鋁表面都有一層自然氧化膜(約0.01~0.05m),因此,堿洗過(guò)程首先是自然氧化膜的溶解,即自然氧化膜與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水,其化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
Al2 O3+2NaOH-2NaA1O3+H2O             (3-1)
單純進(jìn)行式(3-1)反應(yīng),理論上不應(yīng)有氣體析出,但在實(shí)際生產(chǎn)中,由于鋁表面的自然氧化膜很薄,反應(yīng)很快就完成,所以鋁材放入堿槽液后似乎氣體立即析出,其實(shí)該過(guò)程是兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)接連發(fā)生的結(jié)果。第二個(gè)反應(yīng)即是基體鋁與氫氧化鈉水溶液的反應(yīng),生成偏鋁酸鈉并放出氫氣,化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
2Al+2NaOH+2H20--2NaAIO2+3H2 A
實(shí)際上,整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程還不是如此簡(jiǎn)單地完成,在強(qiáng)堿性的水溶液中,偏鋁酸鈉還會(huì)發(fā)生如下的水解反應(yīng):
2NaAlO2+4H2O- 2Al(OH)3Y+2NaOH
反應(yīng)(3-3)是可逆反應(yīng),從反應(yīng)方程式可知:增加氫氧化鈉濃度,會(huì)使反應(yīng)向生成偏鋁酸鈉方向移動(dòng),即可以抑制水解產(chǎn)物氫氧化鋁的產(chǎn)生。因此在偏鋁酸鈉不斷增加的情況下必須不斷提高氫氧化鈉濃度。當(dāng)不能有效抑制氫氧化鋁產(chǎn)生時(shí),在槽壁、熱交換器及空氣攪拌管道上,會(huì)形成相當(dāng)堅(jiān)硬的白色沉淀結(jié)塊,形成殼垢,這是氫氧化鋁發(fā)生脫水反應(yīng)(3-4)的結(jié)果。
2AI(OH)3--Al2O3+3H2O                                              (3-4)
一旦氫氧化鋁發(fā)生脫水反應(yīng),將無(wú)法再用提高氫氧化鈉濃度的辦法消除白色殼垢(Al2O3)。在工業(yè)化大生產(chǎn)中,抑制偏鋁酸鈉發(fā)生水解,避免堅(jiān)硬的白色殼垢產(chǎn)生,常有如下兩種方法。
①采用堿洗槽液回收裝置,降低槽液中偏鋁酸鈉濃度。也可以說(shuō)降低鋁離子濃度,使得偏鋁酸鈉濃度約3倍于鋁離子濃度
②在氫氧化鈉溶液中加入所謂長(zhǎng)壽命堿洗添加劑,提高偏鋁酸鈉的臨界水解濃度。