Modern Physicochemical Equilibrium Description in Na2O–Al2O3–H2O System and Its Analogues

Abstract

Равновесные и неравновесные состояния систем Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O и K 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O имеют определяющее значение для установления ключевых технологических показателей глиноземного производства и их оптимизации. Обоснована необходимость систематизации и статистической обработки данных о равновесии в указанных системах для создания достоверной базы их физико-химического состояния, анализа и математического моделирования фазовых равновесий вследствие заметного расхождения экспериментальных результатов и термодинамических расчетов по материалам отдельных исследователей. Выявлена тенденция к уменьшению степени гидратации твердых алюминатов натрия с ростом температуры и переходом систем из области устойчивого состояния гиббсита к равновесию с бемитом. Приведены аппроксимирующие функции, позволяющие с высокими показателями достоверности описать изотермы равновесия в технологически значимой области концентраций систем Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O и K 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O. Упрощение аппроксимирующей функции возможно путем деления изотерм равновесия на два участка с интервалами содержания щелочного реагента 0-0,25 и 0,25-0,4 моль/100 г раствора. Выявлены закономерности в ходе изотерм растворимости для систем Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O и K 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O, которые имеют удовлетворительное объяснение с позиций изменения ионного состава алюминатных растворов в зависимости от их концентрации и температуры, а также вследствие различий, связанных с гидратацией катиона щелочного металла, что имеет принципиальное значение для термодинамического моделирования рассмотренных равновесий.Ключевые слова: системы глиноземного производства; алюминатные растворы; гиббсит; бемит; ионный состав; изотермы равновесия; анализ; математическое моделирование Благодарность. Работа проведена при финансовой поддержке Российского научного фонда по Соглашению № 18-19-00577 от 26.04.2018 о предоставлении гранта на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований. Как цитировать эту статью: Сизяков В.М. Современное физико-химическое описание равновесий в системе Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O и ее аналогах / В.М.

Modelling of Red-Mud Particle-Solid Distribution in the Feeder Cup of a Thickener Using the Combined CFD-DPM Approach

“…On the one hand, the possible mechanisms for particle collisions are extremely complex themselves, including the differential settling of particles and Brownian motion [26,27]. On the other hand, they are significantly influenced by the properties of the initial solids (e.g., the primary particle-size distribution [28] and the spatial structure of the particles) and flow-field characteristics (e.g., the turbulence dissipation rate [29,30], shear rate, slurry viscosity [31], and solids concentration [32][33][34]. In addition, the flocculation kinetics are significantly influenced by the flocculant addition strategy (e.g., the type of flocculant, the location of addition and dosing), the feed cup design, and dosing operations [35,36].…”

Cost-Effective and Eco-Friendly Extraction of Alumina Based on Kaolin Ore Using Thermo-Chemically Activated Lime-Sinter Process

“…The sintering method has been applied in the industrial scale and can be further classified into the lime-sinter process, lime-soda sinter process, and soda-sinter process according to the sintering mediums [19][20][21]. Aluminosilicate ores can be processed using the lime-sinter process which consists of the following successive steps: 1) Mixing the ground aluminosilicate and calcium carbonate ores in suitable stoichiometric at a suitable temperature result in the sinter mixture consisting of dicalcium silicate (2CaO•SiO2) and calcium aluminate compounds (12CaO•7Al2O3, CaO•Al2O3); (2) Alkaline leaching the produced sinter with dilute Na2CO3 solution to dissolve alumina in the form of sodium aluminate (2NaAlO2) and all silica was nearly left undissolved in addition to lime and any other materials present in the sinter; (3) Carbonization of the sodium aluminate solution with CO2 to precipitate alumina as alumina trihydrate (gibbsite) and producing the sodium carbonate solution, which can be further recycled in the leaching process or for the production of sodium carbonate powder and (4) Calcining the precipitated gibbsite at 1350°C to produce αAl2O3 phase [22][23][24][25][26].…”

Indicators and regularities of hydrolytic decomposition of metastable aluminate solutions in the Na2O – K2O – Al2O3 – H2O system

“…At the same time, new deposits of urtite rocks and nepheline ores, as well as ultrapotassium rischorritic and synnyritic rocks confined to the Khibiny mountain massif, deposits of Eastern Siberia and the Far East region come to the fore [18][19][20][21][22][23]. In this regard, fundamental ideas about the ionic nature and properties of the key physical and chemical Na 2 O -K 2 K O -Al 2 O 3 -H 2 O system, which determines the performance of leading technological processes of alumina production, yield and quality of the final product against the background of limited information about this technically significant system, are of particular importance [24][25][26][27][28][29]. The purpose of the study is to determine the indicators and to establish regularities of decomposition of aluminate solutions in the Na 2 O -K 2 O -Al 2 O 3 -H 2 O system and their assessment from a perspective of modern concepts of the structure of aluminate solutions and the processes of mass crystallization from solutions during chemical interaction.…”