高岭土和盐酸反应的控制步骤研究.pdfVIP

第2 1卷第1期 ( ) . 2 1№1 合 肥 工 业 大 学 学 报 自然科学版 V o l 1998年2月 JOU RN A L O F H EF E I U N IV ER S IT Y O F T ECHN OL O GY F eb. 1998 高岭土和盐酸反应的控制步骤研究 张兴法　　徐　超　　韩效钊　　许民才 摘要　高岭土和盐酸的反应过程由多个反应步骤串联而成。文章研究了盐酸用量和浓度、搅拌强度、 颗粒粒度、反应温度对A l O 浸出率的影响, 确定了反应过程中各控制步骤的操作区间。在此基础上可以 2 3 对该反应过程展开反应模型、化学动力学等一系列的研究工作。 关键词　高岭土; 盐酸; 控制步骤 中图分类号　TQ 0 13. 2 0　引　　言 高岭土中含有丰富的 2 3 , 通过酸浸提取其中的 2 3 是利用高岭土生产铝盐的关 A l O A l O 键工序。在常压条件下A l2O 3 的浸出率较低, 因此 目前开发利用高岭土的首要任务是通过 研究高岭土酸浸过程反应模型及其宏观动力学, 从理论上搞清楚影响A l2O 3 浸出率的各 种因素, 从而有效地调整操作条件, 提高浸出率。本文研究确定了高岭土和盐酸反应过程 各控制步骤的操作区间, 它是研究反应模型及其宏观动力学的基础工作。 1　反应步骤 高岭土结构较紧密, 反应只能在其表面上进行, 因此高岭土和盐酸的反应接近于收缩 ( ) 未反应芯模型 简称缩芯模型 。如图1所示, 高岭土和盐酸的反应按以下步骤进行。 ( 1) H C l 由液相主体扩散通过液膜到达颗粒外表面; (2) H C l 由颗粒外表面扩散通过固体外壳层到达未反应芯表面; (3) 和 在未反应芯表面上进行化学反应; H C l A l2O 3 (4) 反应产物扩散通过固体外壳层到达颗粒外表面; (5) 反应产物由颗粒外表面扩散通过液膜进入液相主体。 收稿 日期: ( ) 安徽省自然科学基金资助项 目 974 15005 第1期　　　　　　张兴法等: 高岭土和盐酸反应的控制步骤研究 5 1 ( ) ( ) ( ) 如果反应过程中没有形成固体外壳层, 则反应过程按步骤 1 、3 、5 进行。 2　实验部分 2. 1　实验原料 用安徽省淮北地区的高岭土, 其化学组成如下: SiO 2 50. 4 1% ; 2 3 34. 36% ; 2 3 0. 95% , 2 1. 12% , 烧失 A l O F e O T iO 量13. 16% 。该成份在我国的高岭土资源中具有代表性。 浸出剂为分析纯盐酸。 2. 2　实验方法 高岭土酸浸反应在带有搅拌器的反应器中进行。反 应器置于超级恒温槽的水浴中, 温度波动范围±0. 5 ℃。 待盐酸预热到所需温度后加入熟高岭土。反应完毕后取 出反应液采用 ED TA 容量法分析浸出的A l2O 3 , 并计算 图1　反应过程示意图 A l2O 3 的浸出率。 1. 液膜 2. 颗粒外表面 3. 固体外壳层