高壓水化學(xué)法

高硅含鋁原料、石灰和苛性堿溶掖混合后在533-573K溫度下加壓溶出原料中的Al₂O₃，使溶液的摩爾比降至12左右。此時(shí)原料中的SiO₂在苛性堿溶液含Na₂O 250-500g/L時(shí)，變成Na₂O·2CaO，2SiO₂·H₂O，進(jìn)一步處理變?yōu)镃aO·SiO·H₂O渣，而在苛性堿溶液含Na₂O 120-150g/L時(shí)，石灰多則變成2CaO·SiO₂·0.5H₂O渣，石灰少則變成CaO·SiO₂·H₂O渣。理論上SiO₂不造成Na₂O和Al₂O₃損失。

本法的物料不需經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)處理，因而能耗較低，并且得到價(jià)格高于碳酸鈉的苛性堿產(chǎn)品。但由于溶出液的苛性比高達(dá)9-10。而Al₂O₃濃度僅為70-80g/L，因而單位產(chǎn)品物料流最和蒸發(fā)量都很大，再加上溶液的Na₂O濃度高達(dá)400-500g/L，蒸發(fā)、分離和脫硅都較困難，因而仍未獲得工業(yè)應(yīng)用 。2100433B

高壓水化學(xué)法(hydrothermal process fox a-lumina production)是指一種苛性堿濕法處理高硅含鋁原料的氧化鋁生產(chǎn)方法。蘇聯(lián)在20世紀(jì)50年代末所提出，一直在不斷改進(jìn)，但仍未用于工業(yè)生產(chǎn) 。

主要由溶出、脫硅、蒸發(fā)、溶解、加種子分解、鍛燒等過程組成。

將高硅鋁礦，石灰和苛性比為35-38、苛性氧化鈉濃度為400-500g/L的循環(huán)苛性堿液按CaO:SiO₂=1:1(摩爾比)、Na₂O:Al₂O₃=9:10(摩爾比)配成原礦漿，在3-4MPa壓力下溶出10min，得到含Al₂O₃ 70-80g/L和含SiO₂ 3-4g/L的鋁酸鈉溶液和主要成分為Na₂O·2Cao·2SiO₂·H₂O的易于分離洗滌的泥渣。氧化鋁溶出率達(dá)90%-92%。

因泥渣還含有Na₂O需予以回收?；厥昭趸c是將洗滌后的泥渣與石灰乳混合，在1.8MPa壓力下溶出1h,得到致密的2CaO·SiO₂·H₂O沉淀和含Na₂O 70-75g/L的溶液，氧化鈉回收率達(dá)97%-98%?；蛟?MPa壓力下，用水或稀堿溶液溶出泥渣4h，得到含Na₂O 20-25g/L的溶液及CaO·SiO₂·H₂O沉淀。氧化鈉回收率為85%-90%。

蒸發(fā)所得鋁酸鈉溶液至含Na₂ 500-510g/L，然后將其由353K逐步降溫至303-293K，此時(shí)有80%以上的Al₂O₃，以夾帶母液的水合鋁酸鈉(Na₂O·Al₂O₃·2.5H₂O)晶體析出，同時(shí)得到苛性比為35-38、用于返回配制原礦漿的循環(huán)苛性堿。加種子分解用水溶解水合鋁酸鈉得到的苛性比1.4-1.6的鋁酸鈉溶液，得到Al(OH)₃。Al(OH)₃經(jīng)緞燒獲得Al₂O₃成品。由于鋁酸鈉溶液中的SiO₂會(huì)使水合鋁酸鈉的結(jié)晶析出速度大為降低，并使晶體細(xì)小，難以分離洗滌。所以在蒸發(fā)結(jié)晶前，溶液需在常壓下煮沸1h，使其中大部分的SiO₂變成Na₂O·Al₂O₃·1.7SiO₂·H₂O沉淀而與鋁酸鈉溶液分離，得到含SiO₂ 1.5g/L以下的鋁酸鈉溶液 。

這層水分子的數(shù)目稱為水化數(shù)（hydration number）。這是一種“溶劑化”過程，任何物質(zhì)的溶解必定伴隨有溶劑化（solvation），即溶質(zhì)分子或離子通過靜電作用、氫鍵、范氏引力、甚至配鍵與溶劑分子作用產(chǎn)生溶劑化粒子，促進(jìn)了溶解過程。許多物質(zhì)能溶于水，是與水有很強(qiáng)的水化能力分不開的。水化的概念對(duì)于電解質(zhì)溶液結(jié)構(gòu)的探討及其性質(zhì)的理論計(jì)算很重要，但它是靜電作用的結(jié)果，與化學(xué)結(jié)合不同。有些離子能通過配鍵與水分子結(jié)合，形成固定的配位水，如Cu(H2O)42 ，可存在于水溶液以至氣態(tài)和離子晶體中，稱為水合離子，其過程為“水合作用”，但英語仍作hydration。

分子或離子與水結(jié)合而形成水合物或水合離子的過程。物質(zhì)在水中的溶解或離解，主要是通過水化而引起的。在有機(jī)化學(xué)中也指分子中不飽和鍵在催化劑作用下與水分子化合的反應(yīng)。如乙烯與水化合成乙醇。又稱水合。

中文名稱：水化

英文名稱：hydration

物質(zhì)與水發(fā)生化合叫水化作用，又稱水合作用(一般指分子或離子的水合作用。) 水溶液中離子一般均以水化離子的形式存在。根據(jù)X射線衍射分析，液態(tài)水是微觀晶體，在短程和短時(shí)間內(nèi)具有與冰相似的結(jié)構(gòu)，即1個(gè)中心水分子周圍有4個(gè)水分子占在四面體的頂角包圍著它，四面體結(jié)構(gòu)是通過氫鍵形成的。5個(gè)水分子沒有占滿四面體的全部體積，是一個(gè)敞開式的松弛結(jié)構(gòu)。離子溶入水中后，離子周圍存在著一個(gè)對(duì)水分子有明顯作用的空間，當(dāng)水分子與離子間相互作用能大于水分子與水分子間的氫鍵能時(shí)，水的結(jié)構(gòu)就遭到破壞，在離子周圍形成水化膜。緊靠離子的第一層水分子定向地與離子牢固結(jié)合，與離子一起移動(dòng)，不受溫度變化的影響，這樣的水化作用稱原水化或化學(xué)水化，它所包含的水分子數(shù)稱為原水化數(shù)。第一層以外的水分子也受到離子的吸引作用，使水的原有結(jié)構(gòu)遭到敗壞，但由于距離稍遠(yuǎn)，吸引較弱，與離子聯(lián)系較松，這部分水化作用稱二級(jí)水化或物理水化。它所包含的水分子數(shù)隨溫度的變化而改變，不是固定值。用不同方法測定原水化數(shù)，所得結(jié)果相差很大，這是因?yàn)椴煌椒y出的數(shù)值，都是原水化數(shù)加上部分二級(jí)水化數(shù)。用不同方法測出的常見離子的水化數(shù)見表。由表中數(shù)據(jù)可以看出離子半徑小，電荷數(shù)大的離子水化數(shù)大，在它周圍的水分子多，這些水分子都定向地牢固地與離子結(jié)合，失去了獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的能力。離子周圍的第一層水分子數(shù)雖然不變，但并不是同一個(gè)水分子永久地?zé)o限期地留在離子周圍，而是與外界的水分子不斷地相互交換，只是保持水化數(shù)不變。離子水化作用產(chǎn)生兩種影響，一是離子水化作用減少溶液“自由”水分子的數(shù)量，增加離子體積，因而改變電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)的活度系數(shù)（使Y±增大）和電導(dǎo)性質(zhì)。這是溶劑對(duì)溶質(zhì)的影響；二是離子水化往往破壞附近水層中的正四面體結(jié)構(gòu)。降低離子鄰近水分子層的相對(duì)介電常數(shù)，這是溶質(zhì)對(duì)溶劑的影響。2100433B