铝灰与NaOH固相热分解—水溶法制备NaAlO2

余贵英

摘 要 本文采用固相热分解-水溶法研究铝灰溶出的最佳反应时间、反应温度和配比。

关键词 铝灰；固相热分解；水溶

中图分类号 O6 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0012-01

铝灰是在炼铝工业中所产生的一种废弃物[1]。目前，全世界铝的产量和消费量已超过2 700万t/a，并且每年以l%～3%的速度递增。一般每生产1t铝要产生30kg～50kg铝灰[2]。如果直接将铝灰填埋或露天堆放这不仅造成资源的浪费，同时也对环境和居民的身体健康造成极大的影响。因此，加强对铝灰的回收和利用已成为世界性的问题。

1 实验部分

1.1 主要试剂

铝灰、氢氧化钠（固体）和去离子水。

1.2 主要器材

无极调速搅拌器、电热恒温水槽、电子分析天平、钥匙、三口烧瓶、碾锅、坩埚、马费炉、水浴锅、pH计、吸铁石、电子称、空气冷凝管、抽滤瓶以及烘干机。

1.3 实验原理

反应方程式：Al2O3·xH2O+2NaOH→2NaAlO2+（x+1）H2O

2 结果与讨论

2.1 反应温度探究

分别称取4.5g铝灰和3g氢氧化钠（碾细）于坩埚中，用玻璃棒搅拌均匀，置于马费炉中，分别在100℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、500℃下保温90min。冷却后取出，称重。用100mL蒸馏水和冷却后的固体洗入干净的三口烧瓶中，在100℃下搅拌。4h后，取出冷却进行抽滤，烘干，称重。

实验结果如表1所示。

由表1可知，随着反应温度的升高，铝灰溶出率先升高或降低，温度为350℃铝灰的溶出率最高，其他过高或过低温度都使溶出率下降。温度过高会发生一些其他的副反应从而影响铝灰的溶出率。

2.2 保温时间探究

分别称取4.5g铝灰和3g氢氧化钠（碾细）于坩埚中，用玻璃棒搅拌均匀，置于马费炉中，分别在350℃下保温50min、60min、70min、80min、90min、110min。冷卻后取出，称重。用100mL蒸馏水和冷却后的固体洗入干净的三口烧瓶中，在100℃下搅拌。4h后，取出冷却进行抽滤、烘干、称重。

实验结果如表2所示。

由表2可知，随着保温时间的增长，铝灰溶出率先升高或降低，保温时间为70min时铝灰的溶出率最高，其它过高或过低保温时间都使溶出率下降。当保温时间为70min时铝灰恰好完全反应生成霞石，继续保温，氢氧化钠又能与霞石反应生成碱性霞石，影响铝灰的溶

出率。

2.3 铝灰与NaOH的质量比探究

称取8份4.5g铝灰至于于坩埚中，分别加入5.625g、5g、4.5g、4.09g、3.75g、3.46g、3.21g、3g氢氧化钠（碾细），用玻璃棒搅拌均匀，置于马费炉中，分别在350℃下保温70min。冷却后取出，称重。用100mL蒸馏水和冷却后的固体洗入干净的三口烧瓶中，在100℃下搅拌。4h后，取出冷却进行抽滤，烘干，称重。

实验结果如表3所示。

由表3可知，随着反应比的增大，铝灰溶出率先升高或降低，铝灰与NaOH的比例为1.1：1时铝灰的溶出率最高，其他过高或过低比例都使溶出率下降。一般情况下氢氧化钠的用量越多，越能降低反应起始温度，从而降低成本，但过量的氢氧化钠又能与霞石反应生成碱性霞石，影响铝灰的溶出率。

3 结论

通过对固相热分解反应条件的优化，得到铝灰与NaOH的最佳反应比例为1.1：1，最佳反应时间为7min，最佳反应温度为350℃，水溶溶出率可达到33.67%。虽然在更高的温度下可以达到更高的溶出率，但提高的幅度很小，鉴于节约成本的要求，故采用350℃作为最佳温度。通过对3个影响因素的比较，得出影响力顺序为：反应温度>反应时间>反应比例。

参考文献

[1]杨昇，吴竹成，杨冠群.铝废渣废灰的治理[J].有色金属再生与利用，2006（10）：30-32.

[2]钟华萍，李坊平.从热铝灰中回收铝[J].铝加工，2001，24（1）：54-55.