一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法
2023-09-21 16:22:35 1
專利名稱：一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法
技術領域：
一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法，屬於氫氧化鋁的生產技術領域。
背景技術：
填料級高白氫氧化鋁是無機阻燃填料中最主要的一種，因其抑煙、低腐蝕、價廉，就消耗量而言，在所有阻燃劑中穩居首位。其外觀為白色結晶粉末，化學式為Al (OH)3或Al2O3.3Η20，礦物學專門術語為氧化鋁水合物(也稱三水鋁石)。氫氧化鋁在200°C左右是穩定的，一但高於這一溫度，將分解為無水氧化鋁和水，同時產生大量可吸收熱。目前市場供應的填料級高白氫氧化鋁，根據其顆粒粒度大小分為粗粒(平均粒徑>40um)、細粒(平均粒徑3 40um)、微粒或稱超細粒(平均粒徑Ium左右)的產品。拜耳法氫氧化鋁生產工藝在處理低矽鋁土礦，特別是在處理三水鋁石型鋁土礦時，具有流程簡單，作業方便，產品質量高等特點，經濟效益遠非其它方法所能媲美，因此全世界商品氫氧化鋁中有90%以上是用拜耳法工藝生產的。拜耳法工藝大致為:鋁土礦、石灰和鹼液按一定的比例製成原礦漿；在高壓(高溫)條件下溶出礦石中的氧化鋁水合物，製得鋁酸鈉溶液，通過種分分解製得氫氧化鋁。其主要反應方程式工藝如下:
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O =2 NaAl (OH) 4
反應釜的溫度和壓力根據鋁土礦的組成決定。對於含三水鋁石較多的鋁土礦，可在常壓下，150°C進行反應，而對於 一水硬鋁石和勃姆石含量多的，則需要在加壓進行反應，常用條件為20(T250°C，30 40個大氣壓。為了除去矽酸鈉，拜耳法是通過緩慢加熱溶液，促使二氧化矽、氧化鋁和氫氧化鈉生成方鈉石結構的水合鋁矽酸鈉，沉澱下來，然後過濾除掉，這樣一來，就只有鋁酸鈉留在上清液中:
SiO2 + 2 NaOH =Na2Si03+H20
熱的溶液進入冷卻裝置中，加水稀釋同時逐漸冷卻，鋁酸鈉會發生水解，生成氫氧化鋁，此時加入純的氧化鋁粉末，會析出白色的氫氧化鋁固體:
NaAl (OH) 4 = Al (OH) 3 + NaOH 也可以通入過量二氧化碳幫助產生氫氧化鋁:
NaAl (OH) 4 + CO2= Al (OH) 3 + NaHCO3
過濾掉生成的氫氧化鋁後，剩餘的濃度仍然較高的氫氧化鈉溶液會循環利用，用於處理另一批鋁土礦，溶出氫氧化鋁。由於鋁酸鈉溶液中含有較多的礦石所帶入的腐植酸鹽，使得鋁酸鈉溶液帶有暗紅色，在種分分解的過程中，腐植酸鹽會吸附在氫氧化鋁表面，造成氫氧化鋁的白度降低。因此，通過拜耳法生產的氫氧化鋁由於在分解過程中吸附了溶液中的有色腐植酸鹽而使得其白度較低，無法作為填料應用於電纜、絕緣子、熱塑材料、電力、電器設備、橡膠、塑料等行業中，使其應用領域受到了很大的限制。目前生產填料級高白氫氧化鋁主要是採用石灰、水滑石或是溶液燃燒等辦法，通過在拜耳法生產氫氧化鋁的過程中對鋁酸鈉溶液進行處理，脫除其中的腐植酸鹽，使溶液得到淨化，再利用淨化後的溶液生產氫氧化鋁，氫氧化鋁經過破碎或研磨達到填料級高白氫氧化鋁粒度。但是該工藝複雜、排渣量大、製作成本很高。中國專利CN 102502742 A為上述方法的一種，選用氧化鈣、氧化鎂、煅燒白雲石、雙氧水中的一種或幾種作為淨化劑加入到鋁酸鈉溶液中，其中加入量為5 20g/L，處理時間為0.5 3h，使有色物質脫出。雖然能夠製得高白氫氧化鋁微粉，但反應後失效的淨化劑需要脫除過量和反應後產物，增加了工藝複雜度，過量淨化劑和淨化劑反應後產物要作為廢渣排出，增加了排渣量。拜耳法氫氧化鋁工藝生產中，在鋁酸鈉溶液中脫除腐植酸鹽，達到制高白氫氧化鋁的目的雖然可以實現，但由於拜耳法氫氧化鋁工藝自身的特點，此種方法製得的產品粒度比較單一，不能適應不同使用環境的要求。
發明內容
本發明要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種能夠有效分解拜耳法氫氧化鋁中的腐植酸鹽，只去不同粒度產品的一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:該填料級高白氫氧化鋁的生產方法，其特徵在於，採用如下工藝步驟:
1)通過拜耳法製備氫氧化鋁；
2)將製得的氫氧化鋁在8(Γ150 下烘乾，至水分低於0.5%後，向氫氧化鋁中按重量比I: ((Γ3)加入脫色劑和分散劑，並混合均勻；脫色劑和分散劑的總加入量為氫氧化鋁重量的 I %。10%o ；
3)將混合後的物料置於球磨機中研磨至所需粒度即可；
其中，所述脫色劑為過碳酸鈉、過硼酸鈉或過硫酸鈉中的一種、兩種及兩種以上的混合物；所述分散劑為乙醇或聚乙二醇。優選的，所述的脫色劑和分散劑的總加入量為拜耳法氫氧化鋁重量的3%0飛％。。優選的，所述的脫色劑為過碳酸鈉和過硼酸鈉按質量比1.2:1的混合物。過碳酸鈉作為拜耳法氫氧化鋁的脫色劑，能夠將殘留的腐植酸鹽氧化分解，並進一步漂白。過碳酸鈉自身在脫色過程中容易分解，且分解物容易脫除不影響氫氧化鋁的使用。過硼酸鈉是一種高效氧系漂白劑，過硼酸鈉與同為過氧化物的過碳酸鈉不同，它不是由過氧化氫形成的加和物，而是含有有兩個過氧化鏈組成的環狀過硼酸根陰離子(B2O8H42-),不含BO3-離子。本發明發明人發現過碳酸鈉和過硼酸鈉按質量比1.2:1的混合物的氧活性和穩定性在拜耳法氫氧化鋁研磨過程中產生的漂白作用尤其顯著，可以在更少脫色劑更少研磨時間下取得更好的效果，尤為適合由拜耳法氫氧化鋁研磨過程中作為脫色劑使用製得填料級高白氫氧化招。所述的球磨機為氧化招襯板的球磨機,研磨介質為氧化招球；球料比為8 10。研磨時間氧化鋁球的級配根據所需填料級高白氫氧化鋁成品粒度按傳統工藝調整，研磨時間一般不應超過16小時。拜耳法氫氧化鋁烘乾時的烘乾設備沒有特殊的要求，可以是乾燥箱、耙式烘乾器、槳葉烘乾器、強化沸騰烘乾器等行業所熟知的烘乾設備。本發明製備填料級高白氫氧化鋁的原料選用拜耳法氫氧化鋁，拜耳法氫氧化鋁是傳統的拜耳法製得的氫氧化鋁。本發明利用拜耳法氫氧化鋁的原料結合傳統燒結法制氫氧化鋁的球磨工藝，在球磨過程中加入過碳酸鈉、過硼酸鈉、過硫酸鈉中的一種或兩種及兩種以上的混合物作為脫色劑，以消除拜耳法氫氧化鋁中的腐植酸鹽達到高白的目的，並結合球磨工藝製取不同粒度的產品。可利用傳統氫氧化鋁球磨工藝，通過對球磨時間和分散劑的加入種類或用量的控制製得不同粒度的氫氧化鋁。傳統製備高白氫氧化鋁的方法，研究方向均在於在前期的溶液中脫色。本發明另闢蹊徑在氫氧化鋁造粒的過程中脫色，並找到此過程中脫色效果好，產品品質高的脫色劑，並給出最佳使用量和配合比。脫色劑和分散劑的使用量配比，脫色劑比例太小則不能完成脫色，影響高白品質；脫色劑比例太大的話則降低分散劑的作用影響對產品粒度的控制。與現有技術相比，本發明的一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法所具有的有益效果是:本發明以拜耳法氫氧化鋁為原料，結合傳統燒結法球磨工藝，在球磨造粒的同時利用選擇的脫色劑與腐植酸鹽氧化漂白，大幅提高拜耳法氫氧化鋁的白度，制出高白度並有不同粒度的氫氧化鋁，實現了拜耳法氫氧化鋁的系列化生產，可大大拓展拜耳法氫氧化鋁的應用領域，適應不同的生產需求。將傳統拜耳法生產填料級高白氫氧化鋁工藝的三步，合併為一步完成。與拜耳法生產填料級高白氫氧化鋁的工藝相比，本發明具有工藝簡便、容易操作、設備投資及增加成本較少的優點。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法做進一步說明，其中實施例1為最佳實施例。實施例中無水乙醇的密度按0.78g/mL，聚乙二醇的密度按
1.125 g/mL。在其他條件實施時可根據不同溫度或聚合度下的密度做出相應的調整。實施例1
取拜耳法氫氧化鋁IOKg於135°C的乾燥箱中，烘乾2小時，迅速將此物料倒入已按球料比為8:1加入研磨介質的30L氧化鋁襯板的球磨機中，加入過硼酸鈉10g、過碳酸鈉12g、無水乙醇36mL，研磨2小時後出料，此時的指標結果為:
權利要求
1.一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法，其特徵在於，採用如下工藝步驟: 1)通過拜耳法製備氫氧化鋁； 2)將製得的氫氧化鋁在8(T15(TC下烘乾，至水分低於0.5%後，向氫氧化鋁中按重量比I: ((Γ3)加入脫色劑和分散劑，並混合均勻；脫色劑和分散劑的總加入量為氫氧化鋁重量的 I %。10%o ； 3)將混合後的物料置於球磨機中研磨至所需粒度即可； 其中，所述脫色劑為過碳酸鈉、過硼酸鈉或過硫酸鈉中的一種、兩種及兩種以上的混合物；所述分散劑為乙醇或聚乙二醇。
2.根據權利要求1所述的一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法，其特徵在於:所述的脫色劑和分散劑的總加入量為拜耳法氫氧化鋁重量的3%0 6%。。
3.根據權利要求1所述的一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法，其特徵在於:所述的脫色劑為過碳酸鈉和過硼酸鈉按質量比1.2:1的混合物。
4.根據權利要求1所述的一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法，其特徵在於:所述的球磨機為氧化招襯 板的球磨機，研磨介質為氧化招球；球料比為8 10。
全文摘要
一種填料級高白氫氧化鋁的生產方法，屬於氫氧化鋁的生產技術領域。其特徵在於，其具體製備步驟為將拜耳法氫氧化鋁烘乾後再加入過碳酸鈉、過硼酸鈉、過硫酸鈉中的一種或兩種及兩種以上的混合物作為脫色劑，並加入乙醇或聚乙二醇的一種作為分散劑，脫色劑和分散劑的總加入量為拜耳法氫氧化鋁重量的1‰~10‰；將混合後的物料置於球磨機中研磨至所需粒度後，即得。本發明以拜耳法氫氧化鋁為原料，結合傳統燒結法球磨工藝制出高白度並有不同粒度的氫氧化鋁，實現了拜耳法氫氧化鋁的系列化生產。
文檔編號C01F7/46GK103204529SQ20131016212
公開日2013年7月17日 申請日期2013年5月6日 優先權日2013年5月6日
發明者陳杰, 石保利, 曹雪山 申請人:淄博鵬豐鋁業有限公司