專(zhuān)利名稱(chēng)：擬薄水鋁石的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的擬薄水鋁石的制備方法，屬于非冶金氧化鋁的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
擬薄水鋁石，屬于結(jié)晶不完善的一水軟鋁石，它的性能就與其結(jié)晶程度密切相關(guān)。
生產(chǎn)擬薄水鋁石的方法很多，總體上分為醇鋁水解法和中和法。采用偏鋁酸鈉溶液和二氧化碳反應(yīng)生成擬薄水鋁石的方法，可以看作是采用二氧化碳作為酸源的中和法，它與中和法的區(qū)別是反應(yīng)過(guò)程不會(huì)在酸性條件下進(jìn)行。偏鋁酸鈉-二氧化碳(碳化法)生產(chǎn)擬薄水鋁石，比較適合嫁接于氧化鋁，特別是燒結(jié)法氧化鋁的生產(chǎn)，因?yàn)樵蟻?lái)源方便，生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)物、廢液等都可以返回氧化鋁的生產(chǎn)流程而重新使用，整個(gè)制備過(guò)程沒(méi)有其它物質(zhì)的排出，是一個(gè)“綠色”工業(yè)。
碳化法制備擬薄水鋁石，包括了以下的化學(xué)反應(yīng)(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(jī)理，把它們相加，得到一個(gè)總反應(yīng)式(6)式(6)就是碳化法制備擬薄水鋁石的反應(yīng)式。
碳化法制備擬薄水鋁石，分為間斷碳化法和連續(xù)碳化法兩個(gè)方式。間斷碳化法是指偏鋁酸鈉溶液經(jīng)過(guò)冷卻降溫、過(guò)濾沖稀、碳化分解、老化或者不老化、分離洗滌、干燥粉碎等步驟而成。碳化分解過(guò)程控制反應(yīng)終點(diǎn)的PH值在9～12之間，由于反應(yīng)過(guò)程的PH值是逐步降低下來(lái)的，使得形成的擬薄水鋁石粒子在反應(yīng)液中停留的時(shí)間不一致，擬薄水鋁石粒子的形成，貫穿了整個(gè)反應(yīng)過(guò)程。這樣，碳化反應(yīng)前期形成的粒子和分解結(jié)束時(shí)形成的粒子的性能產(chǎn)生差異，導(dǎo)致最終的擬薄水鋁石產(chǎn)品的孔徑分布較彌散，不是很集中；連續(xù)碳化法是將沖稀到一定濃度的偏鋁酸鈉溶液連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)器，控制停留時(shí)間，連續(xù)地得到擬薄水鋁石產(chǎn)品，控制反應(yīng)體系的PH值也是在9～12之間。這個(gè)方法，由于停留時(shí)間是指平均停留時(shí)間，反應(yīng)體系中某些單個(gè)擬薄水鋁石粒子的停留有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離這個(gè)時(shí)間，也會(huì)造成這些粒子的性能的差異，反應(yīng)到擬薄水鋁石產(chǎn)品的孔徑分布不是很集中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決擬薄水鋁石的孔徑分布分散問(wèn)題的擬薄水鋁石的制備方法。
本發(fā)明所述的擬薄水鋁石的制備方法，將偏鋁酸鈉溶液進(jìn)行碳酸化分解，把反應(yīng)漿液分離，將分離結(jié)晶經(jīng)洗滌、干燥后處理得產(chǎn)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(guò)控制二氧化碳的通氣量控制溶液的PH值為10～13，優(yōu)選10.5～12.5，最佳11～12，添加完畢后，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(yīng)漿液。
增大二氧化碳通氣量，使反應(yīng)漿液的PH值在4～12分鐘內(nèi)降至9.5～10.5。
本發(fā)明中本發(fā)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(yè)燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)中的產(chǎn)品為佳，方便實(shí)用，其濃度為Al2O3含量70～200g/l，優(yōu)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(yōu)選1.2～1.7，最佳1.3～1.6。
偏鋁酸鈉溶液的添加時(shí)間控制為0.5～10分鐘，最佳4～8分鐘。
所用二氧化碳?xì)怏w的控制按照本技術(shù)領(lǐng)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(yè)混合氣，也可以是純的二氧化碳?xì)怏w，可以是用壓縮空氣調(diào)配成體積濃度為20％以上的任意濃度，優(yōu)選30～90％，最佳35～60％，二氧化碳?xì)怏w的通入在滿(mǎn)足參與反應(yīng)的同時(shí)，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(yīng)溫度按照常規(guī)反應(yīng)情況進(jìn)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(yōu)選10～35℃。
本發(fā)明擬薄水鋁石產(chǎn)品的孔容、比表面積、孔徑分布的測(cè)試采用美國(guó)的AUTOSORB低溫氮吸附儀。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明碳化成膠過(guò)程的PH值變化范圍變小，成膠時(shí)間短，得到的擬薄水鋁石粒子均勻，孔徑分布集中，同時(shí)也有利于提高產(chǎn)品的產(chǎn)能。并且工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)施操作，又結(jié)合了氧化鋁的生產(chǎn)實(shí)際，達(dá)到了生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢物排出，綠色環(huán)保，利于推廣應(yīng)用。


圖1、本發(fā)明產(chǎn)品與常規(guī)方法產(chǎn)品孔徑分布對(duì)比圖。
圖中1、本發(fā)明得到的產(chǎn)品孔徑分布曲線(xiàn) 2、常規(guī)方法得到的產(chǎn)品孔徑分布曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1取燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)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(guò)濾，冷卻，備用。
在5L反應(yīng)器中加入2L溫度為15℃、PH值為7的去離子水，從反應(yīng)器底部通入體積濃度為50％的二氧化碳，立即向反應(yīng)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(shí)反應(yīng)體系的PH值為11.0，迅速增大通氣量，使反應(yīng)在6分鐘內(nèi)降至PH值9.5，分離，用80℃的去離子水洗滌三次，110℃烘干，得到擬薄水鋁石。產(chǎn)品孔容1.106ml/g，比表面積406.4m2/g，40～150埃之間的孔92.5％。
實(shí)施例2按照實(shí)施例1的方法，所不同的是通入二氧化碳后開(kāi)始加入500ml的偏鋁酸鈉溶液，6分鐘加完，此時(shí)反應(yīng)體系的PH值為11.4，增大二氧化碳通氣量，使反應(yīng)在8分鐘內(nèi)降至PH值9.8，得到擬薄水鋁石。產(chǎn)品孔容1.080ml/g，比表面積396.0m2/g，40～150埃之間的孔91.4％。
實(shí)施例3按照實(shí)施例1的方法，所不同的是通入二氧化碳后開(kāi)始加入800ml的偏鋁酸鈉溶液，7.5分鐘加完，此時(shí)反應(yīng)體系的PH值為12.0，增大二氧化碳通氣量，使反應(yīng)在10分鐘內(nèi)降至PH值10.2，得到擬薄水鋁石。產(chǎn)品孔容0.995ml/g，比表面積385.6m2/g，40～150埃之間的孔88.9％。
實(shí)施例4按照實(shí)施例1的方法，所不同的是反應(yīng)器中加入PH值為7.5的擬薄水鋁石的洗液，通入二氧化碳后開(kāi)始加入700ml的偏鋁酸鈉溶液，6分鐘加完，此時(shí)反應(yīng)體系的PH值為11.8，增大二氧化碳通氣量，使反應(yīng)在9分鐘內(nèi)降至PH值10.5，得到擬薄水鋁石4。產(chǎn)品孔容1.032ml/g，比表面積392.7m2/g，40～150埃之間的孔93.7％。
實(shí)施例5取燒結(jié)法氫氧化鋁，用苛性堿溶液溶解成濃度為Al2O3含量140g/l，苛性比1.31，過(guò)濾，冷卻，備用。
在5L反應(yīng)器中加入2L溫度為15℃、PH值為7的去離子水，從反應(yīng)器底部通入體積濃度為40％的二氧化碳，立即向反應(yīng)器加入300ml溫度為20℃的上述偏鋁酸鈉溶液，4分鐘加完，此時(shí)反應(yīng)體系的PH值為11.0，迅速增大通氣量，使反應(yīng)在5分鐘內(nèi)降至PH值9.5。離，用80℃的去離子水洗滌三次，110℃烘干，得到擬薄水鋁石5。產(chǎn)品孔容1.146ml/g，比表面積412.2m2/g，40～150埃之間的孔90.1％。
實(shí)施例6按照實(shí)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(shí)反應(yīng)體系的PH值11.2，增大通氣量，使反應(yīng)在8分鐘內(nèi)降至PH值9.8，得到擬薄水鋁石。產(chǎn)品孔容1.075ml/g，比表面積395.9m2/g，40～150埃之間的孔89.8％。
實(shí)施例7按照實(shí)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(shí)反應(yīng)體系的PH值11.5，增大通氣量，使反應(yīng)在8.5分鐘內(nèi)降至PH值10.0，得到擬薄水鋁石。產(chǎn)品孔容0.970ml/g，比表面積386.4m2/g，40～150埃之間的孔89.0％。
實(shí)施例8取燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)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(guò)濾，冷卻，備用。
在5L反應(yīng)器中加入2L溫度為15℃的去離子水，從反應(yīng)器底部通入體積濃度為35％的二氧化碳，立即向反應(yīng)器加入400ml溫度為23℃的上述偏鋁酸鈉溶液，6分鐘加完，此時(shí)反應(yīng)體系的PH值為11.0，迅速增大通氣量，使反應(yīng)在7分鐘內(nèi)降至PH值9.5，分離，用80℃的去離子水洗滌三次，105℃烘干，得到擬薄水鋁石。
實(shí)施例9取燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)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(guò)濾，冷卻，備用。
在5L反應(yīng)器中加入2L的去離子水，從反應(yīng)器底部通入體積濃度為55％的二氧化碳，立即向反應(yīng)器加入400ml溫度為20℃的上述偏鋁酸鈉溶液，5分鐘加完，此時(shí)反應(yīng)體系的PH值為11.5，迅速增大通氣量，使反應(yīng)在9分鐘內(nèi)降至PH值10，分離，用82℃的去離子水洗滌，115℃烘干，得到擬薄水鋁石。
權(quán)利要求
1.一種擬薄水鋁石的制備方法，將偏鋁酸鈉溶液進(jìn)行碳酸化分解，把反應(yīng)漿液分離，將分離結(jié)晶經(jīng)洗滌、干燥后處理得產(chǎn)品，其特征在于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(guò)控制二氧化碳的通氣量控制溶液的PH值為10～13，添加完畢后，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(yīng)漿液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于添加偏鋁酸鈉溶液控制的溶液PH值為11～12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于增大二氧化碳通氣量，使反應(yīng)漿液的PH值在4～12分鐘內(nèi)降至9.5～10.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制備方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于偏鋁酸鈉溶液的添加時(shí)間為0.5～10分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于偏鋁酸鈉溶液的添加時(shí)間為4～8分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于二氧化碳的氣體體積濃度為35～60％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于碳酸化分解反應(yīng)溫度為10～35℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的擬薄水鋁石的制備方法，為非冶金氧化鋁的制備技術(shù)領(lǐng)域，將偏鋁酸鈉溶液進(jìn)行碳酸化分解，把反應(yīng)漿液分離，將分離結(jié)晶經(jīng)洗滌、干燥后處理得產(chǎn)品，其特征在于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(guò)控制二氧化碳的通氣量控制溶液的pH值為10～13，添加完畢后，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(yīng)漿液。本發(fā)明碳化成膠過(guò)程的pH值變化范圍變小，成膠時(shí)間短，得到的擬薄水鋁石粒子均勻，孔徑分布集中，同時(shí)也有利于提高產(chǎn)品的產(chǎn)能。并且工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)施操作，又結(jié)合了氧化鋁的生產(chǎn)實(shí)際，達(dá)到了生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢物排出，綠色環(huán)保，利于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C01F7/00GK1583568SQ20041002418
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者袁崇良, 張少華, 張麗, 李廣戰(zhàn), 王強(qiáng), 張艷 申請(qǐng)人:山東鋁業(yè)股份有限公司