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铝酸钠溶液分析摘要铝酸钠溶液是熟料经碱浸出或铝矿石直接经浓碱压煮浸出,使可溶性铝与赤泥、硅渣等杂质分离工艺过程中的溶液。
它包括调整液、溶出粗液、精液、分离液蒸发液、镓电解液洗滤液等类样品。
主要测定项目有全碱、氧化铝、碳酸钠、二氧化硅、三氧化二铁、硫酸根、二价硫、镓和五氧化二钒等。
关键词铝酸钠溶液;分析;测定项目原料组成:总碱度(NaO):160g/LAl2O3:88g/LNa2CO3:11g/L1 全碱和氧化铝的测定(中和法和EDTA滴定法)1.1 方法提要分取适量试样液加过量EDTA及过量盐酸,用氢氧化钠滴定过量的盐酸,计算全碱的含量,再以醋酸铅滴定过量的EDTA,计算氧化铝的含量。
其主要反应如下:铝与EDTA反应NaAl(OH)4+Na2H2Y= Na2Al(OH)Y+ NaOH+2H2O (1)碱与酸反应NaOH+HCl=NaCl+ H2O (2)Na2CO3+ 2HCl=2 NaCl+ H2O+CO2 (3)Na2S+ 2HCl=2NaCl+H2S (4)过量EDTA与碱反应PH=6—8Na2H2Y+ NaOH= Na3HY+ H2O (5)过量EDTA与铅盐反应Na2H2Y+Pb(AC)2= Na2PbY+HAC (6)滴定终点指示剂与铅盐反应Pb(AC)2+H6×O=H4Pb×O+2HAC (7)黄色紫红色1.2 试剂1)盐酸标准溶液0.1mol/L;2)氢氧化钠标准溶液0.1mol/L;3)EDTA标准溶液0.05mol/L;4)醋酸铅标准溶液0.05mol/L;5)混合指示剂1%酚酞及0.02%次甲基蓝酒精混合液;6)二甲酚橙指示剂1.0%水溶液;7)醋酸—醋酸钠缓冲液:PH=5.7。
分析手续:移取适量的试样于500ml的三角瓶中,加入过量的(按估计含Al2O3量计算)EDTA标准液,记下体积VE,再加过量的盐酸(按估计含NT量计算)记下体积V 酸,然后加沸水至体积约150ml,加热煮沸2min(含Na2CO3高的样品煮沸5min),取下加混合指示剂4~5滴,用氢氧化钠标准液滴定至蓝紫色即为终点。
学号XXXXXXXX大学毕业设计（论文）题目影响铝酸钠溶液分解的因素分析学院XX学院专业200X冶金技术学生姓名XXX指导教师刘XX职称高级讲师评阅教师职称时间200X年X月X日中州大学工程技术学院毕业论文任务书指导教师：刘XX 职称：高级讲师学生人数：XX人学生姓名（学号、专业）：XX（、冶金技术）毕业设计（论文）题目（来源、类型）影响铝酸钠溶液分解的的因素分析（B、Z）毕业论文工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法、成果形式，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）（纸张不够可加页）目标：通过文论的写作，掌握氧化铝生产中的影响铝酸钠溶液分解的主要因素，明了如何改善和控制这些因素提高氧化铝的产量和质量任务：通过多种方法并结合所学专业知识了解影响铝酸钠溶液分解的主要因素，掌握这些因素的利弊，并据此找出提高铝酸钠溶液分解的方式。
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途径：指导老师的帮助、图书馆、网络、氧化铝厂工人方法：类比法、叙述法、举例法、推理法成果形式：以论文的形式展示应掌握的原始资料：拜耳法氧化铝生产工艺流程、铝酸钠溶液分解工艺、影响铝酸钠溶液分解的各种因素因素、控制和改善这些因素的方法。
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参考资料：课本、图书馆藏书、轻冶杂质、网络资料。
设计技术要求：切合实际，量力而行，内容具体详实。
注意事项：叙述有条理，论据要具体，推理要严谨。
教研室审批意见：审批人签名：备注：（1）来源：A—教师拟订；B—学生建议；C—企业和社会征集；D—实习单位提供（2）类型：X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题中州大学工程技术学院毕业论文开题报告课题名称（来源、类型）：影响铝酸钠溶液分解的因素分析（B、Z）指导教师：刘XX 学生姓名：XX 学号：XXXXX 专业：冶金技术开题报告内容：（调研资料的准备，论文的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；小组内其他成员的分工；完成论文所具备的条件因素等。
农林经济管理专业论文（豆丁网@laoshutou）图３－１保留时间随流速变化趋势３．２．１．３柱温的选择分别调节柱温为２５℃、２８℃、３０℃、３３℃、３６℃、３８℃，以平果铝厂蒸发原液供试品溶液进样，考察色谱峰保留时间与柱温的关系，同时观察柱压与柱温的关系。
根据离子色谱理论，离子交换过程为吸热时，保留时间随温度的增加而增加，但同时会引起柱压降低。
另外，柱温的增加可以降低流动相的粘度和提高传质效率，并且能提高待测离子的检测灵敏度。
由图３－２可见，随着柱温升高，各组分保留时间也增加，且温度的改变基本不影响同类型离子之间的分离度。
在３０＂Ｃ下，各色谱峰已经能分离较完全，峰形较好，综合考虑选择３０℃作为工作柱温。
以柱温为横坐标，柱压为纵坐标绘制柱压随柱温变化关系图（见图３—３）。
Ｃｏｎｃｅｎ”ａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｈａｎｏｉ‘％）图４－４甲醇百分比对保留时间的影响由图４．４可见，随着流动相中甲醇含量的增加，各有机酸的保留时间减小，这是由于甲醇的加入改变了有机酸在固定相和流动相的分配系数，减弱了有机酸与固定相的作用，使有机酸在流动相中的浓度增加，从而缩短了保留时间。
且碳链长度较长的有机酸，留存时间减小幅度较大，分离度随之改变。
当流动相中含有１２％和１２．５％甲醇时，峰５和峰６已经接近重合。
当甲醇浓度低于１１％时，流动相洗脱能力不足，未能将峰ｌ和峰２分开。
且流动相含ｌｌ％甲醇所得各峰分离度比含１１．５％甲醇高，故选择甲醇浓度为１１％。
４．３．２．４流动相ｐＨ值对分离的影响色谱分析中，希望被分析的物质在流动相中以一种形式存在，半峰宽小，峰形对称。
如果用ＲＰ．ＨＰＬＣ对有机酸进行定量测定，需使酸性物质以一种形式存在。
但流动相中水的比例很高，极性大，常发生酸的电离。
例如：乙酸在水溶液中以ＨＡｃ和Ａｃ。
两种形式存在，在柱上被流动相带动而向前移动，Ａｃ和ＨＡｃ因极性不同而分离。
流动相不断冲洗，使谱带Ａｃ。
区和谱带ＨＡｃ区在柱中的位置发生变化，因此原来的平衡被打破，Ａｃ＇和ＨＡｃ再次建立新的平衡，使得Ａｃ‘区不是单纯的Ａ．ｃ－，ＨＡｃ区亦不是单纯的ＨＡｃ，导致色谱峰拖尾。
第五章铝酸钠溶液的分析第一节铝酸钠浆液概述铝酸钠浆液是氧化铝生产过程中重要的中间产物。
了解铝酸钠浆液的组成和含量，对正确管理氧化铝生产有着重要意义。
氧化铝生产过程中的铝酸钠浆液主要有如下几种：烧结法溶出后含硅钙渣的铝酸钠浆液，分解过程中含氢氧化铝的铝酸钠浆液。
另外，还有经过沉降分离过滤后含少量悬浮物的铝酸钠溶液。
对铝酸钠浆液进行下列测定：液固比、固体含量、细度、浮游物和比重等物理性质，以及全碱、氧化铝、苛性钠、碳酸钠、二氧化硅、氧化铁、硫酸根、氧化镓、有机物等化学成分。
对各种浆液中的液固比及固体含量进行测定，可以了解矿浆配料的情况；硅钙渣浆液的过滤沉降性能以及种子分解过程中氢氧化铝种子添加量等。
细度的测定是为了控制矿浆中矿石磨细的程度，以及控制烧结系统中溶出熟料中氧化铝溶出率和使硅钙渣较易沉降分离。
铝酸钠精液中的悬浮物是铝硅酸钠细小颗粒，精液中有过多的悬浮物存在时会随铝酸钠溶液的分解而进入氢氧化铝中，从而使产品质量变坏。
因此，必须控制精液中悬浮物的含量。
氧化铝生产中把铝酸钠溶液中的碱分为三种形式：全碱（Na2O T）、碳酸碱（Na2O C）和苛性碱（Na2O K）。
它们主要以钠盐形式存在，此外尚有部分以钾盐形式存在。
在分析过程中均以氧化钠形式报出结果。
在铝酸钠溶液中苛性碱是指未化合的NaOH、铝酸钠[NaOH·Al(OH)3]、硅酸钠（Na 2SiO 3）等，以Na 2O k 表示；以Na 2CO 3形式存在的碱叫做碳酸碱，以Na 2O C 表示；上述二种状态的碱的总和则称为全碱，以Na 2O T 表示。
氧化铝生产中铝酸钠溶液成份浓度用每升铝酸钠溶液中所含该成份的克数来表示。
铝酸钠溶液的一个重要特性函数是苛性比值（ak ），计算公式为：1.645k N ak Ao=⨯ 式中：N k ，A 0 — 分别为铝酸钠溶液中Na 2O k 和Al 2O 3的浓度，克/升1.645 — Al 2O 3与Na 2O 分子量的比值，即102/62苛性比值为1.0的铝酸钠溶液瞬间即分解，ak=1.193的溶液制成后经过几个小时即开始分解，ak=1.4～1.8的铝酸钠溶液在生产条件下相当稳定，ak=3.0以上的铝酸钠溶液经过很长时间都不会分解。
氧化铝生产过程中各个工序的苛性比值的变化范围为1.1～3.5，苛性比值等于1或小于1的铝酸钠溶液是不存在的。
在烧结法中要求保持一定浓度的碳酸碱，碳酸碱含量过低时对硅钙渣的沉降带来不利的后果，但碳酸碱的含量过高，它能与硅酸钙反应，生成碳酸钙和硅酸钠。
而硅酸钠进一步与铝酸钠反应生产铝硅酸钠溶液造成溶液中氧化铝的损失。
在这里先对生产中一些技术指标的概念加以简要说明。
固体含量表示在1L 浆液中所含固体重量的克数（g/L ）。
液固比表示浆液中液体重量与固体重量之比，即液/固，L/S 。
细度采用不同筛号，将烘干的固体粒子过筛后，筛后残留与固体总重之比，以百分数表示。
浮游物表示1L铝酸钠溶液中所含悬浮物的克数（g/L）。
水分或含水率表示浆液的水分或滤饼中含有水分的多少，用百分数表示（%）。
碱液比重：指在一定温度下一定体积的铝酸钠溶液的重量。
数值与密度相同（g/cm3）。
苛性比（αK）：是指铝酸钠溶液中所含的苛性碱（Na2O K）与氧化铝（Al2O3）的分子比值。
氧化铝生产中各工序苛性比的变化范围较大。
苛性化系数的升高使铝酸钠溶液的稳定性增加。
硅量指数：是指溶液中氧化铝与二氧化硅的重量比值。
铝酸钠溶液中二氧化硅的存在对铝酸钠溶液起着稳定的作用，烧结法溶出液中由于含有较高的二氧化硅增加了溶液的稳定性，所以可以采用低的苛性比系数。
但是在氢氧化铝分解过程中，二氧化硅随着氢氧化铝的生成，而部分的析出，影响氢氧化铝的质量，所以必须根据需要确定硅量指数范围。
种分分解率：种分分解率表示溶液中氧化铝析出量与原来溶液中氧化铝含量的比例。
(铝酸钠溶液种子搅拌分解，是在一定的条件下进行的。
如将溶液降温，加晶种和搅拌等，将铝酸钠水解使氢氧化铝从溶液中分解出来。
)考虑到溶液浓度的变化，通常用苛性比计算。
ηAl2O3%=(αK母-αK原)×100/αK母式中：ηAl2O3%—种分分解率；αK母—分解后溶液的苛性化系数；αK原—分解前溶液的苛性化系数。
碳分分解率：在碳分分解过程中要求最大限度地把杂质二氧化硅留在溶液中，同时要最大限度地把溶液中氧化铝分解出来。
在保证产品质量的情况下，由生产实践来确定不同硅量指数的溶液可以达到的最高限度的氧化铝碳分分解率。
例如：碳分分解率的计算与种分分解率一样，是用被分解析出的氧化铝与原始铝酸钠溶液中氧化铝的重量比值来表示。
在分解过程中液体发生浓缩。
根据分解前后全碱的比值表示溶液浓缩的情况，并在计算过程中加以修正。
ηAl2O3%=[Al2O3原-Al2O3出×(Na2O T原/Na2O T出)]×100/Al2O3原=[1-Al2O3出×Na2O T原/(Na2O T出×Al2O3原)]×100式中：Al2O3原、Al2O3出—分解前后溶出液中氧化铝的浓度，g/L；Na2O T原/Na2O T出—分解前后溶出液中全碱的比值又称浓缩比；ηAl2O3%—碳分分解率。
在碳分分解的过程中，由于原始溶液的硅量指数决定了溶液氧化铝最大限度的分解范围。
因此首先需要测定原始溶液中的全碱和氧化铝的含量，当碳分分解率达到规定的范围就停止分解，完成生产控制的目的。
进行铝酸钠溶液中各成分的测定时，使用的铝酸钠溶液，必须经过过滤或经过沉降后的上层清夜。
7、铬天青S比色法测定氧化铝7.1 方法原理取适量试液调节酸度至PH=6，使铝与铬天青S生产紫红色络合物：Al3++2CAS→Al（CAS）3,用分光光度计在545nm处比色测定。
本方法适用于低铝浓度的测定。
7.2 试剂7.2.1 六次甲基四胺缓冲液：称取六次甲基四胺100g,加水溶解后，加1+1盐酸10mL，移入500mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。
此溶液PH=6.0。
7.2.2 抗坏血酸：0.4%（用时现配）。
7.2.3 0.1%铬天青S：称取铬天青S1.00g于烧杯中，加少许水溶解移至100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
保质期1个月。
7.3 标准曲线的绘制准确吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL氧化铝标液（10ug/mL）于一组100mL容量瓶中，加水至50mL左右，分别加抗坏血酸5mL ，摇匀，准确加入铬天青S 显色液4.00mL 摇匀，加六次甲基四胺缓冲液5 mL 摇匀，加去离子水稀释至刻度，摇匀，用1cm 比色皿于分光光度计545nm 处测其吸光度，建立工作曲线。
7.4 测定步骤7.4.1 准确吸取5.00ml 溶液于100mL 容量瓶中，加水至50mL 左右，加抗坏血酸5mL ，摇匀，准确加入铬天青S 显色液4.00mL 摇匀，加六次甲基四胺缓冲液5 mL 摇匀，加去离子水稀释至刻度摇匀，用1cm 比色皿于分光光度计545nm 处测其吸光度。
同时做空白试样。
7.4.2 计算：123()(/)10001000a C A Ao Al O g L V ⨯-⨯=⨯⨯ 式中：C—氧化铝标液的浓度，ug/mL ；A—试样的吸光度；A 0—空白的吸光度；a—曲线的斜率；V—试样的吸取体积，mL 。
7.4.3 注意事项试剂加入时严格按顺序加入，并且每加入一种试剂必须充分摇匀。
7.5 固体试样的测定7.5.1 称取烘干、磨细、混匀的试样0.2500g 于30mL 银坩埚中，加3g 固体氢氧化钠，在750C°下熔融18分钟，取出，用热去离子水洗入已加有40毫升1:1盐酸和50毫升去离子水的250毫升容量瓶中，定容，摇匀。
7.5.2 分取上述制备液10ml于100mL容量瓶中，加水至50mL 左右，以下操作同上。
第三节苛性碱的分析1、方法提要加入氯化钡使有干扰的阴离子（CO32－、PO43－、SO42－等）生成沉淀，加入水杨酸钠掩蔽铝，以绿光—酚酞作指示剂，用盐酸标准液滴定铝酸钠溶液中的苛性碱。
2、试剂2.1 盐酸标准溶液：0.3226mol/L。
2.2 氯化钡：5%水溶液。
2.3 水杨酸钠：10%溶液。
2.4 绿光酚酞指示剂：2+1。
3、测定步骤3.1 在500mL的锥形瓶中，加入50mL氯化钡溶液（若碳碱低于20g/L时加入30mL），加入水杨酸钠溶液5mL（若氧化铝浓度过高时加入10mL）3.2 加入6滴绿光—酚酞；3.3 将铝酸钠溶液搅拌均匀，倒入到准备好的滤纸上进行过滤，用开始部分滤液（不得低于5ml）润洗接液瓶内壁后弃去。
（对于浮游物很低的样品可直接吸取上层清液）；3.4 用试液润洗移液管1次，移取滤液5.00ml （低浓度的样品移取10.00mL ）于100容量瓶中，用去离子水冲洗吸管内壁，用水稀释至刻度,摇匀；3.5 移取10.00ml 稀释后的试液于上述500ml 锥形瓶中；3.6 以点滴成线的速度，用0.3226mol/L 盐酸标准溶液滴定至亮绿色即为终点，记下体积V1；3.7 分析结果计算：Na 2O （g/L ）=10.32260.03110002V V ⨯⨯⨯ 简化为：V1×20式中：V―取试样相当于原液体积，mL ；V 1―消耗盐酸标准液的体积，mL ；0.3226―盐酸标准液的摩尔浓度；0.031―1/2氧化钠的毫摩尔质量；V2―所分取的试样体积相当于原液的毫升数。
()2()()ml V ml ml =⨯取原样溶液分析取样体积冲稀体积4、方法说明4.1 铝酸钠溶液中的苛性碱是指溶液中未化合的氢氧化钠（NaOH ）、铝酸钠[NaOH·Al(OH)3]、硅酸钠（Na 2SiO 3）等。
往待测溶液中加入氯化钡时，溶液的碳酸钠、硫酸钠及磷酸钠发生下列反应：CO 32-＋Ba 2＋＝BaCO 3↓SO42-＋Ba2+＝BaSO4↓2PO43－＋3Ba2＋＝Ba3(PO4)2↓用0.3226M盐酸进行滴定时溶液中的苛性碱有下列反应：NaOH+HCl→NaCl+H2ONaAlO2+HCl+H2O→NaCl+Al(OH)3↓4.2 测定苛性碱时应加入酚酞—绿光指示剂。
酚酞是作为中和反应的酸碱指示剂，当反应到达等当点PH=8.2时酚酞由红色变为无色指示终点到达。
从上述反应式中可见，在滴定过程中有碳酸钡的白色沉淀存在，同时随着中和反应的进行又有Al(OH)3白色沉淀产生，这些沉淀都会使终点颜色变化不敏锐，为了使终点颜色变化便于观察，使用酚酞—绿光指示剂。
酚酞—绿光指示剂是由二甲基黄指示剂与次甲基蓝染料加一定比例的乙醇混合而成。
它改善终点的变化过程是：次甲基蓝在酸碱滴定中颜色不变，为蓝色；二甲基黄指示剂在滴定到等当点附近时，由于一滴酸的加入引起PH值由9.7变化到4.3的范围就变为黄色，二者组成绿色。
