铝酸钠的用途和生产方法

概述及性质^【1】

物化性质纯净的无水铝酸钠分子式NaAl02或Na20·A1203)是一种吸水性白色结晶状固体。工业级铝酸钠含有水合水和过量的氢氧化钠，超过量由Na20／A1203不等于1．0来表示，一般为1．05～1．5。在多数情况下铝酸钠以浓缩液形式供应。铝酸盐是铝的惟一阴离子变体，具有一1价，A102-1是由～(oH)f1失去2个水分子而生成。在铝的水解过程中，从理论上讲铝酸盐是在弱碱性条件下与氢氧化铝的平衡，当pH值大于9时，它可以完全溶解，这一反应也是工业生产铝酸钠的基础。制法与来源根据上述铝酸盐的化学特性，可以通过氢氧化铝与氢氧化钠反应来制备铝酸钠。

应用大约20～30年前，铝酸钠是一种重要的商品造纸添加剂，它具有多种用途，例如帮助细小纤维和填料留着，在水处理中稳定缓冲能力和调节水循环系统的pH值，保持纸的强度(即中和引起纸老化的酸性成分)，增加纸的不透明度。然而在最近的20年里，铝酸钠的上述应用已经踢显下降，这主要是因为更经济有效的化学品(为了相同的目的)已经上市。当今水处理似乎是铝酸钠在纸厂应用的主要目标，纸厂偶尔遇到的施胶困难问题(与松香施胶相关的)可以通过在短循环的便利点紧急加入铝酸钠来解决。向铝酸钠的溶液(初始pH值约为8)中小心加入酸，碱性氢氧化铝沉淀形成，表现出优良的絮凝特性，而且也能够凝结水中的杂质，当用明矾作为共絮凝酸时可以获得效果。不管pH值和多核性如何，向明矾系统中添加铝酸盐是一种既增加铝浓度又不引入硫酸盐阴离子的有效途径。

生产方法^{【2】【3】}

1．拜耳法将铝矾土破碎、磨细，然后与苛性钠溶液混合，送入高压釜内用高温压煮的方法，使铝矾土中的氧化铝变成铝酸钠而转入溶液中，分离后得铝酸钠溶液，经蒸发后即得产品。近年来碱液的高压溶出过程已由间断式发展到连续式，管道化溶出已开始用于拜耳法生产中。

2.烧结法将铝矾土、 纯碱、石灰石磨细混合，在1200C以上的高温下烧结，熟料用水浸取，浸取后的铝酸钠溶液经过除硅后得到精制的铝酸钠溶液，蒸发至干即得产品，烧结法又分为干料烧结法与湿料烧结法，目前湿料烧结法基本上已取代了干料烧结法。

3.联合法所谓联合 法是指拜耳法、烧结法同时并用的生产方法。在生产中若以拜耳法为主，烧结法为辅，将高硅铝矾土应用拜耳法处理，然后将所得赤泥用烧结法处理，这叫串联联合法。如果将低硅铝矾土矿用拜耳法处理，高硅铝矾土用烧结法处理，在生产过程中两种方法同时进行，然后将两种方法所得粗液合并，这叫并联联合法，得到的铝酸钠溶液经蒸发后即得产品。

4.氢氧化铝碱解法在氢氧化钠溶液中于50~80C温度下加入粗氢氧化铝升温至110C，保温3小时，得铝酸钠溶液，蒸发至干即得产品。

拜耳法适宜于含硅低的铝矾土，工艺过程比烧结法简单,投资少，成本较低，产品质量高，但是当所处理的铝土矿品位下降时，它在经济上的优越性也随之降低。侥结法适宜于以高硅铅矾土为原料，其流程较拜耳法复杂，投资较大，成本高，产品质量也差，但氧化铝总回收率较高。联合法具有上述两法的特点，既可用高硅铝矾土，也可用低硅铝:矾土。

铝酸钠的用途^【3】

铝酸钠是一种白色无定型结晶粉末,它作为一种含有有效氢氧化铝的化合物,有吸湿性,易溶于水,是一种重要的工业用无机化工产品。水处理方面可做净水剂助剂。广泛用于工业用水和自来水的净化,能降低水的硬度、降低浊度,加快悬浮固体的沉降,改善分离条件来加速硬离子的沉淀铝酸钠对不溶解的氢氧化铝有相当强的亲和力,这种性质被用来处理锅炉用水以便获得很低的二氧化硅杂质含量也用于制造助凝剂以提高用白矾、氯化铁和高分子介质化学试剂澄清污水的絮凝能力,絮凝形式的氢氧化铝可以加速澄清过程。建筑方面与水玻璃混合用于施工中的堵漏可做为水泥速凝剂,能够使水泥快速凝结,是井下、快速施工、水泥要求快凝的理想添加剂。造纸工业与硫酸铝混合使用是一种良好的填充剂,能改善压力特性、沉胶和新型印刷机的间距控制;在造纸过程中，能起到使纸浆速凝的作用，是替代凝胶的新产品;能增加纸的白度，使纸表面平而光滑，在书写时更加流利;能增加纸的克度重量，增加纸的硬度，在书写时不渗纸。

另外在纺织、印染、制药、橡胶、洗衣粉、钢铁表面处理等生产中也有较广泛的应用。用于玻璃和陶瓷刻用的碱洗涤液抑制剂，减少油井水粘度以及作钢表面的保护剂，也可作为土壤硬化剂或用于肥皂、染料等工业。与硅酸盐化和能改进分子筛结晶，可作为石油烃转化的催化剂和载体。是制备氧化铝吸附剂和催化剂的重要原料，它与二氧化硅的反应能力可用于生产用途很广的吸附剂和催化剂-沸石(分子筛)。生产高档白色涂料可作表面处理剂，用作聚合人造纤维工艺中的添加剂来改善着色性、抗静电性和防起球性。钛白粉生产过程中使用该产品，使其表面包膜,提高其特性(广泛)。

国内外生产状况^【3】

1.固体偏铝酸钠全国产量规模分析

近几年随着氧化铝的产量提高，固体铝酸钠应用的越来越广泛，全国固体铝酸钠的生产厂家越来越多，产量有了大幅度的提高，2003年-2009年全国固体铝酸钠产量与增幅情况如图所示。

2.固体铝酸钠产量分布统计图

固体铝酸钠的产量分布比较广,国外分布在个国家,主要有日本、美国、英国、丹麦等。国内主要分布在西南、西北、华东、东北、华北、华南等几个地区,主要的生产厂家有淄博同洁化工有限公司、常州昊帝新材料厂有限公司,淄博利尔化工有限公司,淄博三宏化工厂,年固体铝酸钠产量产值地区分布统计如图一所示。

参考文献

[1]李友森主编,轻化工业助剂实用手册.造纸、食品、印染工业卷,化学工业出版社,2002年07月第1版,第78页

[2]天津化工研究院等编,无机盐工业手册  （下册）,化学工业出版社,1996年06月第2版,第1279页

[3]孙秀芬. 彻底碳酸化分解生产铝酸钠应用研究[D].西安建筑科技大学,2010.