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摘 要：有机物是铝酸钠溶液中的主要杂质，本文主要探讨铝酸钠溶液中有机物的来源；有机物对氧化铝生产的主要影响；有机物消除方法原理和主要措施。
关键词：铝酸钠溶液；有机物
【分类号】：TF821
1 前言
工业铝酸钠溶液中有机物的存在对其有很大的影响。有机物的存在对拜耳法生产带来一系列不利影响，例如：改变溶液的物理性质；影响晶种分解；使分解母液蒸发过程中析出的一水碳酸钠粒度变细等。本文主要探讨铝酸钠溶液中硫化物以及有机物的危害及其防治。
2 铝酸钠溶液中有机物来源
拜耳法铝酸钠溶液中的有机物主要来源于铝土矿的高压溶出。铝土矿中尤其是三水铝石型和一水软铝石矿中常常含有万分之几至千分之几的有机碳[1]，一水型铝土矿中有机物最大含量为0.005%～0.1%。
其次在氧化铝流程中添加的絮凝剂、润滑剂和防沫剂也是铝酸钠溶液中有机物的来源之一。简单地讲，工业铝酸钠溶液中的有机物由两部分组成，即有色有机物和无色有机物。有色有机物指的是腐植化合物，在拜耳法条件下，腐植酸在碱性介质中产生氧化过程，腐植酸逐渐变成较简单的化合物。实质上，溶液的色度即是对溶液有机物含量增加的反应。无色有机物指的是低分子不饱和酸的盐类，如草酸盐，蚁酸和醋酸盐，尤以草酸钠最多[2]。
3 有机物对氧化铝生产的主要影响
当溶液中有机物含量积累到一定程度后，将对拜耳法生产带来一系列不利影响，主要表现在以下方面：
1）改变溶液的物理性质。溶液中的有机物使溶液比重、粘度、沸点、比热均增加，界面张力减小。而碱液粘度的增大，加大泵的损耗，降低了经济效益。
2）影响晶种分解。许多研究以及拜耳法厂的生产实践表明，晶种分解是受有机物影响最为严重的工序。随着有机物浓度的增大，分解率逐渐减低，使氢氧化铝粒度变细易碎，在过滤特别是煅烧过程中易碎裂，分解浆液的粘度提高，不利于氢氧化铝的沉降、过滤和分级。
3）有机物使分解母液蒸发过程中析出的一水碳酸钠粒度变细。溶液中的有机物使蒸发浓缩分解母液析出的一水碳酸钠粒度变细，造成沉降和过滤分离困难，而且，有机物含量越高，这种危害越严重。
4）减少设备有效容积。溶液中的腐殖酸盐等高中分子有机物含量较高时，树脂质使铝酸钠溶液的表面张力减小，黏度增大，在输送和搅拌过程中浆液中往往产生大量泡沫而减少设备的有效容积。
5）影响溶出速度。像甘油、纤维素一类含有醇基的有机物能使石灰转变为活性和溶解度都较大的醇基钙，从而使一水硬铝石型铝土矿的溶出加速，而草酸钠、醋酸钠都使溶出速度减慢。
6）由于有机物与碱反应生成各种有机钠盐，造成碱的损失。
7）有机物还使赤泥分离过程特别是种分过程受到不良影响。成品氢氧化铝由于吸附了有机物，略带灰褐色，不适于作填料。由于草酸钠和氧化铝的共同析出，加速了种分槽、蒸发器、晶种槽、板式换热器内的结疤的生成速度，给设备清洗和维护带来麻烦，这主要是由于氢氧化铝分解率升高引发和草酸盐周期性地析出。研究表明，有机物杂质可使蒸发母液中的Na2OC浓度提高（有资料表明，工业溶液中的碳酸钠浓度一般比平衡浓度高出1.5%～2.0%），亦即使溶液中Na2C03过饱和，有机物含量越高，这一影响越明显[3]。
4 拜耳法生产过程中有机物排除方法的发展及现状
拜耳法溶液中有机碳水平的控制是氧化铝生产的重要方面，其中腐殖酸盐一般为包含20个以上碳原子的有机物虽然在铝酸钠溶液中溶解的有机物中它只占极少一部分，但其关系意义却最为重大，直接影响了工厂铝产品的经济效益。因此，研究铝土矿溶出过程中碳的行为，对探索拜耳法中有机物的去除方法具有十分重要的指导意义。
4.1 有机物氧化法
煅烧铝土矿，从源头上减少进入流程中的有机物含量，煅烧铝土矿可以直接破坏或分解其中的有机物，有机物分解为二氧化碳后排出，此种方法除有机物的效果非常明显。碱石灰烧结法就是在铝土矿中配入石灰、纯碱，在高温下烧结，得到铝酸钠的熟料，这种方法也能有效地除去有机物。但是，煅烧或烧结法的缺陷也很明显，需要消耗大量的热能，也对环境造成了污染。
4.2 洗涤法
1、将细氢氧化铝晶种采用氢氧化铝洗液一段洗涤，再用热水进行二次洗涤，得到的第二段洗液先加入液体碱，调高溶液的苛性比值至6以上，再加入石灰乳进行苛化反应，通过沉降槽分离苛化渣，可有效降低溶液中有机物的浓度，从而减少有机物对氧化铝拜耳法生产及产品质量造成的影响。
2、向拜耳法铝酸钠溶液中加入过氧酸盐脱除拜耳法铝酸钠溶液中的有机杂质，或者用含有过氧酸盐的溶液洗涤以拜耳法铝酸钠溶液为原料制备的物质，脱除拜耳法铝酸钠溶液中的有机杂质。
4.3 结晶法
结晶法就是对拜耳法溶液进行一些预处理，降低草酸钠在溶液中的溶解度，使草酸钠自发结晶，或者加入适当的晶种引发草酸钠结晶。
1、用一定量的氨水处理分解母液，有选择的使草酸钠和钒酸钠从铝酸钠溶液中结晶出来，而没有造成铝和氢氧化钠的损失。可以通加热等一些简单的方法对氨水进行回收利用。
2、采用活性炭吸附拜耳法溶液中的腐殖酸，从而使草酸钠能够结晶析出，通过固液分离，草酸钠随着活性炭一起分离出来，通过加热可以实现活性炭的再生。活性氧化铝和活性陶瓷也是很好的吸附剂。
3、将拜耳法溶液经过蒸发浓缩后，加入为碳酸钠、硫酸钠、草酸钠、铝酸钙、氧化铝焙烧窑灰中的一种或二种以上的混合物的结晶添加剂，再降温结晶，使其中的有机物随添加剂以及碳酸钠、硫酸钠的结晶析出，分离结晶物而净化铝酸钠溶液。
4、将分解母液蒸发浓缩，冷却，加入氢氧化铝作品种，使其中的草酸钠结晶析出，过滤，分离结晶物而去除铝酸钠溶液中草酸钠。通过此方法处理，使铝酸钠溶液中的草酸钠浓度下降，降低了草酸钠对生产过程的影响[2]。有利于拜耳法生产的顺利进行，效果显著，工艺简单，具有较好的工业应用前景。
4.4 沉淀法
1、向拜耳液中加入镁的化合物，形成胶状氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，这些沉淀通过物理吸附和化学吸附除去一些有机杂质。但是胶状氢氧化物沉淀难以形成，并且这些沉淀中含有铝，会造成铝的损失。
2、向拜耳液中加入钡的化合物，生成草酸钡和碳酸钡沉淀。但钡是一种较昂贵而且有毒的试剂，必须要回收和循环使用。只有让钡盐与氧化铝以摩尔比1.1：1混合后在1000℃以上煅烧才能回收，生成物BaAl2O4返回到浸出过程。煅烧过程要消耗大量的能量，且钡盐不可能完全转化为BaAl2O4。
4.5 离子交换法
用层状双氢氧化物膜处理拜耳液，膜中的氢氧根离子被释放到溶液中，而溶液中的有机物离子则嵌入膜中，这样就达到了去除有机物的目的。利用多孔强碱性阴离子交换剂在一个分解周期能从铝酸钠溶液中吸附20～30%的有机杂质，并且加快加深了分解过程。
5 结论
有机物一直是拜耳法流程里面令人头疼的问题，国内外都对其进行了大量的研究，但每一个方法都不是很理想，都存在各自的缺陷，实际应用效果不佳，因此除铝酸钠溶液中的有机物将是一个长期的课题。
参考文献
[1]杨重愚，轻金属冶金学[M]北京：冶金工业出版社，2002：35.
[2]杨巧芳，赵清杰，李晓萍.一种拜耳法溶液中有机物的净化方法：中国，200710099821.5[P]. 2007-10-24.
[3]陈文汨，胡玉波，吴海文，谭秋奇，龙旭，邹勇明，郭金权.一种去除工业铝酸钠溶液中草酸钠的方法：中国，200810073651.8[P]. 2008-11-12.
关键词：铝酸钠溶液；有机物
【分类号】：TF821
1 前言
工业铝酸钠溶液中有机物的存在对其有很大的影响。有机物的存在对拜耳法生产带来一系列不利影响，例如：改变溶液的物理性质；影响晶种分解；使分解母液蒸发过程中析出的一水碳酸钠粒度变细等。本文主要探讨铝酸钠溶液中硫化物以及有机物的危害及其防治。
2 铝酸钠溶液中有机物来源
拜耳法铝酸钠溶液中的有机物主要来源于铝土矿的高压溶出。铝土矿中尤其是三水铝石型和一水软铝石矿中常常含有万分之几至千分之几的有机碳[1]，一水型铝土矿中有机物最大含量为0.005%～0.1%。
其次在氧化铝流程中添加的絮凝剂、润滑剂和防沫剂也是铝酸钠溶液中有机物的来源之一。简单地讲，工业铝酸钠溶液中的有机物由两部分组成，即有色有机物和无色有机物。有色有机物指的是腐植化合物，在拜耳法条件下，腐植酸在碱性介质中产生氧化过程，腐植酸逐渐变成较简单的化合物。实质上，溶液的色度即是对溶液有机物含量增加的反应。无色有机物指的是低分子不饱和酸的盐类，如草酸盐，蚁酸和醋酸盐，尤以草酸钠最多[2]。
3 有机物对氧化铝生产的主要影响
当溶液中有机物含量积累到一定程度后，将对拜耳法生产带来一系列不利影响，主要表现在以下方面：
1）改变溶液的物理性质。溶液中的有机物使溶液比重、粘度、沸点、比热均增加，界面张力减小。而碱液粘度的增大，加大泵的损耗，降低了经济效益。
2）影响晶种分解。许多研究以及拜耳法厂的生产实践表明，晶种分解是受有机物影响最为严重的工序。随着有机物浓度的增大，分解率逐渐减低，使氢氧化铝粒度变细易碎，在过滤特别是煅烧过程中易碎裂，分解浆液的粘度提高，不利于氢氧化铝的沉降、过滤和分级。
3）有机物使分解母液蒸发过程中析出的一水碳酸钠粒度变细。溶液中的有机物使蒸发浓缩分解母液析出的一水碳酸钠粒度变细，造成沉降和过滤分离困难，而且，有机物含量越高，这种危害越严重。
4）减少设备有效容积。溶液中的腐殖酸盐等高中分子有机物含量较高时，树脂质使铝酸钠溶液的表面张力减小，黏度增大，在输送和搅拌过程中浆液中往往产生大量泡沫而减少设备的有效容积。
5）影响溶出速度。像甘油、纤维素一类含有醇基的有机物能使石灰转变为活性和溶解度都较大的醇基钙，从而使一水硬铝石型铝土矿的溶出加速，而草酸钠、醋酸钠都使溶出速度减慢。
6）由于有机物与碱反应生成各种有机钠盐，造成碱的损失。
7）有机物还使赤泥分离过程特别是种分过程受到不良影响。成品氢氧化铝由于吸附了有机物，略带灰褐色，不适于作填料。由于草酸钠和氧化铝的共同析出，加速了种分槽、蒸发器、晶种槽、板式换热器内的结疤的生成速度，给设备清洗和维护带来麻烦，这主要是由于氢氧化铝分解率升高引发和草酸盐周期性地析出。研究表明，有机物杂质可使蒸发母液中的Na2OC浓度提高（有资料表明，工业溶液中的碳酸钠浓度一般比平衡浓度高出1.5%～2.0%），亦即使溶液中Na2C03过饱和，有机物含量越高，这一影响越明显[3]。
4 拜耳法生产过程中有机物排除方法的发展及现状
拜耳法溶液中有机碳水平的控制是氧化铝生产的重要方面，其中腐殖酸盐一般为包含20个以上碳原子的有机物虽然在铝酸钠溶液中溶解的有机物中它只占极少一部分，但其关系意义却最为重大，直接影响了工厂铝产品的经济效益。因此，研究铝土矿溶出过程中碳的行为，对探索拜耳法中有机物的去除方法具有十分重要的指导意义。
4.1 有机物氧化法
煅烧铝土矿，从源头上减少进入流程中的有机物含量，煅烧铝土矿可以直接破坏或分解其中的有机物，有机物分解为二氧化碳后排出，此种方法除有机物的效果非常明显。碱石灰烧结法就是在铝土矿中配入石灰、纯碱，在高温下烧结，得到铝酸钠的熟料，这种方法也能有效地除去有机物。但是，煅烧或烧结法的缺陷也很明显，需要消耗大量的热能，也对环境造成了污染。
4.2 洗涤法
1、将细氢氧化铝晶种采用氢氧化铝洗液一段洗涤，再用热水进行二次洗涤，得到的第二段洗液先加入液体碱，调高溶液的苛性比值至6以上，再加入石灰乳进行苛化反应，通过沉降槽分离苛化渣，可有效降低溶液中有机物的浓度，从而减少有机物对氧化铝拜耳法生产及产品质量造成的影响。
2、向拜耳法铝酸钠溶液中加入过氧酸盐脱除拜耳法铝酸钠溶液中的有机杂质，或者用含有过氧酸盐的溶液洗涤以拜耳法铝酸钠溶液为原料制备的物质，脱除拜耳法铝酸钠溶液中的有机杂质。
4.3 结晶法
结晶法就是对拜耳法溶液进行一些预处理，降低草酸钠在溶液中的溶解度，使草酸钠自发结晶，或者加入适当的晶种引发草酸钠结晶。
1、用一定量的氨水处理分解母液，有选择的使草酸钠和钒酸钠从铝酸钠溶液中结晶出来，而没有造成铝和氢氧化钠的损失。可以通加热等一些简单的方法对氨水进行回收利用。
2、采用活性炭吸附拜耳法溶液中的腐殖酸，从而使草酸钠能够结晶析出，通过固液分离，草酸钠随着活性炭一起分离出来，通过加热可以实现活性炭的再生。活性氧化铝和活性陶瓷也是很好的吸附剂。
3、将拜耳法溶液经过蒸发浓缩后，加入为碳酸钠、硫酸钠、草酸钠、铝酸钙、氧化铝焙烧窑灰中的一种或二种以上的混合物的结晶添加剂，再降温结晶，使其中的有机物随添加剂以及碳酸钠、硫酸钠的结晶析出，分离结晶物而净化铝酸钠溶液。
4、将分解母液蒸发浓缩，冷却，加入氢氧化铝作品种，使其中的草酸钠结晶析出，过滤，分离结晶物而去除铝酸钠溶液中草酸钠。通过此方法处理，使铝酸钠溶液中的草酸钠浓度下降，降低了草酸钠对生产过程的影响[2]。有利于拜耳法生产的顺利进行，效果显著，工艺简单，具有较好的工业应用前景。
4.4 沉淀法
1、向拜耳液中加入镁的化合物，形成胶状氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，这些沉淀通过物理吸附和化学吸附除去一些有机杂质。但是胶状氢氧化物沉淀难以形成，并且这些沉淀中含有铝，会造成铝的损失。
2、向拜耳液中加入钡的化合物，生成草酸钡和碳酸钡沉淀。但钡是一种较昂贵而且有毒的试剂，必须要回收和循环使用。只有让钡盐与氧化铝以摩尔比1.1：1混合后在1000℃以上煅烧才能回收，生成物BaAl2O4返回到浸出过程。煅烧过程要消耗大量的能量，且钡盐不可能完全转化为BaAl2O4。
4.5 离子交换法
用层状双氢氧化物膜处理拜耳液，膜中的氢氧根离子被释放到溶液中，而溶液中的有机物离子则嵌入膜中，这样就达到了去除有机物的目的。利用多孔强碱性阴离子交换剂在一个分解周期能从铝酸钠溶液中吸附20～30%的有机杂质，并且加快加深了分解过程。
5 结论
有机物一直是拜耳法流程里面令人头疼的问题，国内外都对其进行了大量的研究，但每一个方法都不是很理想，都存在各自的缺陷，实际应用效果不佳，因此除铝酸钠溶液中的有机物将是一个长期的课题。
参考文献
[1]杨重愚，轻金属冶金学[M]北京：冶金工业出版社，2002：35.
[2]杨巧芳，赵清杰，李晓萍.一种拜耳法溶液中有机物的净化方法：中国，200710099821.5[P]. 2007-10-24.
[3]陈文汨，胡玉波，吴海文，谭秋奇，龙旭，邹勇明，郭金权.一种去除工业铝酸钠溶液中草酸钠的方法：中国，200810073651.8[P]. 2008-11-12.