Диаграмма равновесных состояний системы Na2O-Al2O3-Н2O » Все о металлургии
03.12.2015
Алюминатные растворы, которые получаются в производстве глинозема из различного алюминийсодержащего сырья щелочными способами, являются промежуточными продуктами и отличаются от многих других водных растворов своими специфическими свойствами. Данные свойства выражаются в различной степени стойкости их к разложению — выделению в осадок гидроксида алюминия в зависимости от их состава, концентрации и температуры. Стойкость этих растворов оценивается по времени их сохранения без заметного выделения из них гидроксида алюминия.
На практике глиноземного производства важно знать условия, при которых получаемые алюминатные растворы стойки в одних условиях и нестойки в других, кроме того, интересно знать условия выделения из растворов не только гидроксида алюминия, но и водных алюминатов натрия.
Рассмотрим диаграмму равновесного состояния системы Na2О-Аl2О3-Н2О при 30 °С (см.
рис. 3.1). Равновесное состояние в данной системе изучали многие исследователи: Р. Фрикке и П.Юкайтис, А. Руссела, Ф.Ф. Вольф, С.И. Кузнецов, В.А. Бернштейн, Е.А. Маценко и др.
Все поле диаграммы разбито на 6 областей. Вся область диаграммы выше луча с α = 1 является механической смесью кристаллов, раствора в данной области нет. Растворы, отвечающие по своему составу любой точке ветвей изотермы, являются равновесными с соответствующими кристаллами, т. е. теми продуктами, которые из них выделяются.
Для всех растворов ветви ОВ равновесной твердой фазой будет Аl(ОН)3. Для растворов ветви ВС до концентрации Nа2O = 38 % равновесной фазой будет водный моноалюминат натрия — Na2O*Al2O3*2,5h3O. Растворы на изотерме СF находятся в равновесии с кристаллогидратом 3-натриевого алюмината. Раствор в точке В, где пересекаются две ветви изотермы, находится одновременно в равновесии с Аl(ОН) 3 и Nа2O*Аl2O3*2,5Н2O.
ОБЛАСТЬ 1: Все растворы, находящиеся в пределах области ОВМО, пересыщены Аl(OН)3 и самопроизвольно выделяют избыточный гидроксид алюминия (это является основой процесса разложения алюминатных растворов в производстве — декомпозиция). По мере такого разложения состав алюминатного раствора приближается к ветви ОВ, при достижении которой раствор становится равновесным и выпадение кристаллов прекращается.
Каждому неравновесному раствору в поле ОВМО соответствует определенный состав равновесного раствора на изотерме ОВ, который определяется следующим образом: через любую точку проводится прямая к Аl(OН)3 и продолжается до пересечения с изотермой ОВ.
ОБЛАСТЬ 2: Все растворы ниже изотермы ОВСБ не насыщены ни гидроксидом алюминия, ни гидроалюминатом натрия. Поэтому и существует возможность растворения в них гидроксида алюминия. Причем состав их изменяется по линии в направлении к Аl(OН)3 до пересечения с ветвью ОВ. При достижении данной изотермы раствор становится равновесным и растворение гидроксида алюминия прекращается (данная область соответствует операции выщелачивания в способе Байера).
ОБЛАСТЬ 3 (ВРС): Все алюминатные растворы в данной области пересыщены моноалюминатом натрия, из них кристаллизуется и выпадает из раствора Nа2O*Аl2O3*2,5Н2O, а равновесные растворы располагаются на ветви ВС.
ОБЛАСТЬ 4 (ВМР): В ней растворы пересыщены гидроксидом алюминия и моноалюминатом натрия, и из растворов кристаллизуется смесь этих соединений.
ОБЛАСТЬ 5 (CFK): Растворы пересыщены кристаллогидратом 3-натрия алюмината, который выделяется из растворов до наступления равновесия на изотерме СF.
ОБЛАСТЬ 6 (РКС): Все растворы пересыщены алюминатами натрия (моно- и кристаллогидратом 3-натрия). Из растворов при кристаллизации выделяется их смесь.
В дальнейшем результаты исследования системы Na2О-Аl2О3-Н2О при t = 60, 95, 150, 200 °С показали, что изотермы для данных температур имеют такой же вид, как и при температуре 30 °С (рис.
3.1, обл. 2), и также состоят из двух ветвей, пересекающихся под острым углом, вершина которого показывает максимальную концентрацию Аl2О3 в равновесном растворе.По мере роста концентрации Na2О до некоторого предела, зависящего от температуры, в растворе повышается равновесная концентрация Аl2О3, и дальнейшее повышение концентрации Na2О резко снижает растворимость в нем Аl2O3. Эта предельная концентрация Na2O при t = 30, 60, 95 °С составляет 20,87 % и несколько больше 26 % для температур 150, 200 °С (рис. 3.2).
При увеличении температуры расширяется площадь области ненасыщенных растворов, т. е. создаются условия для растворения большего количества Аl2O3 в растворе.
Таким образом, растворы при повышенных температурах имеют возможность больше растворять в себе Аl(OН)3, т. е. выше обл. 2 — область пересыщенных растворов.
При t ≤ 120 °С равновесной фазой является гиббсит Аl(OН)3, а при t ≥ 120 °С — бемит АlООН. Таким образом, в интервале температур 95—150 °С в щелочном растворе происходит превращение равновесных кристаллов из гиббсита в бемит, а выше 150 °С устойчивой фазой является бемит.
Пересыщенные алюминатные растворы в областях 1, 3, 4 можно приготовить растворением чистого алюминия, алюмогеля или моно-натриевого алюмината в растворах едкого натра различных концентраций при любой температуре или растворением Аl(ОН)3 в нагретых щелочных растворах с последующим охлаждением.
Более стойкими пересыщенными растворами являются растворы в области 1, т. к. они имеют определенный избыток свободной щелочи и характеризуются степенью пересыщения: (η) — это отношение концентрации Аl2О3в полученном пересыщенном растворе к Аl2О3 в равновесном растворе:
Диаграмма равновесных состояний системы Na2О-Аl2О3-Н2О помогает решать многие важные вопросы производства глинозема гидрощелочным способом.
- Классификация бокситовой пульпы
- Оборудование для размола боксита: мельницы
- Грохочение боксита
- Оборудование для дробления боксита: дробилки
- Измельчение боксита: дробление и размол
- Подготовка боксита к переработке
- Классификация щелочных способов производства глинозема
- Оксиды и гидроксиды алюминия
- Мировые запасы бокситового сырья и темпы роста добычи бокситов
- Бокситы месторождений России и Казахстана
Ответы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
..
| ||||||||||||
04.19
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука
| Похожие вопросы |
В треугольнике ABC угол A равен 45 градусов, угол B равен 60 градусов, BC= 6√6.
2+4x+3 Найдите: а) наименьшее значение функции; б) значения х, при которых значение функции равно 8; в) значения х, при которых функция принимает положительные значения;
Решено
Стороны параллелограмма равны 42 и 84. Высота, опущенная на первую из этих сторон, равна 63. Найдите высоту, опущенную на вторую сторону параллелограмма.
Пользуйтесь нашим приложением
Оксид алюминия — Sciencemadness Wiki
Оксид алюминия или глинозем представляет собой химическое соединение алюминия и кислорода с химической формулой Al 2 O 3 . Это наиболее распространенная и стабильная форма оксидов алюминия. Оксид алюминия встречается в природе в кристаллической альфа-фазе в виде минерала корунда .
Содержание
- 1 Свойства
- 1.1 Химическая
- 1.
2 Физический
- 2 Наличие
- 3 Подготовка
- 4 проекта
- 5 Обращение
- 5.1 Безопасность
- 5.2 Хранение
- 5.3 Утилизация
- 6 Каталожные номера
- 6.1 Соответствующие темы Sciencemadness
2 ФизическийСвойства
Химический
Оксид алюминия реагирует с гидроксидом натрия с образованием алюмината натрия.
Физический
Оксид алюминия представляет собой белое твердое соединение, нерастворимое в воде и растворителях, но растворяется в неокисляющих кислотах. Он без запаха и очень твердый (9шкале Мооса). Это электрический изолятор.
Доступность
Оксид алюминия часто присутствует в наждачной бумаге, его также можно купить у коллекционеров минералов в виде корунда или драгоценных камней, таких как рубин или сапфир. Некоторые смартфоны имеют бесцветный прозрачный защитный лист из синтетического корунда.
Нагревательные элементы также содержат порошок оксида алюминия, который действует как изолятор для резистивной проводки.
Препарат
Оксид алюминия является продуктом термитной реакции:
- M 2 O 3 + 2 Al → Al 2 O 3 + 2 M
Эта реакция также дает различные алюминаты, и отделение глинозема от шлака затруднено и не может быть .
Гораздо лучший и более простой метод включает дегидратацию гидроксида алюминия, который можно получить путем осаждения соли алюминия гидроксидом натрия или калия.
- Al(NO 3 ) 3 + 3 NaOH → Al(OH) 3 + 3 NaNO 3
Другой способ включает добавление кислоты к алюминату натрия с образованием натриевой соли указанной кислоты и оксида/гидроксида алюминия. После добавления кислоты можно добавить избыток NaOH, чтобы предотвратить образование солей алюминия. Сам алюминат натрия получают в результате реакции гидроксида натрия и металлического алюминия.
- NaOH + Al → NaAlO 2 + H 2 O + H 2
- NaAlO 2 + H + + NaOH → Na + + Al(OH) 3
Оксид алюминия можно получить прокаливанием гидроксида алюминия при температуре 500-850 ºC:
- 2 Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3 H 2 O
Projects
- Make aluminium salts
Handling
Safety
No special handling is необходимо, хотя рекомендуется избегать вдыхания в виде порошка.
Оксид алюминия не горюч и не взрывоопасен.
Хранение
Хранение в закрытых бутылях является адекватным.
Утилизация
Оксид алюминия можно безопасно выбросить с обычным мусором или высыпать на землю.
Ссылки
Соответствующие темы Sciencemadness
- Получение относительно чистого оксида алюминия
Видео с вопросами: Описание оксида алюминия следующие уравнения. Al2O3 плюс три h3SO4 реагирует с образованием Al2(SO4)3 плюс три h3O. Al2O3 плюс два NaOH реагируют с образованием двух NaAlO2 плюс h3O. Что из следующего описывает этот оксид? (A) Это амфотерный оксид металла. (B) Это амфотерный оксид неметалла. (C) Это нейтральный оксид металла. (D) Это нейтральный оксид неметалла. Или (Е) это перекись.
Al2O3, или оксид алюминия, реагирует как с кислотами, так и с основаниями, говорит нам вопрос. Первое уравнение в вопросе показывает реакцию оксида алюминия с серной кислотой h3SO4. А второе уравнение показывает реакцию оксида алюминия с NaOH, который представляет собой гидроксид натрия.
Гидроксид натрия является основанием. Вопрос также говорит нам, что Al2O3 является оксидом. Оксид — это химическое соединение, которое содержит по крайней мере один атом кислорода, химически связанный с атомом другого элемента. В случае оксида алюминия кислород связан с алюминием, который является металлом. Таким образом, оксид алюминия является оксидом металла. Мы можем сразу исключить варианты ответов (B) и (D), в которых оба упоминают оксиды неметаллов. В вариантах ответов (А) и (С) упоминаются оксиды металлов. Но в (А) оксид металла описан как амфотерный, а в (С) как нейтральный.
Давайте посмотрим, как классифицируются оксиды, чтобы различать остальные ответы. Оксиды могут быть кислотными, основными, амфотерными или нейтральными. Оксиды неметаллов часто считаются кислотными, поскольку они растворяются в воде с образованием кислых растворов. Например, SO3 в воде реагирует с образованием серной кислоты. Оксиды металлов часто являются основными, потому что эти оксиды растворяются в воде с образованием оснований.
Например, оксид магния при растворении в воде образует основной гидроксид магния. Мы знаем, что когда кислота и основание реагируют друг с другом, образуются соль и вода. Таким образом, любой кислый оксид неметалла может реагировать с основанием с образованием соли и воды, а любой основной оксид металла может реагировать с кислотой с образованием соли и воды.
А как насчет амфотерных оксидов? Амфотерные оксиды — это те оксиды, которые могут действовать и как кислота, и как основание. Два уравнения, данные нам в вопросе, являются примерами того, как амфотерный оксид алюминия может реагировать с кислой серной кислотой или щелочным гидроксидом натрия с образованием солей и воды. Эти два соединения являются солями алюминия.
Нейтральные оксиды не являются ни кислотными, ни основными по своей природе и не реагируют с кислотами или основаниями. Примером нейтрального оксида является монооксид углерода. Мы видели, что, поскольку оксид алюминия может реагировать с кислотой, такой как серная кислота, он действует как основание.