醇類強化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法
2023-06-05 20:50:46
專利名稱：醇類強化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法
技術領域：
本發明涉及-'種化學品氧化鋁的改進位備方法，特別是涉及一種醇類強化鋁酸鈉溶液品 種分解析出擬薄水鋁石的方法。
背景技術：
化學品氧化鋁包括用於非冶金用途的所有氧化鋁和氫氧化鋁，用途非常廣泛。擬薄水鋁 石(>A100H' H20， "=0.08~0.62)也稱凝膠狀薄水鋁石、假/準/擬一水軟鋁石、 一水軟鋁石 膠體或類勃姆石，是一類從無序到有序、弱晶態到晶態過渡的凝膠狀化學品氧化鋁，其比表 面積遠高於結品完整的薄水鋁石(7-A100H),主要用作製備7-八1203、 《-八1203的原料和難以 成型催化劑或催化劑載體的粘結劑。與之相比，經普通薄水鋁石焙燒得到的7-Al203比表面積 較低， 一般難以用於催化領域。可參考1.蔡衛權、餘小鋒，高比表面大中孔擬薄水鋁石和 7-八1203的製備研究，化學進展，2007， 19(9):丄322 1330; 2. GuzmM-Castillo M L、 Bokhini X、 Toledo-Antonio A 、 Salmones-B14squez J、 Herndndez-Beltrto F， Effect of boehmite crystallite size and steaming on alumina properties, The Journal of Physical Chemistry B, 2001， 105(11): 2099 2106。
鋁酸鈉溶液在60 70 °C下進行的晶種分解過程是拜耳法生產冶金級氧化鋁的關鍵工序， 以加入三水鋁石(Al(OH)3)晶種析出二水鋁石為基礎。但該過程因分解緩慢、分解率低而成 為氧化鋁工業生產的瓶頸之一。過去15年裡希臘國立雅典技術大學等單位開展了以三水鋁石 水熱處理後得到的結晶完整的薄水鋁石晶種，在110~150QC下從鋁酸鈉溶液析出薄水鋁石的 研究，種分產物由含3個結晶水的三水鋁石變為含1個結晶水的薄水鋁石後，生產冶金級氧 化鋁的能耗約降低1/4左右。可參考Panias D, Krestou A. Effect of synthesis parameters on precipitation of nanocrystalline boehmite from aluminate solutions. Powder Technology, 2007, 175(3): 163 173。
受上述鋁酸鈉溶液晶種分解析出薄水鋁石過程的啟發，近年來專利公開文獻 CN18S4082A和CN1733607A報導了從鋁酸鈉溶液析出高附加值活性氧化鋁前驅物——擬薄 水鋁石的研究，採用的晶種分別為德國有機醇鍆法生產的SB擬薄水鋁石和11202沉澱鋁酸鈉 溶液製備的擬薄水鋁石。其中，以SB擬薄水鋁石為晶種，在晶種比為l.O、 125。C的條件下， 分解八1203含量為100 140 g/L、苛化係數(鋁酸鈉溶液中Na20和A1203的摩爾比，用％表 示，卜一同)為1.30-1.45的鋁酸鈉溶液3 h後，分解率可達30%，且種分產物為具有活性氧化 鋁前驅物特性的大孔容、高比表面積擬薄水鋁石，其部分物化性質指標甚至超過了 SB粉。 該方法為從鹼法中間體鋁酸鈉溶液生產高附加值的活性氧化鋁提供了新的可供選擇的路徑， 但如何提高鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的分解率仍是富有挑戰性的課題。
3採用添加劑強化鋁酸鈉溶液品種分解是強化拜耳法三水鋁石晶種分解過程的重要舉措， 已有大量文獻報導，但迄今還鮮有添加劑強化擬薄水鋁石水熱分解，從鋁酸鈉溶液高效析出 擬薄水鋁石過程的報導。
發明內容
本發明的所要解決的技術問題是提供一種醇類強化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鍆 石的方法。改方法通過添加少量醇類添加劑，在不改變種分產物晶相的前提下，有效地提高 從鋁酸鈉溶液析出擬薄水鋁石分解率，可克服現有的鋁酸鈉溶液晶種分解製備擬薄水鋁石過 程中，鋁酸鈉溶液分解率偏低的缺陷。
本發明的目的是通過如下的技術方案實現的，按先後順序，具體歩驟包括
1) 將擬薄水鋁石品種和醇類添加劑，加入到含有60 200 g/L-Al203和苛化係數為1.30 .80的鋁酸鈉溶液中進行分解，所述擬薄水鋁石晶種和所述鋁酸鈉溶液中的Ab03的質量比 為0.1 4:1，所述醇類添加劑濃度為0.1 40mg/L;隨後在水熱條件下分解，得種分產物；
2) 將所得種分產物經冷卻、真空抽濾和蒸餾水充分洗滌至中性，得中性濾餅；
3) 將中性濾餅用乙醇洗滌一次，再經乾燥工序，得擬薄水鋁石。
本發明與現有鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法相比，具有以下主要優點工 藝條件溫和，醇類添加濃度低，還可以有效地強化從鋁酸鈉溶液析出擬薄水鋁石的種分過程， 鋁酸鈉溶液分解率可以提高2.2~19.5 %，顯示了其作為補充技術改進擬薄水鋁石種分過程分 解效率的應用潛力。
具體實施例方式
醇類強化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法，按先後順序，具體歩驟包括
1) 將擬薄水鋁石晶種和醇類添加劑，加入到含有60 200 g/L-Al203和苛化係數為1.30 1.80的鋁酸鈉溶液中進行分解，所述擬薄水鋁石品種和所述鋁酸鈉溶液中的Ak03的質量比 為0.1 4:1，所述醇類添加劑濃度為0.1 40mg/L;隨後在水熱條件下分解，得種分產物；
2) 將所得種分產物經冷卻、真空抽濾和蒸餾水充分洗滌至中性，得中性濾餅；
3) 將中性濾餅用乙醇洗滌一次，再經乾燥工序，得擬薄水鋁石。 所述歩驟l)的醇類添加劑可以為聚乙二醇200、聚乙二醇400或異丙醇。
所述歩驟1)的水熱條件，其工藝參數可以為反應溫度100 150°C，反應時間3 15h。
所述歩驟3)的乾燥工序可以為在80 120。C下普通乾燥6 12h。
上述歩驟3)的最終產物可以為擬薄水鋁石物相。上述步驟l)所加的擬薄水鋁石晶種，
可以使用前一次製備步驟3)所得最終產物的前驅物，方便循環利用晶種。
本發明在具體應用中，可以採用山東鋁廠生產的擬薄水鋁石為品種，通過加入醇類添加
劑，在水熱條件下強化從鋁酸鈉溶液析出擬薄水鋁石。
下面結合具休頭'施例對本發明作進一步說明，但不限定本發明。 實施例1
將一定量山東鋁廠生產的l弁擬薄水鋁石晶種加入到含有110g/LAl2O3、苛化係數為1.50 和異丙醇濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質量比為l丄隨後在125。C下連續水熱分解3h得種分產物。種分產物再經冷卻、真空抽濾和蒸 餾水充分洗滌至中性後，得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次中性濾餅，於80。C的空氣氣氛 中普通乾燥12h，得最終產物。最終產物經X射線粉末衍射(X-ray diffraction, XRD)分析為 擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達46.7%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液 的分解率為27.2 %，分解率提高了 19.5個百分點。 實施例2
將一定量山東鋁廠生產的l井擬薄水鋁石晶種加入到含有140g/LAl2Cb、苛化係數為1.45 和聚乙二醇200濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203 的質量比為l:l，隨後在125。C下連續水熱分解3h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾 和蒸餾水充分洗滌至中性後，得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次中性濾餅，於120。C的空氣 氣氛中普通乾燥12h，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分 解率達33.6%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為27.2%，分解率提高 了 6.4個百分點。
實施例3
將一定量山東鋁廠生產的lW擬薄水鋁石晶種加入到含有60g/LAl203、苛化係數為1.60 和異丙醇濃度為20 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質量比 為4:1，隨後在140。C下連續水熱分解4h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾和蒸餾水 充分洗滌至中性後，得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次中性濾餅，於110。C的空氣氣氛中普 通乾燥7h，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達到 39.9 %，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為36.6 %，分解率提高了 3.3 個百分點。
實施例4
將一定量山東鋁廠生產的2#擬薄水鋁石晶種加入到含有140g/LAl2O3、苛化係數為1.45 和異丙醇濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質量 比為l:l，隨後在125。C下連續水熱分解3h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾和蒸餾 水充分洗滌至中性後，得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次中性濾餅，於90。C的空氣氣氛中 普通乾燥llh，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達 到34.6%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為29.0%,分解率提高了5.6 個百分點。
實施例5
將一定量山東^廠生產的ltt擬薄水鋁石晶種加入到含有200g/LAl2O3、苛化係數為1.40 和異丙醇濃度為30 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質量 比為0.1:1,隨後在150。C下連續水熱分解3h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾和蒸 餾水充分洗滌全中性後，得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次中性濾餅，於100。C的空氣氣氛 中普通乾燥9h，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率 達到12.2%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為5.0 %，分解率提高了
57.2個百分點。 實施例6
將一定量山東鋁廠生產的l弁擬薄水鋁石晶種加入到含有140g/LAl2O3、苛化係數為1.45 和聚乙二醇400濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203 的質量比為1:1,隨後在125。C下連續水熱分解3h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾 和蒸餾水充分洗滌至中性後得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次中性濾餅，於100。C的空氣氣 氛中普通乾燥6h，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解 率達到29.4%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉的溶液分解率為27.2%，分解率提高 了2.2個百分點。
實施例7
將一定量山東鋁廠生產的l弁擬薄水鋁石晶種加入到含有170g/LAl2O3、苛化係數為1.45 和異丙醇濃度為0.1 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質 量比為0.5:1，隨後在130。C下連續水熱分解6h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾和 蒸餾水充分洗滌至中性後得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次，於100。C的空氣氣氛中普通幹 燥9 h，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達到2S.7 %， 而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為24.9%，分解率提高了 3.8個百分點。
實施例8
將一定量山東鋁廠生產的l弁擬薄水鋁石晶種加入到含有卯g/LAl203、苛化係數為1.80 和異丙醇濃度為40mg/L的50ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質量 比為3.0:1，隨後在110 。C下連續水熱分解10 h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾和 蒸餾水充分洗滌至中性後得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次，於1OO0C的空氣氣氛中普通幹 燥9 h，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達到34.4 %， 而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為32.2%，分解率提高了 2.2個百分點。
實施例9
將一定量山東鋁廠生產的1#擬薄水鋁石晶種加入到含有140g/LAl2O3、苛化係數為1.30 和異丙醇濃度為10 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質量 比為2.0:1，隨後在100 。C下連續水熱分解15 h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾和 蒸餾水充分洗滌至中性後得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次，隨後於IO(TC的空氣氣氛中普 通乾燥9h，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達到 50.2 %，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為47.3 %，分解率提高了 2.9 個百分點。
實施例10
將一定量山東鋁廠生產的1#擬薄水鋁石晶種加入到含有110g/LAl2O3、苛化係數為1.50 和異丙醇濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質量 比為1.0:1，隨後在125。C下連續水熱分解3h得種分產物。種分產物經冷卻、真空抽濾和蒸 餾水充分洗滌至中性後得中性濾餅。然後用乙醇洗滌一次，隨後於10(TC的空氣氣氛中普通
6乾燥9h，得最終產物。最終產物經XRD分析為擬薄水鋁石物相。然後採取和上述方法相同 的步驟，連續水熱分解3次，每次循環種分實驗採用的晶種均為前一次種分實驗所得最終產 物的甜驅物。最後的最終產物經XRD分析仍為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達36.5 %， 而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為24.4%，分解率提高了 12.1個百分點。 由上述實施例可見，本發明提供的採用聚乙二醇200、聚乙二醇400或異丙醇等醇類添 加劑強化鋁酸鈉溶液品種分解的方法具有很廣的適用範圍，可以在較大範圍內提高鋁酸鈉溶 液的分解率，其最高分解率可以提高19.5%以上，進而有條件大幅度提高擬薄水鋁石種分過 程的生產效率。
權利要求
1. 醇類強化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法，其特徵在於，按先後順序，具體步驟包括1)將擬薄水鋁石晶種和醇類添加劑，加入到含有60～200g/L-Al2O3和苛化係數為1.30～1.80的鋁酸鈉溶液中進行分解，所述擬薄水鋁石晶種和所述鋁酸鈉溶液中的Al2O3的質量比為0.1～4∶1，所述醇類添加劑濃度為0.1～40mg/L；隨後在水熱條件下分解，得種分產物；2)將所得種分產物經冷卻、真空抽濾和蒸餾水充分洗滌至中性，得中性濾餅；3)將中性濾餅用乙醇洗滌一次，再經乾燥工序，得最終產物。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述歩驟1)的醇類添加劑為聚乙二醇200、 聚乙二醇400或異丙醇。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟l)的水熱條件，其工藝參數為 反應溫度100 150 °C，反應時間3 15 h。
4. 根據權利要求1 3中任一項所述的方法，其特徵在於所述歩驟3)的乾燥工序為 在80 120 °C下普通乾燥6 12 h。
5. 根據權利要求1 3中任一項所述的方法，其特徵在於所述歩驟3)的最終產物為擬 薄水鋁石物相。
6. 根據權利要求1 3中任一項所述的方法，其特徵在於步驟l)所加的擬薄水鋁石晶 種，即為甜一次製備歩驟3)所得最終產物的前驅物。
全文摘要
本發明是醇類強化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法，其步驟有首先向組成為60～200g/L-Al2O3和苛化係數為1.30～1.80的鋁酸鈉溶液中加入山東鋁廠生產的擬薄水鋁石晶種，晶種的加入量和溶液中Al2O3的質量比為0.1～4∶1，然後加入聚乙二醇200、聚乙二醇400和異丙醇等醇類中的一種，添加劑濃度為0.1～40mg/L，隨後在100～150℃的水熱條件下分解3～15h；真空抽濾冷卻後的種分產物，水洗至中性，再經乙醇洗滌和普通乾燥後，製得最終產物。本發明具有條件溫和、醇類添加濃度低和強化鋁酸鈉溶液分解效果好的特點，從鋁酸鈉溶液中析出擬薄水鋁石的分解率可提高2.2～19.5％。
文檔編號C01F7/00GK101456574SQ20091006040
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月4日 優先權日2009年1月4日
發明者傑 張, 胡玉珍, 蔡衛權 申請人:武漢理工大學