Карбонизация алюминатных растворов.

Карбонизация - обработка алюминатного раствора газами, содержащими двуокись углерода.

При насыщении углекислым газом алюминатного раствора из него, как известно, выпадает Al(OH)₃. Причину этого многие видят в усреднении едкой щелочи:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O.

При уменьшении каустического модуля алюминатный раствор становится не стойким и разлагается, как при выкручивании:

NaAlO₂ + 2H₂O Û Al(OH)₃ + NaOH.

Существуют несколько мнений, отражающих суть процесса карбонизации:

По Мазелю, в конце карбонизации растворенный алюминат непосредственно взаимодействует с углекислым газом:

2NaAlO₂ + CO₂ + 3H₂O = 2Al(OH)₃ + Na₂CO₃.

По Лилееву, углекислый газ, растворяясь, образует углекислоту, которая действует одновременно на растворенные едкую щелочь и алюминат:

2NaOH + H₂CO₃ + H₂O = Na₂CO₃ + H₂O;

2NaAlO₂ + H₂CO₃ + H₂O = 2Al(OH)₃ + Na₂CO₃ + H₂O.

Реакция сопровождается образованием изотропной гидроокиси алюминия, условно обозначенной через Al(OH)₃. Она обычно выделяется при подкислении алюминатного раствора. Изотропная гидроокись, весьма активная в момент выделения, вступает во взаимодействие со свободной едкой щелочью и снова растворяется:

Al(OH)₃ (изотр) + NaOH + H₂O ® NaAlO₂ + H₂O.

Поэтому при пропускании СО₂ гидроокись сначала не выделяется, а лишь уменьшается концентрация Na₂O_К и увеличивается концентрация Na₂O_у. Это приводит к гидролизу алюмината, в результате которого накапливается алюминиевая кислота:

NaAlO₂ + H₂O ® NaOH + НAlO₂ + H₂O.

Затем наступает кристаллизация гидроокиси алюминия:

В заводских карбонизаторах каустическое отношение поддерживается обычно на уровне 1, 5, но выделение гидроокиси алюминия идет даже при = 1, 7. Лишь в конце карбонизации, когда в растворе остается всего 3-4 г/л Al₂O₃, каустическое отношение быстро убывает до величины, меньшей единицы.