氧化鋁生產中硫酸鈉的排除(eliminationofsodiumsulphateinsinteringprocess)

將鋁酸鹽爐料或循環苛性堿液中的硫酸鈉清除到對氧化鋁生產過程無不利影響的程度的過程。在堿石灰燒結法生產氧化鋁中，所用的原料、燃料總會或多或少含有一定數量的硫化物或硫酸鹽。這些硫化物或硫酸鹽在高溫下氧化或者和堿反應，最后都變為硫酸鈉。硫酸鈉在鋁酸鹽熟料溶出時也隨鋁酸鈉進入溶液，在生產中循環積累。硫酸鈉的積累既會造成堿的損失，也會給氧化鋁生產過程帶來不利影響。

必要性鋁酸鹽爐料含Na₂SO₄超過7％時，會使燒結過程發生困難。Na₂SO₄的熔點為兒57K，而且可與Na₂CO₃組成熔點為1099K的共晶。因此，Na₂SO₄在鋁酸鹽爐料燒結反應尚未充分進行之前便已熔化。熔化的Na₂SO₄使鋁酸鹽爐料的可塑性增加，加之Na₂SO₄熔體在過熱溫度不高的情況下粘度就很大，容易在回轉窯燒成帶后部形成結圈，使回轉窯不能正常運轉。

在鋁分解母液蒸發過程中，分解母液中的Na₂SO₄與Na₂CO₃呈復鹽析出產生結垢，會給分解母液蒸發作業帶來嚴重困難。

方法硫酸鈉的排除可在氧化鋁生產的不同階段進行，即有鋁酸鹽爐料脫硫和循環苛性堿液脫硫之分。

鋁酸鹽爐料脫硫鋁酸鹽爐料燒結采用燒結生料加煤脫硫的方法為中國首創。這種方法是向燒結生料中添加3％～5％的無煙煤后，便可在熟料窯分解帶的物料間隙中形成還原性氣氛。Fe₂O₃在973～1073K溫度的還原氣氛中被還原為FeO甚至金屬鐵，Na₂SO₄被還原成Na₂S。Na₂S進一步與FeO反應生成FeS或Na₂S•FeS復鹽。二價硫化物在鋁酸鹽熟料溶出過程中殘留在赤泥中，達到排硫的目的。但這種方法在處理含高硫的鋁土礦時，脫硫效果不顯著。20世紀70年代以來，世界上一些國家對從含高硫鋁土礦中脫除硫的研究工作仍在繼續進行。

循環苛性堿液脫硫主要有添加鋇鹽脫硫和低溫脫硫兩種方法。

(1)添加鋇鹽脫硫。向循環苛性堿液中加入BaCl₂或BaO，便發生生成BaSO₄沉淀反應：

Na₂SO₄+BaCl₂→BaSO₄↓+2NaCl(1)

Na₂SO₄+BaO+H₂O→BaSO₄↓+2NaOH(2)

實踐證明，用Ba²⁺沉降SO₄^2–時，在動力學條件較好的情況下，SO₄^2–的脫除率可達到90％以上。

(2)低溫脫硫。先將循環苛性堿液蒸發到Na₂SO₄與Na₂CO₃濃度達到過飽和狀態，再將溶液溫度降低到263K左右，Na₂SO₄與Na₂CO₃由于溶解度在此低溫下急劇下降，二者幾乎全部結晶析出。此法脫硫率很高，但需增加冷凍設備，且低溫下析出的晶體碳鈉礬顆粒極細，分離困難，尚未獲工業應用。