粉煤灰是火電廠的大宗固廢。以某電廠的粉煤灰為原料 ( 主要含 和
等 ) 提鋁的工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)“ 浸出 ” 時適當升溫的主要目的是 _______ ， 發生反應的離子方程式為 _______ 。
(2)“ 浸渣 ” 的主要成分除殘余 外，還有 _______ 。實驗測得，
粉煤灰 (
的質量分數為
) 經浸出、干燥后得到
“ 浸渣 ”(
的質量分數為
) ，
的浸出率為 _______ 。
(3)“ 沉鋁 ” 時，體系中三種物質的溶解度曲線如下圖所示，加入 沉鋁的目的是 _______ ， “ 沉鋁 ” 的最佳方案為 _______ 。
(4)“ 焙燒 ” 時，主要反應的化學方程式為 _______ 。
(5)“ 水浸 ” 后得到的 “ 濾液 2” 可返回 _______ 工序循環使用。
答案
(1) 提高浸出率 ( 或提高浸出速率 )
(2) 和
84%
(3) 使更多的鋁元素轉化為晶體析出，同時保證晶體純度 ????高溫溶解再冷卻結晶
(4) 或
(5) 沉鋁
【分析】粉煤灰為原料 ( 主要含 SiO 2 、 Al 2 O 3 和 CaO 等 ) 加入硫酸，浸渣為二氧化硅、硫酸鈣，加入硫酸鉀，產生復鹽明礬沉鋁，干燥脫水，焙燒產生氧化鋁、硫酸鉀和二氧化硫或三氧化硫氣體，水浸除去硫酸鉀，得到氧化鋁。
【詳解】（ 1 ）溫度高速率大， “ 浸出 ” 時適當升溫的主要目的是提高反應速率，提高浸出率； Al 2 O 3 和 H 2 SO 4 發生反應生成 Al 2 (SO 4 ) 3 和 H 2 O ，離子反應方程式為 Al 2 O 3 +6H + =2Al 3+ +3H 2 O ；
故答案為：提高浸出率 ( 或提高浸出速率 ) ； Al 2 O 3 +6H + =2Al 3+ +3H 2 O 。
（ 2 ） “ 浸渣 ” 的主要成分除殘余 Al 2 O 3 外，還有二氧化硅、硫酸鈣； 5.0g 粉煤灰 Al 2 O 3 的質量為 5.0g×30%=1.5g ， 3.0g“ 浸渣 ”Al 2 O 3 的質量為 3.0g×8%=0.24g ，則 Al 2 O 3 的浸出率為 ；
故答案為： SiO 2 和 CaSO 4 ； 84% 。
（ 3 ）根據沉鋁體系中， Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O 溶解度最大， KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O 溶解度最小，更容易析出，加入 K 2 SO 4 沉鋁的目的是更多的使 Al 2 (SO 4 ) 3 轉化為 KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O ，使更多的鋁元素轉化為晶體析出，同時保證晶體純度； KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O 溶解度受溫度影響較大， “ 沉鋁 ” 的最佳方案為高溫溶解再冷卻結晶；
故答案為：使更多的鋁元素轉化為晶體析出，同時保證晶體純度；高溫溶解再冷卻結晶。
（ 4 ） “ 焙燒 ” 時， KAl(SO 4 ) 2 分解為 K 2 SO 4 、 Al 2 O 3 和 SO 3 或 K 2 SO 4 、 Al 2 O 3 、 SO 2 和 O 2 ，反應方程式為 2KAl(SO 4 ) 2 K 2 SO 4 +Al 2 O 3 +3SO 3 ↑ 或 4KAl(SO 4 ) 2
2K 2 SO 4 +2Al 2 O 3 +6SO 2 ↑+3O 2 ↑ ；
故答案為： 2KAl(SO 4 ) 2 K 2 SO 4 +Al 2 O 3 +3SO 3 ↑ 或 4KAl(SO 4 ) 2
2K 2 SO 4 +2Al 2 O 3 +6SO 2 ↑+3O 2 ↑ 。
（ 5 ） “ 水浸 ” 后得到的 “ 濾液 2” 成分為 K 2 SO 4 ，可在沉鋁工序循環使用；
故答案為：沉鋁。
