粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料 ( 主要含 和
等 ) 提铝的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“ 浸出 ” 时适当升温的主要目的是 ， 发生反应的离子方程式为 。
(2)“ 浸渣 ” 的主要成分除残余 外，还有 。实验测得，
粉煤灰 (
的质量分数为
) 经浸出、干燥后得到
“ 浸渣 ”(
的质量分数为
) ，
的浸出率为 。
(3)“ 沉铝 ” 时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入 沉铝的目的是 ， “ 沉铝 ” 的最佳方案为 。
(4)“ 焙烧 ” 时，主要反应的化学方程式为 。
(5)“ 水浸 ” 后得到的 “ 滤液 2” 可返回 工序循环使用。
答案
(1) 提高浸出率 ( 或提高浸出速率 )
(2) 和
84%
(3) 使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度 高温溶解再冷却结晶
(4) 或
(5) 沉铝
【分析】粉煤灰为原料 ( 主要含 SiO 2 、 Al 2 O 3 和 CaO 等 ) 加入硫酸，浸渣为二氧化硅、硫酸钙，加入硫酸钾，产生复盐明矾沉铝，干燥脱水，焙烧产生氧化铝、硫酸钾和二氧化硫或三氧化硫气体，水浸除去硫酸钾，得到氧化铝。
【详解】（ 1 ）温度高速率大， “ 浸出 ” 时适当升温的主要目的是提高反应速率，提高浸出率； Al 2 O 3 和 H 2 SO 4 发生反应生成 Al 2 (SO 4 ) 3 和 H 2 O ，离子反应方程式为 Al 2 O 3 +6H + =2Al 3+ +3H 2 O ；
故答案为：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 ” 的主要成分除残余 Al 2 O 3 外，还有二氧化硅、硫酸钙； 5.0g 粉煤灰 Al 2 O 3 的质量为 5.0g×30%=1.5g ， 3.0g“ 浸渣 ”Al 2 O 3 的质量为 3.0g×8%=0.24g ，则 Al 2 O 3 的浸出率为 ；
故答案为： SiO 2 和 CaSO 4 ； 84% 。
（ 3 ）根据沉铝体系中， 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 沉铝的目的是更多的使 Al 2 (SO 4 ) 3 转化为 KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O ，使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度； KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O 溶解度受温度影响较大， “ 沉铝 ” 的最佳方案为高温溶解再冷却结晶；
故答案为：使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度；高温溶解再冷却结晶。
（ 4 ） “ 焙烧 ” 时， KAl(SO 4 ) 2 分解为 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 ，反应方程式为 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 ↑ ；
故答案为： 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 “ 滤液 2” 成分为 K 2 SO 4 ，可在沉铝工序循环使用；
故答案为：沉铝。
