Investigation of mechanism of Al(OH)3 crystal growth

Authors

  • I. Nikolić,

    Corresponding author
    1. Faculty of Metallurgy and Technology, University of Montenegro, Cetinjski put bb, 81000 Podgorica, Serbia and Montenegro
    • Faculty of Metallurgy and Technology, University of Montenegro, Cetinjski put bb, 81000 Podgorica, Serbia and Montenegro.
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  • D. Blečić,

    1. Faculty of Metallurgy and Technology, University of Montenegro, Cetinjski put bb, 81000 Podgorica, Serbia and Montenegro
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  • V. Radmilović

    1. LBNL, NCEM, MS-72, University of California, 1 Cyclotron Rd., Berkeley, CA 94720, U.S.A.
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Abstract

Crystallization of Al(OH)3 that occurs during the decomposition of caustic soda solutions is an important part of Bayer process for alumina production. Several phenomena, which influence the physicochemical characteristics of precipitated Al(OH)3, occur simultaneously during this process. They are nucleation, agglomeration, and crystal growth of Al(OH)3. In this article, we have investigated the mechanism of Al(OH)3 crystal growth from pure caustic soda solutions and in the presence of oxalic acid.

The results have shown that the growth of Al(OH)3 crystals from caustic soda solutions follow the B + S model (birth and spread). New Al(OH)3 particles, formed during the decomposition process of pure caustic soda solutions, are characterized by regular hexagonal shape. The nuclei have the same geometry as the contact face. However, microstructural investigations of Al(OH)3 samples, obtained by crystallization from caustic soda solutions in the presence of oxalic acid, have shown the presence of nuclei of irregular shape in addition to regular ones. So, the presence of oxalic acid in the caustic soda solutions leads to a change in crystal habit.

Besides, the results obtained by kinetic investigation confirmed the mentioned mechanism of Al(OH)3 crystal growth.

Abstract

La cristallisation de l'Al(OH)3 qui accompagne la décomposition de solutions de soude caustique est une caractéristique importante du procédé Bayer de production d'alumine. Plusieurs phénomènes influant sur les caractéristiques physicochimiques de l'Al(OH)3 précipité, se produisent simultanément lors de ce procédé. Ce sont la nucléation, l'agglomération et la croissance des cristaux de l'Al(OH)3. Dans cet article, nous avons étudié le mécanisme de croissance des cristaux de l'Al(OH)3 à partir de solutions de soude caustique pures et en présence d'acide oxalique. Les résultats montrent que la croissance des cristaux d'Al(OH)3 à partir des solutions de soude caustique suit le modèle B + S (naissance (birth) + dispersion (spread)). Les nouvelles particules d'Al(OH)3, formées lors du procédé de décomposition des solutions de soude caustique, se caractérisent par une forme hexagonale régulière. Les nuclei ont la même géométrie que la face de contact. Cependant, des recherches sur la microstructure des échantillons d'Al(OH)3 obtenus par cristallisation à partir des solutions de soude caustique en présence d'acide oxalique, montrent la présence de nuclei de forme irrégulière en plus de ceux de forme régulière. Ainsi, la présence d'acide oxalique dans les solutions de soude caustique mène à un changement dans le comportement des cristaux. En outre, les résultats obtenus dans l'étude cinétique confirment ce mécanisme de croissance des cristaux d'Al(OH)3.

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