Na2OAl2O3H2O系平衡狀態(tài)圖課件

1、Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖平衡狀態(tài)圖定義：平衡狀態(tài)圖反映了物質在某些條件下達到平衡后所呈現(xiàn)的狀態(tài)(物態(tài)和相態(tài))，例如相圖、PH電位圖等都屬于平衡狀態(tài)圖。水的狀態(tài)。方法：學習圖中各點線面所代表的平衡。意義：通過平衡狀態(tài)圖，可以控制相應條件，使狀態(tài)點落入所需要的區(qū)域，以便得到我們想要的產(chǎn)物。第1頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖為了解氧化鋁在氫氧化鈉溶液中的溶解度與堿濃度和溫度的關系，及其平衡固相。研究Na2O- Al2O3- H2O三元系平衡狀態(tài)圖是非常重要的，是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的理論基礎。在一定溫度下的氧化鋁溶解度與苛性

2、堿濃度的關系用直角坐標圖來表示?？v坐標軸表示氧化鋁濃度，橫坐標軸表示氧化鈉濃度。過O點的任一直線都為等K線(即在此線上的任一點溶液的K值都相等， K等于直線斜率的1.645倍)。第2頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖各點、線、面表示的平衡30下的平衡狀態(tài)圖第3頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖第4頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖平衡點：T點：三水鋁石單相平衡點，S1；M點：一水鋁石單相平衡點，S2；E點：水合鋁酸鈉Na2OAl2O32.5 H2O單相平衡點，S3；H點：偏鋁酸鈉Na2OAl2O3單相平衡點，S4；D點：一水氫氧化鈉N

3、aOHH2O單相平衡點，S5；B點：L+S1+S3三相平衡點；C點： L+S3+S5三相平衡點；第5頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖平衡線：OB線：L+S1；三水鋁石在NaOH溶液中的等溫溶解度曲線。BC線： L+S3；水合鋁酸鈉在NaOH溶液中的等溫溶解度曲線。OEH直線：是K=1的等K線，該線以上不存在溶液。而ED線上及其右上方是屬于固體的區(qū)域，不含有液相存在。所以鋁酸鈉溶液只能存在于OED區(qū)域內。因此對氧化鋁生產(chǎn)來說，對OED區(qū)域的分析才有意義。第6頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖平衡區(qū)域：OBDO區(qū)域：是氧化鋁和含水鋁酸鈉的未飽和區(qū)，是鋁酸鈉

4、溶液區(qū)域，它有溶解這兩種物質的能力。當由狀態(tài)P點處未飽和鋁酸鈉溶液溶解一水鋁石時，成分點由PQ達飽和完成鋁土礦中氧化鋁的溶出。OBFO區(qū)域：L+S1兩相平衡區(qū)域，當鋁酸鈉溶液分解時，溶液中沒有S1，呈過飽和狀態(tài)，當由狀態(tài)G點處過飽和鋁酸鈉溶液分解析出三水鋁石時，成分點由GN達飽和完成鋁酸鈉溶液的分解。第7頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖教材重點內容復習：OB線段：該線上溶液的平衡固相是三水鋁石，是三水鋁石在NaOH溶液中的等溫溶解度曲線。它表明隨著溶液NaOH濃度的增加，三水鋁石在其中的溶解度越來越大。BC線段：該線上溶液的平衡固相是含水鋁酸鈉(Na2OAl2O32.5

5、H2O)，是含水鋁酸鈉在NaOH溶液中的等溫溶解度曲線。它表明含水鋁酸鈉在NaOH溶液中的溶解度隨溶液NaOH濃度的增加而降低。第8頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖直線OEH：是K=1的等K線，實踐證明，苛性比值等于1或小于1的鋁酸鈉溶液是不存在的，因此鋁酸鈉溶液的組成處于直線OE的下方。在30下E點和D點都是固相存在。因此在ED線上及其右上方是屬于固體的區(qū)域，不含有液相存在。所以鋁酸鈉溶液只能存在于OED區(qū)域內。因此對氧化鋁生產(chǎn)來說，對OED區(qū)域的分析才有意義。第9頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖I區(qū)(OBCDO)：是氧化鋁和含水鋁酸鈉的未飽和區(qū)，

6、它有溶解這兩種物質的能力。當其溶解三水鋁石 (氫氧化鋁)時，溶液的組成將沿著原溶液點與T點(如果是一水鋁石則是H點)的連線變化，直到連線與OB線的交點為止，即這時溶液已達到平衡濃度。原溶液組成點離OB線越遠，其未飽和程度越大，能夠溶解的氫氧化鋁數(shù)量越多。當其溶解固體鋁酸鈉時，溶液的組成則沿著原溶液組成點與E點(如果是無水鋁酸鈉則是H點)的連線變化，直到連線與BC線的交點為止。第10頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖區(qū)(OBFO)：區(qū)域內的溶液是氫氧化鋁過飽和的鋁酸鈉溶液，可以分解析出三水鋁石晶體。在分解過程中，溶液的組成沿原溶液組成點與T點的連線變化，直到與OB線的交點為止

7、，這時溶液達到平衡濃度，不再析出三水鋁石結晶。原溶液組成點離OB線越遠，其過飽和程度越大，能夠析出的三水鋁石數(shù)量越多。第11頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖從以上分析可知：氧化鋁在氫氧化鈉溶液中的溶解度隨氫氧化鈉的濃度增加而增加，但是當氫氧化鈉的濃度達到某一限度后，氧化鋁的溶解度反而隨著氫氧化鈉的濃度增加而下降，使氧化鋁在氫氧化鈉溶液中的溶解度曲線出現(xiàn)最高值。出現(xiàn)這種情況的原因是不同濃度的溶液所對應的平衡固相不同。在氧化鋁生產(chǎn)中，鋁酸鈉溶液的組成總是位于狀態(tài)圖的、區(qū)內。第12頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖實驗測定曲線溶解度等溫線不同溫度下的平衡狀態(tài)

8、圖第13頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖結論：（1）溶解度與堿濃度關系各個溫度下的溶解度等溫線包括兩個線段，這兩個線段的交點為該溫度下溶解度的最大點。它說明在所有溫度下，氧化鋁的溶解度都是隨著溶液中苛性堿濃度的增加而增大，但當苛性堿濃度超過某一限度后，氧化鋁的溶解度又隨苛性堿濃度的增加而降低。因此生產(chǎn)中需要合適的苛性堿濃度，以便鋁土礦中的氧化鋁能更大程度的溶解進溶液。第14頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖（2）溶解度與溫度關系隨溫度升高，等溫線升高且曲率逐漸減小，即曲線越來越直，兩個線段所構成的夾角也逐漸增大；溶解度的最大點向較高的氧化鈉濃度和氧化鋁濃度方向(右上方)推移。這樣就使溶液未飽和區(qū)越來越大。第15頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖（3）平衡固相曲線左側各等溫線上的平衡固相，在100以下為三水鋁石，在較高溫度時理論上的平衡固相是一水硬鋁石。曲線右側各等溫線上的平衡固相，在130以下為水合鋁酸鈉(Na2OAl2O32.5H2O)，130以上為無水鋁酸鈉(Na2OAl2O3) 。第16頁，共18頁。Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖第17頁，共18頁。Na2O-Al2O