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硫酸浸出法提取氧化铝的热力学讨论[1]

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硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝过程基础研究

硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝过程基础研究

硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝过程基础研究硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝过程基础研究1. 引言在当今的工业生产中，氧化铝是一种非常重要的工业原料，被广泛应用于各种领域，例如陶瓷、电子材料、耐火材料等。

而粉煤灰是一种工业废弃物，其中含有大量的氧化铝资源。

研究如何高效地从粉煤灰中提取氧化铝，具有重要的意义。

2. 硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝的原理硫酸氢铵溶液浸出法是一种常用的提取氧化铝的方法。

这种方法的原理是利用硫酸氢铵的化学性质，将其与粉煤灰中的氧化铝发生反应，生成易溶于水的铵铝酸盐，然后通过溶液分离和沉淀，最终得到氧化铝。

3. 研究现状和问题目前，硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝的研究还处于初步阶段，存在一些问题亟待解决。

溶液的浓度、温度、浸出时间等参数对提取效率的影响还不够清楚；另外，溶液浸出后的固液分离和氧化铝的后续提纯工艺也需要进一步研究。

4. 深度和广度的探讨从简单的化学反应到工艺优化，我们可以逐步深入探讨硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝的整个过程。

我们可以从硫酸氢铵与粉煤灰中氧化铝的化学反应开始，解释为什么选择硫酸氢铵作为浸出剂。

之后，可以讨论浓度、温度、浸出时间等参数对浸出效果的影响，以及浸出后的固液分离工艺和氧化铝的提纯工艺。

通过这种逐步深入的方式，可以更好地理解整个提取过程。

5. 关于硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝的个人观点和理解在进行深入研究之后，我对这种提取方法有了更深入的了解。

我认为，通过优化硫酸氢铵溶液的浓度、温度和浸出时间等参数，可以提高提取效率，减少原料和能源的消耗，对工业生产具有重要意义。

6. 总结和回顾通过本文的讨论，我们对硫酸氢铵溶液浸出粉煤灰提取氧化铝的过程有了全面、深刻和灵活的理解。

这种提取方法的研究还有待进一步深入，但可以预见的是，随着工艺的优化和提取技术的进步，将为氧化铝资源的高效利用提供重要的支持。

结语氧化铝作为一种重要的工业原料，在现代工业生产中扮演着重要的角色。

硫酸浸出法提取铝土矿中氧化铝的研究

硫酸浸出法提取铝土矿中氧化铝的研究

中图分类号 ：Ｆ ０ ． １ 文献标识码 ： 文章编号 ：０ ０６ ３ （０ ８ ０ －０ ８０ Ｔ ８３ ２ Ａ １０ － ２ ２０ ）３０ １ －３ ５
铝 土矿是 氧化 铝 生产 中最 主 要 的矿 产 资 源 ， 它
是 一种组 成复 杂 、 学成分 变化 很大 的含铝矿 物 ， 化 主 要 化学 成分 为 Ａ２ ， ＳＯ 、 ｅ０ 、 ｉ ２并 含少 量 的 １０ 、ｉ ２ Ｆ ２ ，ＴＯ ； Ｃ Ｏ、 Ｏ、 、 ａ Ｖ、ｒ Ｐ等 。其 中 氧化 铝 主要 以三 ａ Ｍｇ Ｓ Ｇ 、 Ｃ 、
４． ２ ８
ＴＯ ｉ２
３． ７ ４
ＣＯ ａ
１５ ．９
Ｋ０ ２
０． ４９
Ｉ２ 实验 方法 ．
１２ １ 铝土 矿酸浸 实验 方 法 ．．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
我 国铝土 矿资 源的特 点 ， 如何利 用 中 、 品位 的铝 土 低
将 经过 研磨 处理 的铝 土矿 与一定 浓度 的硫 酸混 合 ， 加热套 加热 并机 械搅 拌 ， 制反应 温度使 两者 用 控
维普资讯
第 ３期 ２０ ０８年 ６月
矿 产 综 合 利 用
Ｍ ｕ ｔｐｕｒ ｌｉ ｐｏｓ ｉｉａ ｏ ｆＭ ｉ ｒ ｓ ｕｒ ｅ ｅ Ｕｔｌｚ ｔ ｎ ｏ ｎｅ ａｌＲｅ ｏ ｃ ｓ ｉ
Ｎｏ．３
Ｊｎ ０８ ｕ ．２ ｏ
硫 酸 浸 出 法 提 取 铝 土 矿 中氧 化 铝 的研 究
程长 、 生产 能耗 高 、 本高 、 成 建设 投资 大等 缺点 ， 且 并 会 产 出大量 的赤 泥 而 不 能 得 到 充 分 利 用 Ｊ 。针 对
浓硫 酸 ， 业级 。 工
表 １ 铝 土矿 的主 要化学成 分／ ％

硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论[1]

硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论[1]

收稿日期:2009-02-09硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论李来时,刘瑛瑛(沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:利用热力学的方法结合热重失重分析讨论了硫酸铵和粉煤灰混合焙烧及硫酸铝铵分解的反应过程,并通过实验加以验证。

在最佳条件下,粉煤灰中氧化铝提取率可达96%。

关键词:氧化铝;热力学;硫酸铵;粉煤灰中图分类号:TF821,X705　文献标识码:A 文章编号:100221752(2009)0921223Thermodynamics of extracting alumina from fly ashby ammonium sulfate calcination processL I Lai -shi and L IU Y ing -ying(S henyang A l umi ni um and M agnesi um Engi neeri ng and Research Instit ue ,S henyang 110001,Chi na )Abstract :The process of calcination using fly ash and ammonium sulfate as raw materials and the process of ammonium aluminum sulfate hydroxide de 2compound were analyzed with thermodynamics and thermal analysis methods.And the results of calculation were make sure through experiments.The extraction efficiency of Al 2O 3can reach 96percent under the optimum conditions.K ey w ords :alumina ;thermodynamics ;ammonium sulphate ;fly ash 粉煤灰是电厂排放的废弃物,全国到2000年已达12000万t 〔1〕,给环境造成了巨大的污染,因此开展粉煤灰的综合利用具有长远的战略意义。

硫酸提取煤矸石中氧化铝的研究

硫酸提取煤矸石中氧化铝的研究

硫酸提取煤矸石中氧化铝的研究绪论煤矸石是煤炭开采、洗选过程中产生的废弃物，也是现阶段我国排放量最大的工业固体废弃物之一，被视为气、液、固三害俱全的“工业废料”。

目前，我国煤矸石堆积总量已超过40亿t，形成矸石山1500多座，而且仍在逐年增长。

大量堆积的煤矸石不仅污染水质和大气，还占用了越来越多的耕地，对生态和环境构成了双重破坏。

现阶段，煤矸石主要用来制砖，生产水泥，有的直接用于填埋，占煤矸石平均质量分数25%左右的氧化铝资源却没有得到合理的利用。

因此对煤矸石有用元素的提取及综合利用，将能在资源节约，环境保护，节能减排和增收节支方面产生显著的社会，经济和环境效益。

1 煤矸石的前期研究按国家标准GB/T 1574-2007煤灰成分分析方法分析煤矸石主要组分的含量其结果如下表：煤矸石经高温煅烧后，颜色为灰白色。

以下为原料和几个煅烧温度下的衍射图图1 煤矸石的原料衍射图图2 750℃煅烧后的煤矸石的衍射图图3 850℃煅烧后的煤矸石的衍射图图4 1050℃煅烧后的煤矸石的衍射图由图1可以看出煤矸石原料中各个晶型都比较稳定，主要是高岭石和石英两种晶体，不具备反应活性，750℃煅烧后的煤矸石出现馒头峰，峰型开始变多，这说明高岭石已经分解，具有了反应活性，1050℃煅烧后从衍射图上可以看出有强度很弱的莫来石特征峰，说明此时已有少量的莫来石结晶析出。

破碎粉磨过的煤矸石通过高温煅烧会使其表面微观结构发生变化，会使结构膨胀，微孔增多，表现出良好的化学活性。

其中的32O Al 可以酸浸出来 经过暑假所做的正交实验和单因素实验得到了氧化铝溶出的最优条件： 实验条件 在最优条件下反应32O Al 的溶出率可以达到81%，再加入第一次加入酸量的一半来与过滤后的滤饼反应，即煤矸石经过两级反应，32O Al 的溶出率可以达到91%。

这说明煤矸石中绝大多数的氧化铝是可以通过酸浸这种方法来实现溶出的 。

2．考察反应中脱铁我们把酸浸分为两步，先用硫酸按上述最优条件反应，然后滤液再加煤矸石进行脱铁吸附。

最新 探析硫酸酸浸法提取灰渣中的铝-精品

最新 探析硫酸酸浸法提取灰渣中的铝-精品

探析硫酸酸浸法提取灰渣中的铝目前从煤灰中提取氧化铝的方法有多种，如碱法、酸溶法、酸碱联合法等，实际已投产运行的工业化煤灰提铝多使用碱法。

下面是小编搜集的一篇关于硫酸酸浸法提取灰渣中铝的方法探究的，欢迎阅读参考。

前言作为世界上最大的铝生产国和消费国，我国的铝土矿储量却极度匮乏，已查明铝土矿资源储量 32亿吨，仅占世界总储量的 3%[1],资源保障年限只有20 年。

与此同时，我国行业的持续发展导致煤灰的大量排放[2-3],2012 年为 5.4 亿吨。

统计表明，国内煤灰的平均氧化铝含量为 27.8%[4],若将煤灰作为提取氧化铝的一种后备资源，对氧化铝工业的持续发展具有重要意义[5].提铝后留下大量的高硅残渣可进一步提取制备白炭黑产品，白炭黑以其优良的分散性、稳定性、补强性和增稠性，广泛应用于橡胶、塑料、、复合材料等行业[6-7].因此如何提高废弃物的附加值，实现铝和硅的资源化利用十分重要[8],国家发展与改革委员会自 2013 年 3 月1 日起施行的《粉煤灰综合利用管理办法》也鼓励煤灰提铝提硅的高附加值利用。

目前从煤灰中提取氧化铝的方法有多种，如碱法(烧结法)、酸溶法、酸碱联合法等[9-11],实际已投产运行的工业化煤灰提铝多使用碱法。

内蒙古蒙西高新技术集团公司采用石灰石焙烧法，类似于烧结法生产氧化铝，煤灰和石灰按一定比例在1300~1400℃条件下混合烧结，莫来石和石英转化为易溶于碳酸钠的 12CaO?7A12O3和不溶的 2CaO?SiO2,从而实现铝硅分离。

但烧结法的主要问题为产生的硅钙渣不能合理利用，造成二次堆积[9],例如大唐集团的预脱硅-碱石灰烧结法，每生产 1t 氧化铝将产出 1.8t 的硅钙渣。

酸浸法既可以提取煤灰渣中的铝，剩余酸浸残渣还可用于提硅[12].相比碱法焙烧，酸浸法的主要缺点为铝浸出效率较低，这是因为煤灰含有较多莫来石晶体(Al2O3?SiO2)，其中的铝在常压下几乎很难被盐酸或硫酸浸出[13-15].而循环流化床(CFB)锅炉由于较低的燃烧温度，其灰渣几乎不含莫来石晶体，其中富含的非晶体具有很高的化学活性。

硫酸浸出法提取氧化铝的热力学讨论[1]

硫酸浸出法提取氧化铝的热力学讨论[1]

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2009 年第 5 期 轻 金 属 · 21 ·
+
1 3
△A4 ×10 - 6 T3 -
1 2
△A5 ×108 T - 2 + A6
⑹
若已知参与反应各物质 i 在常温下的标准摩尔
生成 热 △Hθi ,f ,298 , 可 得 常 温 下 标 准 反 应 热 效 应 △Hθ298 = 6 ( ni △Hθi ,f ,298) 生成物 - 6 ( ni △Hθi ,f ,298) 反应物
106 T - 1 - 2. 63 ×10 - 5 T3 + 34872
(20)
△Gθ(13) , T = 208. 364 Tln T - 4. 7 ×10 - 3 T2 + 1. 32 ×
106 T - 1 + 1. 32 ×10 - 5 T3 - 1414. 5 T + 34872 (21)
反应 (14) 的标准反应热效应和标准吉布斯自由
2008a410a510本文涉及的热力学数据来自实用无机物热力学数据手册第二版经计算反应12的标准反应热效应和标准吉布斯自由能如下a410a51012500若已知参与反应各物质245tln29810298生成物298反应物反应13的标准反应热效应和标准吉布斯自由能如下63103487220364tln82a403a5将方程32103487221反应14的标准反应热效应和标准吉布斯自由能如下94109855222a410a510381tln311023反应15的标准反应热效应和标准吉布斯自由能如下helmholtz方程的积分常数若已知常温下标准反应热和标准反应2988310则按2981018216324298298298315tln83102510可得到积分298反应16的标准反应热效应和标准吉布斯自由能如下70a1149a256a3211032101126132tln2110为应用标准反应热效应计算标准反应吉布斯自由能的结论式161093812反应17的标准反应热效应和标准吉布斯自由能如下硫酸浸出热力学浓硫酸和含铝矿物中氧化物反应方程式如下al2o3h2so4871057102013512812fe2o3h2so4748tln8810281020135129反应1215为常规的酸碱反应经计算常h2so4h2so4h2so4h2so4h2so41415161729841169998适用温度298根据式31999适用温度298tlnj31tlnj3542根据式31al32因为系统中硫酸为浓硫酸所以可近似的认为表面不同sophso表面so表面so3压力达到空气中煅烧al2当温度大于此温度的条件下al201005mpa认为基本没有硫酸蒸汽产生16的平衡温度为47433分解产生的so3可脱离al2所以al2煅烧温度应大于1033其线性相关度553根据式319998适用温度298不同so3分压下反应35的平衡温度tlnj34912937100210331052在浓硫酸系统中近似的认为硫酸表面so005mpa认为基本17的平衡温度为507浸出反应过程中不希望产生硫酸蒸汽和so3所以应控制反应温度小于474适用温度298tlnkp根据式44硫酸铝分解热力学硫酸铝分解过程中可能发生以下反应3645so3经计算得反应36热力学的标准反应热效应和标准吉布斯自由能如下表面so3压力为温度为1033此时kp569

粉煤灰硫酸焙烧法提取氧化铝过程的研究

粉煤灰硫酸焙烧法提取氧化铝过程的研究从固体废弃物粉煤灰中提取A1203对我国铝工业可持续发展、资源保障和环境保护具有重要战略意义。

目前粉煤灰提取A1203主要有碱法、酸法、联合法和硫酸铵法,其中酸法工艺对设备材料抗腐蚀性要求较高,但流程短、渣量少,具有形成良好减排循环工艺的潜在优势。

浓硫酸焙烧可充分利用硫酸高浓度、强酸性和腐蚀性处理粉煤灰,已有研究对该焙烧过程参数、耗酸及反应机理尚不够深入,相应的从原灰至A1203整体流程的工艺调控缺乏科学基础和关键技术参数。

本文研究粉煤灰浓硫酸焙烧、熟料热水溶出、溶出液两段氧化除铁、除铁后,并对各步骤机理液A12(SO4)3结晶、A12(SO4)3煅烧制备A1203完整流程与工艺过程进行分析阐释,为粉煤灰硫酸焙烧法提取A1203过程设计及优化提供理论参考和基础数据。

首先,对在整个工艺具有关键作用的浓硫酸焙烧过程进行研究,分别通过单因素及正交实验考察过程参数对氧化铝提取率的影响规律。

结果表明,A1203提取率随提高焙烧温度、硫酸浓度和酸灰质量比而增大,但随延长焙烧时间的变化并不显著。

在焙烧过程推荐参数硫酸浓度80%、酸灰质量比1.5:1、焙烧温度270℃和焙烧时间60min的条件下,A1203提取率可达92-95%,伴随渣率仅为0.62。

所获实验数据为扩大规模试验中选择优化工艺参数、降低酸耗和评价工艺设备材料耐腐蚀性提供了重要依据。

其次,采用TG/DSC与XRD方法研究了浓硫酸焙烧反应历程和机理,首次发现该反应历程可细分为3个阶段：80-206℃形成中间产物Al(HSO4)3及H20挥发；206-241℃生成Al(HSO4)3及Al2(SO4)3H2O;241-304℃由A12(SO4)3H2O和A1(HSO4)3转化成Al2(SO4)3。

进一步采用Kissinger微分法与Ozawa积分法对焙烧过程进行非等温动力学计算得各阶段表观活化能为52.61、74.11、96.08kJ/mol,并根据频率因子、反应级数等动力学参数获得各阶段动力学方程。

用硫酸从电解铝灰中浸出铝试验研究

Vol. 38 No. 6(Sum. 168)Dec. 2019第38卷第6期(总第168期)2019牟12月湿法冶金 .Hydrometallurgy of China 用硫酸从电解铝灰中浸出铝试验研究杨娜，王鸿雁，吴洋(山东工业职业学院，山东淄博256414)摘要:研究了用硫酸从电解铝灰中浸出铝，考察了硫酸浓度、配料比、铝灰粒度、浸出温度、浸出时间对铝浸出 率的影响。

试验结果表明：在硫酸浓度2.0 mol/L 、铝灰粒度180目、配料比n(H 2SO 4)/n(Al) = l. 95,浸出温度100 °C 、浸出时间120 min 条件下，铝浸出率为87.5%,浸出效果较好。

关键词：铝灰;硫酸;铝；浸出中图分类号:TF803. 21；TF821文献标识码：ADOI ：10. 13355/j. cnki. sfyj. 2019. 06. 008由于金属铝具有活泼、易氧化的特性,在电解 过程中，熔融状态下的铝与炉内空气中的氧气、氮气等发生反应，产生副产物铝灰口」。

铝灰有毒，大多属危险废物，而且量大;其中含有金属铝、铝化 合物及热能，潜在价值较高/实际上，部分铝灰被用于制作低品质耐火砖、低纯度化学品或环 保滤料,大量铝灰则未经适当处理而被直接堆积，不仅会引发环境问题，也浪费大量资源。

铝灰与 水发生反应生成氨气、氢气、甲烷等气体，易引发火灾;铝灰中的重金属离子会对土壤及水源造成 污染，而且还会导致土壤盐碱化宀」。

目前，铝工业对铝灰的处理研究还处于初期阶段，仍存在回收率较低、能耗高、操作环境恶劣等诸多问题。

因 此,改进回收工艺、提高铝灰回收率是目前铝工业急需解决的问题之一卩讷。

铝灰的成分差别较大，主要成分为金属铝和 氧化铝。

金属铝质量分数往往高达10%,氧化铝质量分数高达50%,具有较高回收价值m 切。

用 硫酸浸出铝灰中的金属铝已有研究，但用硫酸浸出铝并制备硫酸铝的研究鲜见报道。

试验研究用 硫酸浸出使铝以硫酸铝形式进入浸出液，通过考察影响浸出的各因素，确定硫酸浸出铝灰得到硫酸铝溶液的最佳条件，为后续处理含铝浸出液制 得氧化铝粉体，提高产品附加值创造条件。

氧化铝含铝废渣经硫酸钠水解焙烧提取铝制备氧化铝

氧化铝含铝废渣经硫酸钠水解焙烧提取铝制备氧化铝氧化铝（Al2O3）是一种常见的无机化合物，被广泛应用于陶瓷、电子、建筑材料等领域。

氧化铝的制备过程中，常用的原料是含铝废渣，通过硫酸钠（Na2SO4）的水解焙烧来提取铝，制备氧化铝。

本文将详细介绍氧化铝含铝废渣经硫酸钠水解焙烧提取铝制备氧化铝的相关理论基础和实验步骤。

一、理论基础：1.1 氧化铝（Al2O3）的性质和应用：氧化铝是由氧化铝矿石制备而成的，是一种白色结晶固体。

它具有良好的物理和化学性质，具有高的熔点、硬度和化学稳定性，可在高温下保持稳定的形态。

因此，氧化铝被广泛应用于陶瓷、电子、建筑材料等领域。

1.2 含铝废渣的特点和利用：含铝废渣是含有一定氧化铝含量的固体废弃物，通常是铝冶炼过程中的副产物。

含铝废渣的特点是含有较高的氧化铝含量，但同时也含有其他杂质，如铁、钙、硅等。

因此，含铝废渣不能直接用于制备氧化铝，需要进行水解焙烧提取铝的处理过程。

1.3 硫酸钠的水解反应：硫酸钠在水中进行水解反应，生成硫酸和氢氧化钠。

其反应方程式如下：Na2SO4 + 2H2O → 2H2SO4 + 2NaOH二、实验步骤：2.1 处理含铝废渣：首先，将含铝废渣进行预处理。

将废渣进行破碎、磁选等处理，去除其中的石块和磁性杂质。

然后，将处理后的含铝废渣与硫酸钠按一定比例混合均匀。

2.2 硫酸钠水解焙烧：将混合好的含铝废渣与硫酸钠放入反应釜中，加入适量的水，搅拌均匀。

然后，将反应釜加热，控制温度在120-150摄氏度，持续反应一段时间。

在这个过程中，硫酸钠发生水解反应，生成硫酸和氢氧化钠，并与废渣中的氧化铝发生反应。

2.3 过滤和洗涤：经过水解焙烧后，废渣中的氢氧化钠溶解在水中，而氧化铝则固定在废渣中。

将反应混合物过滤，将固体废渣和液体分离开。

然后，对固体废渣进行多次的水洗，以去除其中的杂质。

2.4 煅烧和氧化：将洗涤干净的固体废渣放入炉中进行煅烧和氧化处理。

首先，将固体废渣进行预热，控制温度在200-350摄氏度，去除其中的水分。

硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论


分别为６２９Ｋ、７６６Ｋ、１３２５Ｋ、５６６Ｋ和１０５０Ｋ，所以最
可能发生的焙烧反应为反应（４）。
由硫酸铝铵差热一失重曲线（图１）可以看出硫
酸铝铵热分解分为四个阶段。
……’。 ２ 硫～酸一～铝一铵“热…。分解…’ 原１ 理及热力学分。析…
图１硫酸铝铵ＴＧ—ＤＴＡ曲线
通过对失重曲线数据分析，第一段分解应为脱
１０５Ｔ一１—４８．４５Ｔ＋７６２８９
（１２）
△｝攻７），Ｔ＝１２．０７Ｔ一３０ Ｘ １０—３ Ｔ２＋３．５２１×
１０５Ｔ一１＋７６２８９
（１３）
△Ｇ｛８）．Ｔ＝１９５．３１ＴｌｎＴ一１７１．５４ Ｘ １０—３ Ｔ２＋３８．
６６ Ｘ １０５Ｔ～一１２７６．０８Ｔ＋１４３６８７
（１４）
△｝攻８）。Ｔ＝一１９５．３１ Ｔ＋１７１．５４ Ｘ １０—３ Ｔ２—７７．３２
△Ｇ｛ｚ）。Ｔ＝３×△Ｇ｛６），丁一△Ｇ｛９）。Ｔ
万方数据
２００９年第９期
李来时．刘瑛瑛：硫酸铵粉 煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论
１３ ·
·
２—２１０．７。５Ｔ—１１ｎ．Ｔ＋３０６．．１×１０ｑ丐：二
２８．１７ Ｘ １０’Ｔ－１＋２７．４Ｔ＋７１１６６４
（１８）
△磁ｚ）．Ｔ＝３×△域６）。１’一△川９），Ｔ
（ＮＨ４一）一２Ｓ０４（ｓ）ｉ ２ＮＨ３（ｇ）＋Ｓ０３（ｇ）＋Ｈ２０（ｇ）（６）
收稿日期：２００９—０２—０９
ＮＨ４Ｉ－＇ＩＳ０４（１）＝ＮＨ３（ｇ）＋Ｓ０３（ｇ）＋Ｈ２０（ｇ）
（７）
２ＮＨ４烈（Ｓ０４）２ ｓ）＝Ａ１２（Ｓ０４）３（ｓ）＋（ＮＦｌ４）２Ｓ０４（ｓ）
（８）
Ａ１２（８０４）３（ｓ）＝Ａ１２０３（ｓ）＋３Ｓ０３（ｇ）
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hoff) 方程 :
d △HθT = △Cp d T
⑵
式中 △Cp 为生成物摩尔定压热容之和与反应物摩 尔定压热容之和的差值 ,即反应热容差
△Cp = 6 ( niCp ,i) 生成物 - 6 ( niCp ,i) 反应物
⑶
式中 ni 为参与反应物各物质中 i 物质的量 (系数) 。 物质摩尔定压热容 Cp 随温度变化的规律可近似地 用如下方程表示〔5〕:
Thermodynamics of alumina leached by sulf uric acid process
L I Lai - shi and L IU Ying - ying
( S henyang A l u m i ni n u m an d M agnesi u m Engi neeri n g an d Reseach I nstit ue , S henyang 110001 , Chi na)
(24)
△Gθ(15) , T = 106. 315 Tln T - 3. 83 ×10 - 2 T2 - 1. 54 ×
106 T - 1 - 826 T - 182162
(25)
反应 (16) 的标准反应热效应和标准吉布斯自由
能如下 : △Hθ(16) , T = - 62. 132 T + 1. 21 ×10 - 2 T2 - 2. 04 ×
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2009 年第 5 期 轻 金 属 · 21 ·
能如下 : △Hθ(14) , T = - 21. 381 T - 8. 6 ×10 - 3 T2 + 9. 16 ×
106 T - 1 - 9. 94 ×108 T - 2 - 98552
(22)
△Gθ(14) , T = 21. 381 Tln T + 8. 6 ×10 - 3 T2 + 4. 58 ×
106 T - 1 - 3. 31 ×108 T - 2 - 208. 3 T - 98552和标准吉布斯自由
能如下 : △Hθ(15) , T = - 106. 315 T + 3. 83 ×10 - 2 T2 - 3. 07 ×
106 T - 1 - 182163
Cp = A1 + A2 ×10 - 3 T + A3 ×105 T - 2 + A4 ×10 - 6 T2
+ A5 ×108 T - 3
⑷
方程 (4) 代入方程 (3) ,可得
△Cp = △A1 + △A2 ×10 - 3 T + △A3 ×105 T - 2
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
105 T - 1 - 4. 32 ×10 - 6 T3 + 93812
(26)
△Gθ(16) , T = 62. 132 Tln T - 1. 21 ×10 - 2 T2 - 1. 02 ×
105 T - 1 + 2. 16 ×10 - 6 T3 - 550. 6 T + 93812
(27)
反应 (17) 的标准反应热效应和标准吉布斯自由
H2 SO4 (L) = H2 SO4 (g)
(16)
H2 SO4 (l) = H2O (g) + SO3 (g)
(17)
本文涉及的热力学数据来自《实用无机物热力
学数据手册》(第二版) 。
经计算 ,反应 (12) 的标准反应热效应和标准吉
布斯自由能如下 : △Hθ(12) , T = - 118. 245 T - 8. 2 ×10 - 3 T2 + 1. 12 ×
A′6 =
Gθ298 298
+
5. 70
△A1
+
0. 149
△A2
+ 0.
56
△A3
+ 0. 015 △A4 + 0. 63 △A5 - 0. 00336A6
(11)
方程 (9) 为应用标准反应热效应计算标准反应
吉布斯自由能的结论式 。
2 硫酸浸出热力学
浓硫酸和含铝矿物中氧化物反应方程式如下 :
Al2O3 (s) + 3 H2 SO4 (l) = Al2 ( SO4 ) 3 ( s) + 3 H2O
引言
随着氧化铝工业的快速发展 ,铝土矿储量在迅 速减少 ,同时可开采矿石的品位也在降低 。有效利 用低品位铝土矿和非铝土矿铝资源成为氧化铝行业 的前沿课题 。用以作为备用原料的非铝土矿铝资源 主要有粘土 、高岭土 、煤矸石 、氧化铝选矿尾矿和电 厂废弃物粉煤灰等 ,其共同特点是硅含量高 ,铝硅比 低 。酸法在理论上能更有效的处理低铝硅比的铝资 源 ,使铝硅有效分离而产生较少的废弃物 。许多年 来 ,一直有研究者在进行酸法的研究〔1～4〕,但始终 没有得到工业应用 ,究其原因主要是 :酸法生产的固 有缺点限制了其工业应用 ,比如不宜处理高铁矿物 , 要求成本更高的耐酸设备等 ;现在工业生产还没有 到利用低铝硅比非铝土矿铝资源的程度 。但作为利 用低铝硅比矿物的技术储备 ,这一课题的理论和实 际应用研究仍具有重要意义 。本文从热力学的角度 分析了浓硫酸浸出氧化铝及硫酸铝分解的可行性 , 并通过实验室实验加以证实 。
能如下 : △Hθ(17) , T = - 69. 748 T + 4. 87 ×10 - 3 T2 - 10. 88 ×
105 T - 1 - 2. 57 ×10 - 6 T3 + 201351
(28)
△Gθ(17) , T = 69. 748 Tln T - 4. 88 ×10 - 3 T2 - 5. 44 ×
( g)
(12)
Fe2O3 (s) + 3 H2 SO4 (l) = Fe2 ( SO4 ) 3 ( s) + 3 H2O
( g)
(13)
FeO (s) + H2 SO4 (l) = FeSO4 (s) + H2O (g) (14) CaO (s) + H2 SO4 (l) = CaSO4 (s) + H2O (g) (15)
△GθΤ T =-
∫△TH2θTd T
△GθT = -
△A1 Tln T -
1 2
△A2 ×10 - 3 T2 -
1 2
△A3 ×
105 T - 1 -
1 6
△A4 ×10 - 6 T3 -
1 6
△A5 ×108 T - 2 +
A′6 T + A6
⑼
(8) 式中 A′6 为 Gibbs - Helmholtz 方程的积分
收稿日期 :2008 - 12 - 24
1 热力学计算方法〔5～7〕
应用标准反应热效应计算化学平衡基本上都是
使用 Gibbs - Helmholtz 方程 :
d
△GθT T
=-
△HθT T2
d
T
⑴
为了应用方程 ( 1) ,应先求取标准反应热效应 △HθT 与温度的关系式 ,这就要用基尔霍夫 ( Kirch2
106 T - 1 - 2. 63 ×10 - 5 T3 + 34872
(20)
△Gθ(13) , T = 208. 364 Tln T - 4. 7 ×10 - 3 T2 + 1. 32 ×
106 T - 1 + 1. 32 ×10 - 5 T3 - 1414. 5 T + 34872 (21)
反应 (14) 的标准反应热效应和标准吉布斯自由
105 T - 1 + 1. 28 ×10 - 6 T3 - 778. 4 T + 201351 (29)
反应 (12) ～ (15) 为常规的酸碱反应 ,经计算常 温下 , 其 △Gθ298 远远小于零 , 所以在本文反应温度
下 ,它们均有可能发生 。
按式 ( 27 ) 计 算 出 不 同 温 度 下 反 应 ( 16 ) △Gθ(18) , T ,回归分析出其二项式 :
⑺
将 (7) 式计算得到的 △Hθ298 和 T = 298 K 代入
(6) 式 ,可得该式中的积分常数
A6 = △Hθ298 - 298 △A1 + 44. 102 △A2 + 335. 57 △A3
- 8. 82 △A4 + 563. 03 △A5
⑻
将方程 (6) 代入方程 (1) ,积分 ,得
常数 ,若已知常温下标准反应热 △Hθ298 和标准反应
熵差 △Sθ298 ,则按
△Gθ298 = △Hθ298 - 298 △Sθ298
⑽
可得 常 温 下 该 反 应 的 标 准 吉 布 斯 自 由 能
△Gθ298 ,将此值和 T = 298 K 代入 (8) 式 ,可得到积分
常数 A′6 的值 :
2009 年第 5 期 轻 金 属 · 19 ·
硫酸浸出法提取氧化铝的热力学讨论
李来时 ,刘瑛瑛
(沈阳铝镁设计研究院 ,辽宁 沈阳 110001)
摘要 : 本文用热力学方法分析了硫酸浸出氧化铝和硫酸铝分解的可行性 ,计算得出硫酸浸出的温度和硫酸铝分解条 件 ,并通过实验加以验证 。 关键词 : 氧化铝 ;热力学 ;硫酸 ;硫酸铝 ;浸出 中图分类号 : TF803. 21 文献标识码 : A 文章编号 : 1002 - 1752 (2009) 05 - 19 - 4