Химический состав алюминатных растворов

в дальнейшем являются центрами кристаллизации для кремнеземсодержащих соедине-

ний и оксида алюминия в условиях декомпозиции. Для роста многочисленных зароды-

шей, образовавшихся на начальной стадии, возможно, не хватает кремнезема раствора,

это обусловливает высокую дисперсность кристаллов гидроалюмосиликата натрия. При-

сутствие мельчайших частиц силиката натрия в растворах кристаллооптическим и рент-

генофазовым методами не удалось установить ввиду их низкого содержания.

В случае удаления каолинита устанавливается равновесная концентрация оксида

кремния на низком уровне кремниевого модуля – 280 единиц, при этом следует предпо-

ложить, что остаточная часть диоксида кремния в составе алюминатного раствора при-

сутствует в виде растворенного силиката или метасиликата натрия.

Взаимосвязь между диоксидом кремния и оксидом алюминия объясняется идентич-

ным координационным числом по отношению кислороду, которое составляет 4 и 6. Также

Аl и Si имеют одинаковый атомный диаметр, поскольку Аl(ОН)4 и Si(ОН)4 геометрически

подобны, и это дает возможность гидроксиду алюминия вступать во взаимодействие с ио-

нами кремния с образованием гидроалюмосиликатов, имеющие отрицательные заряды.

Гидроалюмосиликат натрия, выделенный в условиях декомпозиции, отличается аморф-

ностью и состоит из агрегатов частиц коллоидной структуры. В процессе декомпозиции

с выделением гидроксида алюминия увеличивается содержание свободной щелочи. Сле-

довательно, в условиях высокой щелочности и в режиме постоянного перемешивания

гидратной пульпы коллоидная часть агрегата остается в растворе, т. е. увеличивается

растворимость натриевого гидроалюмосиликата. В условиях процесса разложения в диа-

пазоне температур 62–52 oС растворимость гидроалюмосиликата натрия в щелочной

среде увеличивается, за счет того, что алюмосиликат содержит количество молей воды,

соответствующее кристаллической структуре. Структура алюмосиликата, имеющая без-

366

Второй международный конгресс ｫЦветные металлы – 2010ｻ, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

водную форму, или содержащая минимальное содержание воды, практически обратную

растворимость не имеет [5].

Наряду с кристаллизацией гидроксида алюминия, возможен и процесс взаимной ко-

агуляции оксида алюминия на поверхность коллоидного диоксида кремния, и диоксида

кремния на поверхность оксида алюминия. Значит, могут иметь место два совершенно

различных механизма выделения кремнезема и оксида алюминия в процессе разложе-

ния – коагуляционный и кристаллизационный.

Таким образом, на наш взгляд, состав гидроалюмосиликата, выделенного в условиях

декомпозиции отличается от гидроалюмосиликата, выделенного в условиях выщелачива-

ния и обескремнивания, величиной количества воды, соответствующей кристаллической

структуре и, соответственно, характеризуется аморфной и неустойчивой структурой.

Результаты исследований позволили установить активность кремниевых соединений

в алюминатном растворе, полученного из боксита с наибольшим содержанием каолини-

та. В случае декомпозиции из алюминатного раствора, полученного из боксита с низким

содержанием каолинита (кремниевый модуль алюминатного раствора – 280 единиц) был

выделен гидроксид алюминия, вполне соответствующий требованиям потребителей.

Выявленные закономерности влияния кремнезема на качество гидроксида алюми-

ния подтверждают активность каолинита боксита и указывают на необходимость конди-

ционирования боксита путем вывода каолинитовой составляющей в начале технологиче-

ского процесса Байера.

Таким образом, установлено влияние каолинита на показатели разложения алюми-

натных растворов. Отмывка каолинитовой составляющей боксита и ее удаление из цикла

Байера позволяет при низком значении кремниевого модуля – 280 единиц получить ги-

дроксид алюминия соответствующего состава, пригодного для производства первичного

алюминия с высокими технико-экономическими показателями. Нами установлены пред-

положительные закономерности выделения гидроалюмосиликата натрия и гидроксида

алюминия при предварительном удалении каолинитовой составляющей боксита. Пред-

ложен механизм кристаллизации гидроалюмосиликата на поверхности выделяемого ги-

дроксида алюминия.