黎氏琼春等：一水硬铝石矿一氢氧化钠体系微波焙烧相变规律 191 失，没有新的物相形成.熟料中的铝以A山203、NaAlO2、 升高至400℃，体系中的高岭石、白云母和一水硬铝石 NaL.sAl.sSi4s0,和霞石KNa（AlSi0,）.物相存在. 继续与氢氧化钠反应成铝酸钠、铝硅酸盐 与常规加热比较发现，微波加热促进体系中 1.75Al,Si203(0H)4+9.5Na0H= NaOH快速并充分的与一水硬铝石矿中一水硬铝石、 2Na1.sAl1.75Sia.2s04+3Na2Si03+8.25H20, 高岭石和白云母反应，因此微波加热生成NaAlO,所需 KAISi,Os +4NaOH =KAISiO+2Na2 SiO,+2H20, 要的温度比相同条件下的常规加热低了200℃左右 AlOOH NaOH=NaAlO,+H,O. 600℃ 当温度升到500℃，铝主要以铝硅酸盐的两种物 44 相(Na1.5Al1 Sis0,和Na15Al1.5Sias0,）和铝酸钠 NaAlO,存在.钾霞石KAISiO,在碱性条件下转换成霞 L447954 4 500T 石KNaA山Si,016·焙烧产物中一水硬铝石的峰强度变 弱，NaOH物相消失，并出现AL,0,新物相.这说明体 11h111111 400℃ 系中发生一水硬铝石脱水生成A山，O,物相的新反应. 体系主要发生的反应： 11} 300℃ 2A100H=Al203+H20. 当温度升到600℃，熟料中A1O0H物相完全消 132 北4 原料 失，没有新的物相形成.熟料中铝主要以Na1sA山1.5 10 20 30 40 50 60 708090 Sis0、NaAI02和Na.5Al5Sias04三种易溶于水的 20) 物相存在，其中Na15Al5Si。s0,物相为主.这结果 1一一水硬铝石A00H:2一高龄石ALSi20,(0H)4:3一白云母 对后续的溶出过程是有利 KAISis A01o(0H)2:4一锐钛矿TiO2:5一铝酸钠NaA1O2:6一硅 酸铝钠NaA1Si04:7一微斜长石KAlSi,0g:8一硅酸钠Na2Si,0,: 49266… 5655 600℃ 9一铝硅酸钠Na1.5A山.5Si4504:*一霞石KNa(ASi04)4: 95 500℃ △一刚玉A1203 .46。M4..4666.5565, 图7氢氧化钠添加量为14mL、不同温度下培烧产物和原料的X 400℃ 射线衍射谱 55 Fig.7 XRD patters of the raw bauxite and roasted samples with 96661h651山 14 mL NaOH at different roasting temperatures 6661l661L 300℃ (3)氢氧化钠添加量为碱比为1.当温度为 111 300℃，与原料对比发现，焙烧产物中一水硬铝石的峰 原料 323划 强度大幅度减少，高岭石和白云母峰变得很弱.熟料 10 20 304050 60 7080 90 中出现大量的铝酸钠NaAO2和铝硅酸钠Na1sAl1- 20) Sias0,物相.此外，还生成微斜长石KAISi,O。、 1一一水硬铝石A00H:2一高龄石A山，Si20,(0H)4:3一白云母 Na,SiO3、Na,CO,新物相和没完全反应的NaOH物相. KAISiAL0o(0H)2:4一锐钛矿Ti02:5一铝酸钠NaA02:6一铝 因此，在300℃，体系中发生的反应包括高岭石、白云 硅酸钠Na1.95A山1.9Sias04:7一微斜长石KASi,0g:8一硅酸钠 母和一水硬铝石与氢氧化钠反应生成铝酸钠、铝硅酸 Na2Si0,:9一氢氧化钠Na(OH:幸一碳酸钠Na2C0,:+一钾霞 盐.由于氢氧化钠添加量多，一部分NaOH与空气中 石KASi04:△一刚玉A山，0g:●一铝硅酸钠Na1.5A山.5Sia5 二氧化碳反应 04:◆一霞石KNa3Al4Si406 1.95Al2Si,0,(0H),+11.5Na0H= 图8氢氧化钠添加量为碱比等于1、在不同温度下培烧产物和 2Na.5Al1.5Sia.s04+3.8Na2Si03+9.65H20, 原料的X射线衍射图 Fig.8 XRD pattems of the raw bauxite and roasted samples with N/ KAl2Si,AlO1o (OH)2 +2NaOH= (A +F)=1 at different roasting temperatures KAISiOs +2NaAlO2 +2H20, AlOOH +NaOH =NaA1O2 +H,0, 总的来说，与常规加热相比，当碱比为1时，微波加 2NaOH +CO,=Na,CO,+H,O. 热与常规加热得出焙烧产物的物相结构基本相似.不 温度升到400℃时，NaA102和Na1.5A山1.5Sias04 同点在于：微波快速加热导致生料浆中NaOH充分与铝 的峰强度增大，没完全反应的NaOH物相的峰强度变 土矿中含铝的物质反应，生成的铝酸钠、铝硅酸钠的峰 弱.焙烧产物中出现铝硅酸盐的另外一种形态 强度更强：而常规加热中的氢氧化钠很大一部分已经跟 Na1.5Al1.5Sia.s0,和钾霞石KAISiO4物相.这说明温度 空气中的二氧化碳反应，导致碱的反应活性降低黎氏琼春等: 一水硬铝石矿--氢氧化钠体系微波焙烧相变规律 失，没有新的物相形成． 熟料中的铝以 Al2O3、NaAlO2、 Na1. 55Al1. 55 Si0. 45O4 和霞石 KNa3 ( AlSiO4 ) 4 物相存在． 与 常 规 加 热 比 较 发 现，微 波 加 热 促 进 体 系 中 NaOH 快速并充分的与一水硬铝石矿中一水硬铝石、 高岭石和白云母反应，因此微波加热生成 NaAlO2 所需 要的温度比相同条件下的常规加热低了 200 ℃左右． 1—一水硬铝石 AlOOH; 2—高岭石 Al2 Si2O5 ( OH) 4 ; 3—白云母 KAlSi3AlO10 ( OH) 2 ; 4—锐钛矿 TiO2 ; 5—铝酸钠 NaAlO2 ; 6—硅 酸铝钠 NaAlSiO4 ; 7—微斜长石 KAlSi3O8 ; 8—硅酸钠 Na2 Si2O5 ; 9—铝硅 酸 钠 Na1. 55 Al1. 55 Si0. 45 O4 ; * —霞石 KNa3 ( AlSiO4 ) 4 ; Δ—刚玉 Al2O3 图 7 氢氧化钠添加量为14 mL、不同温度下焙烧产物和原料的 X 射线衍射谱 Fig． 7 XＲD patterns of the raw bauxite and roasted samples with 14 mL NaOH at different roasting temperatures ( 3) 氢 氧 化 钠 添 加 量 为 碱 比 为 1． 当 温 度 为 300 ℃，与原料对比发现，焙烧产物中一水硬铝石的峰 强度大幅度减少，高岭石和白云母峰变得很弱． 熟料 中出现大量的铝酸钠 NaAlO2 和铝硅酸钠 Na1. 95 Al1. 95- Si0. 05 O4 物 相． 此 外，还 生 成 微 斜 长 石 KAlSi3O8、 Na2 SiO3、Na2CO3 新物相和没完全反应的 NaOH 物相． 因此，在 300 ℃，体系中发生的反应包括高岭石、白云 母和一水硬铝石与氢氧化钠反应生成铝酸钠、铝硅酸 盐． 由于氢氧化钠添加量多，一部分 NaOH 与空气中 二氧化碳反应． 1. 95Al2 Si2O5 ( OH) 4 + 11. 5NaOH  2Na1. 95Al1. 95 Si0. 05O4 + 3. 8Na2 SiO3 + 9. 65H2O， KAl2 Si3AlO10 ( OH) 2 + 2NaOH  KAlSi3O8 + 2NaAlO2 + 2H2O， AlOOH + NaOH NaAlO  2 + H2O， 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O． 温度升到 400 ℃ 时，NaAlO2 和 Na1. 95 Al1. 95 Si0. 05 O4 的峰强度增大，没完全反应的 NaOH 物相的峰强度变 弱． 焙 烧 产 物 中 出 现 铝 硅 酸 盐 的 另 外 一 种 形 态 Na1. 75Al1. 75 Si0. 25O4和钾霞石 KAlSiO4 物相． 这说明温度 升高至 400 ℃，体系中的高岭石、白云母和一水硬铝石 继续与氢氧化钠反应成铝酸钠、铝硅酸盐． 1. 75Al2 Si2O5 ( OH) 4 + 9. 5NaOH  2Na1. 75Al1. 75 Si0. 25O4 + 3Na2 SiO3 + 8. 25H2O， KAlSi3O8 + 4NaOH KAlSiO  4 + 2Na2 SiO3 + 2H2O， AlOOH + NaOH NaAlO  2 + H2O． 当温度升到 500 ℃，铝主要以铝硅酸盐的两种物 相( Na1. 95Al1. 95 Si0. 05 O4 和 Na1. 75 Al1. 75 Si0. 25 O4 ) 和铝酸钠 NaAlO2 存在． 钾霞石 KAlSiO4 在碱性条件下转换成霞 石 KNa3Al4 Si4O16 ． 焙烧产物中一水硬铝石的峰强度变 弱，NaOH 物相消失，并出现 Al2O3 新物相． 这说明体 系中发生一水硬铝石脱水生成 Al2O3 物相的新反应． 体系主要发生的反应: 2AlOOH Al  2O3 + H2O． 当温度升到 600 ℃，熟料中 AlOOH 物相完全消 失，没有新的物相形成． 熟料中铝主要以 Na1. 95 Al1. 95 Si0. 05O4、NaAlO2 和 Na1. 75Al1. 75 Si0. 25O4 三种易溶于水的 物相存在，其中 Na1. 75 Al1. 75 Si0. 25 O4 物相为主． 这结果 对后续的溶出过程是有利． 1—一水硬铝石 AlOOH; 2—高岭石 Al2 Si2O5 ( OH) 4 ; 3—白云母 KAlSi3AlO10 ( OH) 2 ; 4—锐钛矿 TiO2 ; 5—铝酸钠 NaAlO2 ; 6—铝 硅酸钠 Na1. 95Al1. 95 Si0. 05 O4 ; 7—微斜长石 KAlSi3O8 ; 8—硅酸钠 Na2 SiO3 ; 9—氢氧化钠 Na( OH) ; * —碳酸钠 Na2CO3 ; + —钾霞 石 KAlSiO4 ; △—刚玉 Al2O3 ; ●—铝硅 酸 钠 Na1. 75 Al1. 75 Si0. 25 O4 ; —霞石 KNa3Al4 Si4O16 图 8 氢氧化钠添加量为碱比等于 1、在不同温度下焙烧产物和 原料的 X 射线衍射图 Fig． 8 XＲD patterns of the raw bauxite and roasted samples with N / ( A + F) = 1 at different roasting temperatures 总的来说，与常规加热相比，当碱比为 1 时，微波加 热与常规加热得出焙烧产物的物相结构基本相似． 不 同点在于: 微波快速加热导致生料浆中 NaOH 充分与铝 土矿中含铝的物质反应，生成的铝酸钠、铝硅酸钠的峰 强度更强; 而常规加热中的氢氧化钠很大一部分已经跟 空气中的二氧化碳反应，导致碱的反应活性降低． · 191 ·