Легкие металлы

Алюминии—химический элемент третьей группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Его порядковый номер 13, атомная масса 26,98. Устойчивых нзотопов алюминии не имеет.

Будучи амфотерным, Алюминий растворяется в соляной кислоте и в растворах щелочей. В серной кислоте и в разбавленной азотной Алюминий растворяется медленно; в концентрированной азотной кислоте, в органических кислотах и в воде Алюминий устойчив.

Металл серебристо-белого цвета, лёгкий, плотность — 2,7 г/см³, температура  плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты  — 660 °C, удельная теплота плавления  — 390 кДж/кг, температура кипения  — 2500 °C, удельная теплота испарения  — 10,53 МДж/кг, временное сопротивление  литого алюминия — 10…12 кг/мм², деформируемого — 18…25 кг/мм², сплавов — 38…42 кг/мм².

В твердом виде Алюминий легко подвергается ковке, прокатке, волочению, резанию. Из него можно вытягивать тончайшую проволоку и катать фольгу.

Пластичность алюминия возрастает по мере повышения, его чистоты. Временное  сопротивление литого алюминия технической  чистоты составляет 88—118 Па, прокатанного 176—275 Па. Относительное удлинение  соответственно равно 18—25 и 3—5 %, а  твердость по Бринеллю НВ 235—314 и 440—590.

Алюминий имеет высокую  теплопроводность и электропроводность.

Алюминий образует сплавы почти  со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Алюминиевые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные. Деформируемые  сплавы подвергают горячей и холодной обработке давлением, поэтому они  должны обладать высокой пластичностью. Из деформируемых сплавов широкое  применение нашли дуралюмины — сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем. Имея небольшую плотность, дуралюмины по механическим свойствам близки к  мягким сортам стали. Из деформируемых  алюминиевых сплавов, а также  из чистого алюминия в результате обработки давлением (прокатка, 
штамповка) получают листы, полосы, фольгу, проволоку, стержни различного профиля, трубы. Расход алюминия на изготовление этих полуфабрикатов составляет около 70 % его мирового производства. Остальной Алюминий применяется для изготовления литейных сплавов, порошков, раскислителей, а также для других целей.

В настоящее время Алюминий и его сплавы используют практически во всех областях современной техники. Важнейшие потребители алюминия и его сплавов—авиационная и автомобильная отрасли промышленности, железнодорожный и водный транспорт, машиностроение, электротехническая промышленность и приборостроение, промышленное и гражданское строительство, химическая промышленность, производство предметов народного потребления.

Из алюминия и его сплавов  изготовляют авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали. 
Алюминием и его сплавами отделывают железнодорожные вагоны, изготовляют корпуса и дымовые трубы судов, спасательные лодки, радарные мачты, трапы.

Широко применяют Алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока. В приборостроении Алюминий и его сплавы используют в производстве кино- и фотоаппаратуры, радиотелефонной аппаратуры, различных контрольно-измерительных приборов.

Благодаря высокой коррозионной стойкости и нетоксичности Алюминий широко применяют при изготовлении аппаратуры для производства и хранения крепкой азотной кислоты, пероксида водорода, органических веществ и пищевых продуктов. Алюминиевая фольга, будучи прочнее и дешевле оловянной, полностью вытеснила ее как упаковочный материал для пищевых продуктов. Все более широко используется Алюминий при изготовлении тары для консервирования и храпения продуктов сельского хозяйства, для строительства зернохранилищ и других быстровозводимых сооружений. Являясь одним из важнейших стратегических металлов, Алюминий, как и его сплавы, широко используется в строительстве самолетов, танков, артиллерийских установок, ракет, зажигательных веществ, а также для других целей в военной технике.

Алюминий высокой чистоты  находит широкое применение в  новых областях техники — ядерной  энергетике, полупроводниковой электронике, радиолокации, а также для защиты металлических поверхностей от действия различных химических веществ и  атмосферной коррозии. Высокая отражающая способность такого алюминия используется для изготовления из пего отражающих поверхностей нагревательных и осветительных  рефлекторов и зеркал.

В металлургической промышленности Алюминий используют в качестве восстановителя при получении ряда металлов (например, хрома, кальция, марганца) алюмотермическими способами, для раскисления стали, сварки стальных деталей. 
Полученный при электролизе глинозема алюминий-сырец содержит

металлические примеси (железо, кремний, титан и натрий), растворенные газы,

главным из которых является водород, и неметаллические включения,

представляющие собой частицы  глинозема, угля и криолита. В таком  состоянии он

непригоден для применения, так  как имеет низкие свойства, поэтому  его

обязательно подвергают рафинированию. Неметаллические и газообразные примеси

удаляют путем переплавки и продувки металла хлором. Металлические примеси  можно

удалить только сложными электролитическими способами.

После рафинирования получают торговые сорта алюминия. Чистота алюминия

является решающим показателем, влияющим на все его свойства, поэтому

химический состав положен в  основу классификации алюминия.

К алюминиевому сырью относятся  бокситы, нефелин-апатитовые и алунитовые руды, нефелиновые концентраты. Исходным сырьём для производства кристаллического кремния являются высококачественные кварциты, для производства фтористых солей — концентраты плавикового шпата (флюорита).

Наиболее  важными рудами алюминия являются бокситы, нефелины, алуниты, кианиты, минеральная  часть углей, каолины, глины, но главным  сырьем остаются до сих пор боксит (более 95% мирового производства глинозема).

К бесщелочным алюмосиликатам относят кианиты, каолины, глины, минеральную часть углей. Кианитовые (силлиманитовые) породы сосредоточены в основном на Кольском полуострове. В породе содержится много примесей, но при обогащении ее отходит кианитовый концентрат с содержанием Al₂O₃ до 60%; SiO₂ – 37%; Fe₂O₃ – 1,5%; TiO₂ –1.2%; CaO + MgO –0.6%.

Очень широко распространены повсюду  месторождения каолинов и глин, основным минералом которых является каолинит – Al₂O₃2SiO₂·2H₂O.

Химический состав глин весьма разнообразен и зависит в первую очередь  от его минералогического состава, присутствия остатков первичной  материи породы и содержания различных  примесей, внесенных при переотложении глинистого вещества.

Минеральная часть углей (золы углей, отходы углеобогащения и др.) является существенным сырьевым источником получения  глинозема. Так, в настоящее время  только с минеральной частью подмосковного  и экибастузского углей выбрасываются в отвалы свыше 6 млн. т. окисла алюминия. К источникам алюминиевого сырья следует также отнести глиноземистые доменные шлаки

Глиноземом называется кристаллическая  окись алюминия Она является основным сырьем для получения алюминия. Алюминий получают из глинозема электролизом. Глинозем используется также и в других отраслях промышленности (например, для отбеливания бумаги, производства специальных сортов цемента, цеолитов -веществ, поглощающих определенный сорт молекул в присутствии других молекул и пр.). Кроме того, иногда бывает рентабельно в состав производства глинозема включать производство редких металлов, сопутствующих алюминию в руде (таких, как галлий, ванадий и пр.).

Глинозем. Физические свойства. Бесцветные кристаллы (природный корунд иногда окрашен - рубин, сапфир). Т. плавл. 2010-2050°; т. кип. 2980°; плоти. 3,5-3,97. Природный минерал тверд и негигроскопичен, искусственно полученная Al2O3 гигроскопична. В воде нерастворим, растворяется в кислотах и щелочах.

Описание: технический глинозем представляет собой кристаллический порошок, состоящий из различных модификаций  оксида алюминия.

Физико-химические свойства криолито-глиноземного расплава определяются свойствами его компонентов и продуктов их взаимодействия. К основным физико-химическим свойствам относятся: температура плавления, растворимость глинозема, плотность, электропроводность, вязкость, поверхностное натяжение и давление насыщенных паров.

Из различных алюминиевых руд  глинозем можно получать щелочными  и кислотными способами вследствие наличия у него амфотерных свойств. В промышленности применяются пока только щелочные способы; чисто кислотные и кислотно-щелочные способы находятся в стадии лабораторных и полузаводских исследований.

Промышленные щелочные способы  производства глинозема из бокситов, нефелинов и алунитов подразделяют на:

1. гидрохимический (способ Байера);
2. способ спекания;
3. комбинированный способ – сочетание способа Байера со способом спекания в параллельном или последовательном варианте.

Глинозем получают тремя способами: щелочным, кислотным и электролитическим.

При растворении гидроксида алюминия п щелочах образуются соли мстаалюминиевой кислоты HAlO₂, которые носят название алюминатов, например A1(OH)₃+NaOH=NaA1O₂+2H₂O .

Ллюмииаты образуются также при нагревании смеси оксида или гидроксида алюминия с соединениями щелочных или щелочноземельных металлов до 800 "С и выше, например Аl₂O₃+ +Na₂CO₃=2NaA1O₂+CO₂. Часто формулу алюмината пишут иначе: Na₂O.Al₂O₃ .

На природу алюминатных  растворов существует несколько  взглядов. Согласно наиболее распространенному  из них, алюминатный раствор представляет собой раствор алюмината натрия (или калия) как химического соединения NaA1O₂, т. с. является истинным (ионным) раствором. Значит, алюминат натрия можно 
рассматривать как соль, образованную слабой кислотой (гидроксид алюминия) и сильным основанием (едкий натр). Как известно, такие соли способны подвергаться обменному разложению 
с водой (гидролизу) с образованием малодиссониироваиной или трудиорастворпмой кислоты и основания, в пашем случае—по реакции NaA1O₂+2H₂O⇄ NaOH+Al(OH)₃.

Одним из характерных свойств  алюминатных растворов является их способность самопроизвольно  разлагаться с выделением в осадок гидроксида алюминия. Поэтому промышленные алюминатные растворы содержат некоторое количество свободной щелочи, которая делает алюминатный раствор более стойким. Состав алюминатных растворов прежде всего характеризуется концентрацией глинозема Al₂O₃ и щелочи Na₂O. Кроме этих основных компонентов, алюминатные растворы содержат в виде различных химических соединений примеси кремнезема, серы, хлора, железа, фтора, галлия, ванадия, органических веществ и др.

Важным показателем, характеризующим  алюмниатный раствор, является его модуль, под которым понимают молярное отношение концентраций Na₂O и Al₂O₃ в растворе. Иными словами, модуль показывает, сколько молей щелочи в растворе приходится па каждый моль оксида алюминия. Различают общий (α_о) и каустический (α_k) модули раствора. Общин модуль находится как молярное отношение концентрации титруемой щелочи и оксида 
алюминия, а каустический — как молярное отношение концентраций каустической щелочи н оксида алюминия:

Важнейшей характеристикой алюминатного раствора служит его каустическое отношение  или каустический модуль. Под этим термином понимают молекулярное отношение  каустической щелочи к глинозему, содержащемуся  в paстворе, т. е. мол. Na2O кауст/ Al2O3 = a. Если, например, абсолютная концентрация в растворе составляет, соответственно, для Na2O кауст — 200 г/л и Al2O3 — 180 г/л, то каустический модуль этого раствора будет

a=200:62/180:102=1,90,

где 62 и 102 — молекулярные веса Na2O и Al2O3

  Аналогично этому молекулярное  отношение Na2O общ / Al2O3 носит название общещелочного модуля. Каустический модуль промышленных алюминатных растворов, в зависимости от способа производства глинозема, изменяется в достаточно широких границах — почти от нуля т до 4,5.

Боксит, поступающий со склада, дробят, после чего размалывают в  среде концентрированного щелочного  раствора. Этим раствором боксит затем  выщелачивают, чтобы перевести оксид  алюминия в раствор. Для более  полного перевода оксида алюминия в  раствор выщелачивание часто  ведут в присутствии небольших  количеств извести. Полученная в  результате выщелачивания пульпа состоит  из раствора алюмината натрия и нерастворимого 
остатка боксита — красного шлама. Шлам отделяют от алюминатного раствора отстаиванием (сгущением), после чего промывают водой и направляют в отвал, а промывные воды используют для разбавления пульпы.

Алюминатный раствор для  более полного отделения от него частиц шлама фильтруют. Чистый алюминатный  раствор поступает на разложение (декомпозицию), которое достигается  длительным перемешиванием алюмннатного раствора со значительным количеством затравочного гндроксида алюминия. Полученная 
в результате декомпозиции пульпа состоит из выпавшего в осадок гидроксида алюминия и маточного щелочного раствора. Гидроксид 
алюминия отделяют от маточного раствора сгущением. Часть полученного гидроксида алюминия возвращают в виде затравки в следующие порции раствора, идущего на декомпозицию, остальной гидроксид после фильтрации и промывки 'прокаливают (кальцинируют) при высокой температуре. При прокаливании гидроксид 
алюминия обезвоживается и превращается и глинозем.

В основе способа Байера лежит  химическая реакция Al(OH)₃+ +NaOH ⇄ NaA1O₂+2H₂O .

В условиях выщелачнвания равновесие этой реакции сдвинуто вправо, т. е. гидроксид алюминия из боксита 'переходит в раствор в виде алюмината натрия. В условиях декомпозиции равновесие 
сдвигается в обратную сторону, т. е. происходит гидролиз алюминатного раствора с выделением в осадок гидроксида алюминия.

Затраченная при выщелачивании  щелочь освобождается при декомпозиции и возвращается в голову процесса—на  выщелачивание новых порций боксита. Таким образом, в способе Байера цикл по щелочи замкнут.

Пульпой называют смесь твердой и жидкой фаз

Для некоторых трудновскрываемых бокситов добавка извести выше 3% способствует дополнительному извлечению Al₂O₃ из сырья, но лишняя известь образует нерастворимый гидроалюминат кальция, что снижает извлечение Al₂O₃:

Добавка извести кроме того снижает  потери Na₂O с красным шламом.

Выщелачивание боксита—одна из основных операций производства глинозема по способу Байера. Цель ее—перевод оксида алюминия из боксита в раствор в виде алюмината натрия. Это достигается обработкой измельченного боксита оборотным щелочным раствором; при этом происходят следующие реакции Al₂O₃ • H₂O + 2NaOH == 2NаАlO₂ + 2H₂O ; Al₂O₃ • 3H₂O + 2NaOH = 2NaAlO₂+ 4H₂O .

Глинозем получают из руды, содержащей горную породу - боксит. Бокситы имеют  сложный химико-минералогический состав. Основной и полезной их частью являются различные модификации гидрата  окиси (гидроокиси) алюминия (Аl(ОН)3 , AlOОН и др. ). В состав бокситов входят обычно окислы железа, кремния, в малом количестве - серы, титана, галлия, хрома, ванадия и пр., а также карбонатные соли кальция, магния, железа, органические вещества (остатки древних растений и животных) и пр.

Зная содержание кремнезема в боксите, можно посчитать теоретический  выход глинозема, т.е. сколько глинозема  можно, извлечь из данной руды без  учета потерь в производстве. Практически, выход глинозема определяется величиной  кремневого модуля (или кремневого отношения) , равным отношению содержания глинозема { Al2O3) к содержанию кремнезема (SiO2) в боксите

Декомпозиция, как мы отмечали состоит в том, что алюминатный раствор при относительно низких температурах (50-70°С) и концентрации щелочи (130-170г/л) и малом значении каустического модуля (=1,6-1,7) начинает самопроизвольно разлагаться на гидроокись алюминия Аl(ОН)3 и щелочь NаОН (этот процесс иногда называют гидролизом).

В присутствии извести  оксид титана связывается в титанат кальция 2СаО.ТiO2.nH₂O. Разложение соединений титана под действием алюминатно-щелочных растворов при выщелачивании бокситов идет медленно и не до конца.

Скорость перемешивания при  декомпозиции мало влияет на разложение растворов, с усилением интенсивности  перемешивания несколько ускоряется разложение растворов более высоких  концентраций.

Кальцинация – это завершающий  передел всех способов производства глинозема. Процесс заключается  в обжиге гидроокиси алюминия при 1100-1300°С и получение технической окиси алюминия – металлургического глинозема для электролитического производства алюминия и неметаллургического глинозема для различных отраслей промышленности.

Обжиг гидроокиси алюминия сопровождается ее дегидратацией и структурными превращениями обезвоженной окиси  алюминия:

гиббсит   бемит        корунд

В состав бокситовой шихты для способа  спекания входят: боксит, известняк, оборотный  содовый раствор, свежая сода для  компенсации потерь щелочи в процессе и оборотные продукции (шламы  обескремнивания, шлам каустификации).

При спекании такой шихты образуется хорошо растворимый в воде алюминат натрия малорастворимый  двухкальциевый силикат и нестойкий к гидролизу феррит натрия по следующим реакциям:

Полученные спеки как бокситовые, так и нефелиновые выщелачивают оборотными растворами или промывными водами. При этом Al₂O₃ переходит в раствор в виде алюминатов щелочных металлов; феррит натрия гидролизуется с образованием нерастворимой гидроокиси железа и едкой щелочи, способствующей повышению стойкости алюминатных растворов. Образовавшийся двух кальцевый силикат при взаимодействии с алюминатным раствором частично разлагается, и кремнезем при этом переходит в раствор. Но большая часть двухкальциевого силиката остается в шламе. Шлам отделяют от алюминатного раствора, а алюминатный раствор подвергают обескремниванию и разложению для выделения гидроокиси алюминия. Маточный раствор, получаемый после выделения гидроокиси алюминия, при производстве глинозема из боксита упаривают до определенной концентрации солей и используют для приготовления исходной шихты. Шлам, получающийся при выщелачивании бокситовых спеков, в настоящее время не используют и выбрасывают на шламовое поле.

Назначение этого передела заключается  в возможно более полном связывании окиси алюминия и окислов щелочных металлов шихты в щелочные алюминаты, а соединение кремния – в двукальцевый силикат. Кроме этих соединений, при спекании образуются феррит натрия и другие продукты. Образование всех этих соединений возможно при высокотемпературном обжиге шихты температуры спекания определяются минералогическими и химическими составами материалов, входящих в шихту, и составляют для бокситовых шихт около 1150-1250°С.

Реакция между окисью алюминия боксита  с содой завершается с образованием метаалюмината натрия – Na₂CO₃ ∙Al₂O₃ (NaAlO₂).

Взаимодействие между содой  и окисью алюминия протекает по реакции:

Насыщенной шихтой называется такая, когда весь кремнезем связывается  в двухкальцевый силикат, а вся окись алюминия и вся окись железа – соответственно в алюминат и феррит натрия, т.е. в ней соблюдаются следующие молярные соотношения: СаО:SiO₂=2,0; Na₂O:Al₂O₃=1,0; Na₂O:Fe₂O₃=1,0.

Пористость и прочность спека оказывает решающее влияние на показатели выщелачивания. Прочность обычно повышается с уменьшением пористости: оплавленные спеки прочнее пористых.

При спекании нормальной шихты из бокситового спека максимальное извлечение Al₂O₃ и Na₂O достигается при температуре 1150-1200˚С. Это обусловлено наличием в бокситовой шихте смеси свободных окислов, реагирующих между собой.

В качестве топлива при спекании могут использоваться угольная пыль, мазут или газ.

Гранулометрический состав спеков определяется условиями его получения и степенью дробления перед выщелачиванием. Гранулометрический состав, общая пористость и плотность определяют насыпную массу спека: с увеличением пористости и крупности спека насыпная масса уменьшается.

Важнейшей характеристикой спека является его пористость. За меру общей пористости спека принимается процентное отношение объема пор к общему объему спека

В результате растворения алюмината  натрия и протекания реакций происходит извлечение ценных компонентов (глинозема  и щелочи) в раствор.

Степень извлечения этих составляющих спека зависит от многих факторов: химического состава и физических свойств спека, режима выщелачивания, аппаратурной схемы выщелачивания и др.

Поэтому алюминатные растворы перед  разложением подвергают очистке  от соединений кремния – обескремниванию. Сущность процесса обескремнивания заключается в связывании кремнезема раствора в малорастворимые соединения и отделении их от раствора. Содержание кремнезема в алюминатных растворах обычно характеризуется кремневым модулем μ_Si, равным отношению Al₂O₃:SiO₂ (по массе).

Первая стадия обескремнивания

Способ основан на связывании соединений кремния в малорастворимый гидроалюмосиликат натрия, который выпадает из раствора в осадок.

Как показали исследования В. Д. Пономарева и В. С. Сажина, извлечь глинозем и щелочи из нефелина возможно не только высокотемпературным спеканием с известняком, но и чисто гидрометаллургическим путем. По этому способу, который получил название гидрохимического, разложение нефелина и перевод окиси алюминия в раствор осуществляются непосредственной обработкой породы в автоклаве раствором каустической щелочи в присутствии извести.

Отношение количества глинозема, перешедшего за определенный промежуток времени в раствор, к его количеству в исходном боксите, называется степенью извлечения или химическим выходом  глинозема при выщелачивании. Прирост  же извлечения глинозема за единицу  времени характеризует скорость выщелачивания.

Различают теоретически и  практически достижимый выход глинозема  при выщелачивании. Теоретически можно из боксита [перевести в раствор весь глинозем за вычетом неизбежных химических 
потерь, происходящих в результате перехода части глинозема в нерастворимый гидроалюмосиликат натрия Na₂O.Al₂O₃.1,7SiO₂.nH₂O. Теоретический выход оксида алюминия при выщелачивании можно рассчитать следующим образом

Понятие “теоретический выход” используют при оценке новых видов  боксита, а также для сравнения  фактически достигнутых показателей  с теоретически возможными. Практически же химический выход при выщелачивании боксита ниже теоретического, так как в остатке после выщелачивания (красном шламе) всегда 
содержится некоторое количество невыщелоченного глинозема в виде гидроксидов. При выщелачивании отечественных диаспоробемитовых бокситов практически достигаемый выход глинозема 
(химический) на 3—5 % ниже теоретического.

Концентрация Al₂O₃ в растворе в процессе выщелачивания постепенно возрастает, а каустический модуль раствора понижается. 
Температура выщелачивания —наиболее важный фактор, влияющий на процесс выщелачивания: с повышением температуры увеличивается скорость химического взаимодействия щелочи с минералами боксита, а также диффузия щелочи и продуктов реакции. Поэтому чем выше температура выщелачивания, тем меньше 
при прочих равных условиях продолжительность выщелачивания и выше извлечение глинозема из боксита.

Однако с уменьшением  каустического модуля растворов  снижается их стойкость; растворы с  малым модулем начинают разлагаться  уже в процессе их разбавления  и отделения от красного шлама, что  приводит к потерям глинозема. Алюминатные  растворы обычно получают с каустическим модулем 1,5—1,75; такие растворы в  условиях их разбавления н сгущения красного шлама 
практически стоики.

Алюминатный раствор отделяют от красного шлама обычно сгущением, которое основано на оседании твердых  частиц пульпы в непрерывно действующих  аппаратах, называемых сгустителями.

При спекании в результате взаимодействия глинозема боксита  с содой образуется алюминат натрия, а кремнезем связывается оксидом  кальция в нерастворимый двухкальциевый силикат. Из полученного опека алюминат натрия выщелачивают водой.

 При обескремннвании кремнезем выделяют в осадок. Этот осадок (белый шлам) наряду с кремнеземом содержит глинозем и щелочь, поэтому его возвращают на приготовление шихты для спекания.

Из обескремненного раствора выделяют гидроксид алюминия.

Для этого осуществляют карбонизацию (обработку раствора газами, содержащими CO₂), в результате которой в осадок выпадает 
гидроксид алюминия и получается маточный содовый раствор. Выпавший в осадок гидроксид алюминия отделяют от солового раствора, промывают и кальцинируют. Маточный содовый раствор с промывными водами от промывки гидроксида возвращают на приготовление шихты. Для повышения концентрации его обычно упаривают.

Цель спекания боксито-содоизвестняковой шихты состоит в переводе глинозема шихты в растворимый алюминат натрия, а кремнезема — в нерастворимый двухкальциевый силикат с одновременным окускованием шихты, т. е. превращением ее в спек. Это достигается постепенным нагревом шихты до температуры, обеспечивающей протекание необходимых реакций и частичное расплавление шихты.

Основными компонентами спека являются следующие соединения: Na₂O.Al₂O₃, Na₂O.Fe₂О₃ и 2CaO.SiО₂. В значительно меньших количествах в опеке присутствуют Na₂O.SiO₂, СаО.Al₂O₃, CaO.TiO₂; и др. Для перевода глинозема и щелочи в раствор спек выщелачивают водой; при этом получается алюминатный раствор.

С повышением температуры  выщелачивания увеличивается скорость растворения алюмината натрия и  разложения феррита натрия, а продолжительность  процесса сокращается. Однако одновременно ускоряются и вторичные реакции, связанные с разложением двухкальциевого силиката. При 50—70°С двухкальциевый силикат разлагается сравнительно медленно, при температуре выше 90 °С скорость его разложения значительна.

Цель карбонизации—разложение алюминатного раствора с выделением в осадок гидроксида алюминия. Следовательно, в способе спекания карбонизация играет такую же Роль, что и декомпозиция в способе Байера. Карбонизация состоит в обработке алюминатного раствора газами, содержащими углекислый газ. Протекающие при этом химические реакции можно схематически представить следующим образом. Двуокись углерода нейтрализует свободную каустическую щелочь 2NаОH+СO₂ = Nа₂СО₃+H₂O. В результате этой реакции каустический модуль раствора понижается, раствор становится нестойким и создаются условия для гидролитического разложения алюмината натрия: NаAlO₂ + 2H₂O ⇄Al (ОH)з + NаОH.

Образующаяся при этом свободная щелочь связывается в  соду новыми порциями углекислого газа, и разложение алюмината натрия продолжается.