⅲ. Связанная щёлочь нерастворима в воде, кислоте или щёлочи и не разлагается даже при высоких температурах.
Факторы, влияющие на содержание оксида натрия в сырье — гидроксиде алюминия
Поскольку примеси натрия в глиноземе в основном поступают из его предшественника — гидроксида алюминия, какие факторы влияют на содержание примесей натрия в гидроксиде алюминия?
Содержание оксида натрия в гидроксиде алюминия зависит от множества факторов. В процессе осаждения затравкой на него непосредственно влияют концентрация исходного раствора разложения, температура разложения, время разложения и т.д. Однако в производственной практике на содержание оксида натрия существенное влияние оказывают также следующие факторы:
(1) Начальная температура разложения в процессе осаждения затравки
В процессе разложения обычно применяют различные методы охлаждения для повышения скорости выхода гидроксида алюминия, что приводит к увеличению содержания невымываемой щелочи в продукте. Различные исследования показали, что основным фактором, влияющим на содержание нерастворимого оксида натрия в продуктах разложения, является начальная температура разложения. Чем ниже начальная температура, тем выше содержание нерастворимого оксида натрия в продукте.
(2) Размер частиц продуктов гидроксида алюминия
В процессе осаждения затравки методом Байера материалы часто подвергаются периодической очистке. При этом объём циркуляции материалов для осаждения затравки велик, и цикл очистки часто длится относительно долго. В процессе очистки материалов увеличивается количество маточного раствора, увлекаемого гидроксидом алюминия на плоском диске, что приводит к образованию большего количества несмываемой щелочи. Материалы очень прочно связываются друг с другом, что приводит к ухудшению воздухопроницаемости и фильтрационных свойств материалов, что может легко привести к межзонному загрязнению и повлиять на содержание оксида натрия в продуктах.
(3) Содержание твердого вещества в исходном растворе разложения
На содержание твердого вещества в резервуаре для разложения влияет множество факторов, таких как дисбаланс между производством и промывкой, низкая эффективность фильтра затравки, ввод в эксплуатацию или изоляция резервуара для разложения, а также колебания скорости разложения. Эти факторы часто приводят к значительным колебаниям содержания твердого вещества в конечном резервуаре. При снижении содержания твердого вещества материал становится слишком разбавленным, и плоский диск подвержен перекрестному загрязнению, что влияет на качество продукта и приводит к увеличению содержания оксида натрия в гидроксиде алюминия.
Как удалить натрий?
В настоящее время наиболее распространенными процессами удаления натрия являются следующие:
Первый метод заключается в снижении содержания кристаллической щелочи и межкристаллитной щелочи путем увеличения времени разложения в процессе разложения гидроксида алюминия, а также минимизации содержания присоединенной щелочи путем многократного промывания.
Второй метод заключается в обоснованном выборе минерализаторов. Основная функция минерализаторов — увеличение дефектов кристаллической решетки оксида алюминия, образование катионных и анионных вакансий, что способствует ускорению кристаллизации и эффективному снижению температуры α-фазового превращения. Кроме того, минерализаторы могут реагировать с оксидом натрия в оксиде алюминия с образованием летучих натриевых соединений. Поэтому минерализаторы широко используются в процессе прокалки высокотемпературного оксида алюминия. К числу наиболее часто используемых минерализаторов относятся фторид алюминия, борная кислота, оксид магния, нитрат аммония и др.
Третий метод заключается в предварительной обработке сырья: введении кислоты методом мокрой обработки для проведения кислотно-щелочной нейтрализации с целью удаления натрия, а затем промывке горячей водой солей, образовавшихся в результате реакции. Эффективность удаления натрия варьируется в зависимости от присутствующих в сырье форм оксида натрия, и содержание натрия может быть снижено до уровня не менее 0,05%. Этот метод позволяет значительно улучшить качество продукта.