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二水硫酸鈣做脫硅劑

1．應(ying)用(yong)背景(jing)

國內外(wai)采用Al₂O₃生產方法(fa)有拜耳(er)法(fa)、燒結法(fa)、拜耳(er)-燒結聯(lian)合法(fa)、拜耳法(fa)用(yong)于處(chu)理低(di)(di)硅鋁土(tu)礦具有流動(dong)簡(jian)單、產品(pin)(pin)質量高(gao)等優點，但(dan)只(zhi)適合處(chu)理高(gao)品(pin)(pin)位(wei)的(de)鋁土(tu)礦，處(chu)理低(di)(di)品(pin)(pin)位(wei)鋁土(tu)礦必(bi)須采(cai)用(yong)燒結法(fa)，燒結法(fa)處(chu)理的(de)鋁土(tu)礦品(pin)(pin)位(wei)低(di)(di)，Al₂O₃回收率高，資源(yuan)綜(zong)合(he)利(li)用(yong)好，我國(guo)已查明(ming)的鋁(lv)礦(kuang)資源(yuan)中高硅(gui)鋁(lv)土(tu)礦(kuang)占85%，決定了Al₂O₃生(sheng)產(chan)多采用混聯法(fa)或燒結法(fa)，但(dan)燒結法(fa)的缺點是(shi)生(sheng)產(chan)的Al₂O₃質量低，SiO₂含量(liang)高，必須(xu)在一(yi)次脫(tuo)硅(gui)的基礎上進行二次深度脫(tuo)硅(gui)，二次脫(tuo)硅(gui)指(zhi)數A/S（硅量指數，Al₂O₃與SiO₂的(de)質量比）則要(yao)達到1000以(yi)上(shang)。在對鋁酸鈉溶(rong)液深度(du)脫硅中CaSO₄ ·2H₂O作為脫(tuo)硅劑是一(yi)種易得的工(gong)業產(chan)品且生產(chan)工(gong)藝簡單，經濟實用。其(qi)脫(tuo)硅指數可達4000以(yi)上。

2． 二(er)水硫酸鈣(gai)的脫硅機理

根據反應后硅渣的(de)XRD分析，硅(gui)渣中含有(you)鈉硅(gui)渣、氫氧化(hua)鈣、水(shui)化(hua)石榴石和(he)水(shui)合硅(gui)酸鋁鈣四種物質，其中水(shui)化(hua)石榴石為主要成分，水(shui)化(hua)石榴石的生(sheng)成是深度脫硅(gui)達到較高A/S的主(zhu)要原(yuan)因(yin)。

反應為：

3CaSO₄·2H₂O + 2Al(OH)₄^- + xH₂SiO₄^2- = 3CaO·Al₂O₃·xSiO₂·(6-2x)H₂O + 3SO₄^2- +9H₂O + (6x-10)OH^-

在(zai)硫酸鈣脫(tuo)硅劑的(de)脫(tuo)硅產物中含(han)有少量的(de)鈣霞石型(xing)鈉硅渣，少量的(de)鈣霞石型(xing)鈉硅渣的(de)形成降低溶液中SO42-的濃(nong)度，有(you)(you)利于(yu)上式向(xiang)正反應方向(xiang)進行(xing)，即有(you)(you)利于(yu)水化(hua)石榴石的形成。

反應為：

8Na+ + 6Al(OH)₄^- + 6SiO₂(OH)₂^2- +2SO₄^2- = 4Na₂O·3Al₂O₃·6SiO₂·2SO₄^2-·yH₂O + 10OH^- + (13-y)H₂O

3．脫硅條件(jian)的選(xuan)擇

影(ying)響脫硅的條件主要有溫度(du)、反應(ying)時(shi)間、CaSO₄·2H₂O的(de)濃度、攪拌速(su)度。如溫(wen)(wen)度影(ying)響脫硅活性(xing)和脫硅深度的(de)重要因(yin)素，在一定范圍(wei)內隨(sui)(sui)著(zhu)溫(wen)(wen)度的(de)升(sheng)高(gao)(gao)硅酸(suan)鈉溶(rong)液(ye)體系的(de)粘度和擴(kuo)散層厚度降(jiang)低；反應常數變大；脫硅速(su)度加(jia)快。但隨(sui)(sui)著(zhu)溫(wen)(wen)度的(de)升(sheng)高(gao)(gao)產物(wu)水化石榴(liu)石的(de)溶(rong)解度升(sheng)高(gao)(gao)，脫硅效(xiao)果趨于不變。所(suo)以要選擇適當的(de)溫(wen)(wen)度。CaSO₄·2H₂O在水中(zhong)的溶解度小溶解速度慢所以(yi)反(fan)(fan)應(ying)時(shi)(shi)間(jian)(jian)也應(ying)從反(fan)(fan)應(ying)程度和成本上考慮反(fan)(fan)應(ying)時(shi)(shi)間(jian)(jian)。當CaSO₄·2H₂O用量過多(duo)時過量的(de)鈣(gai)離子會與溶液中的(de)Al³⁺結合(he)，反而降低溶(rong)液中Al₂O₃的含量降(jiang)低(di)硅(gui)量指數，使(shi)脫硅(gui)效果變差。所以CaSO₄·2H₂O用量也很重要。

4．作(zuo)為脫硅劑對二(er)水硫酸(suan)鈣的(de)要求(qiu)

硫(liu)酸(suan)鈣晶(jing)體形式為有兩個(ge)結晶(jing)水(shui)的二(er)水(shui)硫(liu)酸(suan)鈣，理論水(shui)含量為20.93%，在實際中(zhong)水(shui)含量在19.00—23.00%之間。

二(er)水硫酸(suan)鈣作為脫硅劑(ji)不應引(yin)入過(guo)多(duo)的雜(za)質(zhi)，特別是(shi)硅雜(za)質(zhi)。即(ji)對二(er)水硫酸(suan)鈣含量(liang)要(yao)求高。純(chun)(chun)度(du)在化學純(chun)(chun)以上（≥97%）。

對二水(shui)硫酸(suan)鈣的粒(li)度(du)要求，粒(li)度(du)小表面積增大，溶(rong)解的速(su)度(du)快。有(you)利于反應向(xiang)正向(xiang)進行，減短反應時間(jian)。