擬薄水鋁石的製備方法
2023-04-28 04:26:31
專利名稱：擬薄水鋁石的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的擬薄水鋁石的製備方法，屬於非冶金氧化鋁的製備技術領域。
背景技術：
擬薄水鋁石，屬於結晶不完善的一水軟鋁石，它的性能就與其結晶程度密切相關。
生產擬薄水鋁石的方法很多，總體上分為醇鋁水解法和中和法。採用偏鋁酸鈉溶液和二氧化碳反應生成擬薄水鋁石的方法，可以看作是採用二氧化碳作為酸源的中和法，它與中和法的區別是反應過程不會在酸性條件下進行。偏鋁酸鈉-二氧化碳(碳化法)生產擬薄水鋁石，比較適合嫁接於氧化鋁，特別是燒結法氧化鋁的生產，因為原料來源方便，生產過程的副產物、廢液等都可以返回氧化鋁的生產流程而重新使用，整個製備過程沒有其它物質的排出，是一個「綠色」工業。
碳化法製備擬薄水鋁石，包括了以下的化學反應(1)(2)(3)(4)(5)式(1)～式(5)式涉及了碳化法擬薄水鋁石的形成機理，把它們相加，得到一個總反應式(6)式(6)就是碳化法製備擬薄水鋁石的反應式。
碳化法製備擬薄水鋁石，分為間斷碳化法和連續碳化法兩個方式。間斷碳化法是指偏鋁酸鈉溶液經過冷卻降溫、過濾衝稀、碳化分解、老化或者不老化、分離洗滌、乾燥粉碎等步驟而成。碳化分解過程控制反應終點的PH值在9～12之間，由於反應過程的PH值是逐步降低下來的，使得形成的擬薄水鋁石粒子在反應液中停留的時間不一致，擬薄水鋁石粒子的形成，貫穿了整個反應過程。這樣，碳化反應前期形成的粒子和分解結束時形成的粒子的性能產生差異，導致最終的擬薄水鋁石產品的孔徑分布較彌散，不是很集中；連續碳化法是將衝稀到一定濃度的偏鋁酸鈉溶液連續地進入反應器，控制停留時間，連續地得到擬薄水鋁石產品，控制反應體系的PH值也是在9～12之間。這個方法，由於停留時間是指平均停留時間，反應體系中某些單個擬薄水鋁石粒子的停留有可能遠遠偏離這個時間，也會造成這些粒子的性能的差異，反應到擬薄水鋁石產品的孔徑分布不是很集中。
發明內容
本發明的目的在於提供一種解決擬薄水鋁石的孔徑分布分散問題的擬薄水鋁石的製備方法。
本發明所述的擬薄水鋁石的製備方法，將偏鋁酸鈉溶液進行碳酸化分解，把反應漿液分離，將分離結晶經洗滌、乾燥後處理得產品，其偏鋁酸鈉溶液碳酸化分解的控制為向通入二氧化碳的水中添加偏鋁酸鈉溶液，通過控制二氧化碳的通氣量控制溶液的PH值為10～13，優選10.5～12.5，最佳11～12，添加完畢後，迅速增大二氧化碳的通氣量，使溶液的PH值迅速降至9.5～10.5得反應漿液。
增大二氧化碳通氣量，使反應漿液的PH值在4～12分鐘內降至9.5～10.5。
本發明中本發明所用偏鋁酸鈉溶液可以是任意濃度的溶液，尤其選用工業燒結法氧化鋁生產中的產品為佳，方便實用，其濃度為Al2O3含量70～200g/l，優選70～180g/l，最佳90～150g/l，苛性比(氧化鈉與氧化鋁的分子比)為1.1～1.8，優選1.2～1.7，最佳1.3～1.6。
偏鋁酸鈉溶液的添加時間控制為0.5～10分鐘，最佳4～8分鐘。
所用二氧化碳氣體的控制按照本技術領域的碳酸化控制要求選定即可，可以是體積濃度為10～50％的工業混合氣，也可以是純的二氧化碳氣體，可以是用壓縮空氣調配成體積濃度為20％以上的任意濃度，優選30～90％，最佳35～60％，二氧化碳氣體的通入在滿足參與反應的同時，還可以起到空氣攪拌的作用。同樣，原料溫度和碳酸化分解反應溫度按照常規反應情況進行即可，如水的溫度為10～35℃，偏鋁酸鈉溶液的溫度控制為5～60℃，優選10～35℃。
本發明擬薄水鋁石產品的孔容、比表面積、孔徑分布的測試採用美國的AUTOSORB低溫氮吸附儀。
本發明與現有技術相比本發明碳化成膠過程的PH值變化範圍變小，成膠時間短，得到的擬薄水鋁石粒子均勻，孔徑分布集中，同時也有利於提高產品的產能。並且工藝簡單，容易實施操作，又結合了氧化鋁的生產實際，達到了生產過程無廢物排出，綠色環保，利於推廣應用。
圖1、本發明產品與常規方法產品孔徑分布對比圖。
圖中1、本發明得到的產品孔徑分布曲線 2、常規方法得到的產品孔徑分布曲線。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1取燒結法氧化鋁生產中的偏鋁酸鈉溶液，該溶液的濃度為Al2O3含量110g/l，苛性比1.45，過濾，冷卻，備用。
在5L反應器中加入2L溫度為15℃、PH值為7的去離子水，從反應器底部通入體積濃度為50％的二氧化碳，立即向反應器加入400ml溫度為23℃的上述偏鋁酸鈉溶液，4.5分鐘加完，此時反應體系的PH值為11.0，迅速增大通氣量，使反應在6分鐘內降至PH值9.5，分離，用80℃的去離子水洗滌三次，110℃烘乾，得到擬薄水鋁石。產品孔容1.106ml/g，比表面積406.4m2/g，40～150埃之間的孔92.5％。
實施例2按照實施例1的方法，所不同的是通入二氧化碳後開始加入500ml的偏鋁酸鈉溶液，6分鐘加完，此時反應體系的PH值為11.4，增大二氧化碳通氣量，使反應在8分鐘內降至PH值9.8，得到擬薄水鋁石。產品孔容1.080ml/g，比表面積396.0m2/g，40～150埃之間的孔91.4％。
實施例3按照實施例1的方法，所不同的是通入二氧化碳後開始加入800ml的偏鋁酸鈉溶液，7.5分鐘加完，此時反應體系的PH值為12.0，增大二氧化碳通氣量，使反應在10分鐘內降至PH值10.2，得到擬薄水鋁石。產品孔容0.995ml/g，比表面積385.6m2/g，40～150埃之間的孔88.9％。
實施例4按照實施例1的方法，所不同的是反應器中加入PH值為7.5的擬薄水鋁石的洗液，通入二氧化碳後開始加入700ml的偏鋁酸鈉溶液，6分鐘加完，此時反應體系的PH值為11.8，增大二氧化碳通氣量，使反應在9分鐘內降至PH值10.5，得到擬薄水鋁石4。產品孔容1.032ml/g，比表面積392.7m2/g，40～150埃之間的孔93.7％。
實施例5取燒結法氫氧化鋁，用苛性鹼溶液溶解成濃度為Al2O3含量140g/l，苛性比1.31，過濾，冷卻，備用。
在5L反應器中加入2L溫度為15℃、PH值為7的去離子水，從反應器底部通入體積濃度為40％的二氧化碳，立即向反應器加入300ml溫度為20℃的上述偏鋁酸鈉溶液，4分鐘加完，此時反應體系的PH值為11.0，迅速增大通氣量，使反應在5分鐘內降至PH值9.5。離，用80℃的去離子水洗滌三次，110℃烘乾，得到擬薄水鋁石5。產品孔容1.146ml/g，比表面積412.2m2/g，40～150埃之間的孔90.1％。
實施例6按照實施例5的方法，不同的是通入二氧化碳的體積濃度為51％，500ml偏鋁酸鈉溶液5.5分鐘加完，此時反應體系的PH值11.2，增大通氣量，使反應在8分鐘內降至PH值9.8，得到擬薄水鋁石。產品孔容1.075ml/g，比表面積395.9m2/g，40～150埃之間的孔89.8％。
實施例7按照實施例5的方法，不同的是通入二氧化碳的體積濃度為60％，700ml偏鋁酸鈉溶液6.5分鐘加完，此時反應體系的PH值11.5，增大通氣量，使反應在8.5分鐘內降至PH值10.0，得到擬薄水鋁石。產品孔容0.970ml/g，比表面積386.4m2/g，40～150埃之間的孔89.0％。
實施例8取燒結法氧化鋁生產中的偏鋁酸鈉溶液，該溶液的濃度為Al2O3含量150g/l，苛性比1.5，過濾，冷卻，備用。
在5L反應器中加入2L溫度為15℃的去離子水，從反應器底部通入體積濃度為35％的二氧化碳，立即向反應器加入400ml溫度為23℃的上述偏鋁酸鈉溶液，6分鐘加完，此時反應體系的PH值為11.0，迅速增大通氣量，使反應在7分鐘內降至PH值9.5，分離，用80℃的去離子水洗滌三次，105℃烘乾，得到擬薄水鋁石。
實施例9取燒結法氧化鋁生產中的偏鋁酸鈉溶液，該溶液的濃度為Al2O3含量90g/l，苛性比1.45，過濾，冷卻，備用。
在5L反應器中加入2L的去離子水，從反應器底部通入體積濃度為55％的二氧化碳，立即向反應器加入400ml溫度為20℃的上述偏鋁酸鈉溶液，5分鐘加完，此時反應體系的PH值為11.5，迅速增大通氣量，使反應在9分鐘內降至PH值10，分離，用82℃的去離子水洗滌，115℃烘乾，得到擬薄水鋁石。
權利要求
1.一種擬薄水鋁石的製備方法，將偏鋁酸鈉溶液進行碳酸化分解，把反應漿液分離，將分離結晶經洗滌、乾燥後處理得產品，其特徵在於偏鋁酸鈉溶液碳酸化分解的控制為向通入二氧化碳的水中添加偏鋁酸鈉溶液，通過控制二氧化碳的通氣量控制溶液的PH值為10～13，添加完畢後，迅速增大二氧化碳的通氣量，使溶液的PH值迅速降至9.5～10.5得反應漿液。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於添加偏鋁酸鈉溶液控制的溶液PH值為11～12。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於增大二氧化碳通氣量，使反應漿液的PH值在4～12分鐘內降至9.5～10.5。
4.根據權利要求1、2或3所述的製備方法，其特徵在於偏鋁酸鈉溶液的濃度為Al2O3含量70～200g/l，苛性比為1.1～1.8。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於偏鋁酸鈉溶液的濃度為Al2O3含量90～150g/l，苛性比為1.3～1.6。
6.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於偏鋁酸鈉溶液的添加時間為0.5～10分鐘。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於偏鋁酸鈉溶液的添加時間為4～8分鐘。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於二氧化碳的氣體體積濃度為35～60％。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於碳酸化分解反應溫度為10～35℃。
全文摘要
本發明涉及一種改進的擬薄水鋁石的製備方法，為非冶金氧化鋁的製備技術領域，將偏鋁酸鈉溶液進行碳酸化分解，把反應漿液分離，將分離結晶經洗滌、乾燥後處理得產品，其特徵在於偏鋁酸鈉溶液碳酸化分解的控制為向通入二氧化碳的水中添加偏鋁酸鈉溶液，通過控制二氧化碳的通氣量控制溶液的pH值為10～13，添加完畢後，迅速增大二氧化碳的通氣量，使溶液的pH值迅速降至9.5～10.5得反應漿液。本發明碳化成膠過程的pH值變化範圍變小，成膠時間短，得到的擬薄水鋁石粒子均勻，孔徑分布集中，同時也有利於提高產品的產能。並且工藝簡單，容易實施操作，又結合了氧化鋁的生產實際，達到了生產過程無廢物排出，綠色環保，利於推廣應用。
文檔編號C01F7/00GK1583568SQ20041002418
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月3日 優先權日2004年6月3日
發明者袁崇良, 張少華, 張麗, 李廣戰, 王強, 張豔 申請人:山東鋁業股份有限公司