本發(fā)明涉及一種良分散性納米剛玉磨料的制備方法，屬于磨料制備技術領域。
背景技術：
磨料是對在磨削加工過程中起切削作用的硬質材料的總稱，其銳利、堅硬，用以磨削較軟的材料表面，主要用來制造磨具。磨料是制造每一種精密產(chǎn)品必不可少的材料，分為天然磨料和人造磨料兩大類，除金剛石外，天然磨料的性能都不太穩(wěn)定，因此許多天然磨料已逐漸被人造磨料所取代。自19世紀人造剛玉磨料研制成功以來，20世紀取得了極快的發(fā)展和廣泛的應用，成為不可缺少的一類重要的工業(yè)產(chǎn)品。人造剛玉開始大規(guī)模生產(chǎn)以后，產(chǎn)生很多不同品種的剛玉磨料，其主要區(qū)別在于氧化鋁含量、雜質種類、晶粒尺寸和制造工藝等方面。不同人造剛玉磨料的品種、磨削特性和磨削用途不同。
雖然我國關于納米氧化鋁的制備研究較為活躍，已可制得形狀規(guī)整、顆粒尺寸分布窄、粒度甚至達到10nm以下的具備優(yōu)良險能的納米氧化鋁粉體。但這些制備方法中還普遍存在著諸多問題,如生產(chǎn)規(guī)模小、技術要求高、設備條件苛刻、操作過程復雜、工藝參數(shù)難控制等缺點。這些因素均導致了納米氧化鋁粉末的價格偏高,限制了其應用及發(fā)展。沉淀法是在溶液狀態(tài)下將不同化學成分的物質混合,在混合溶液中加入適當?shù)某恋韯┮灾迫〖{米粒子的前驅體沉淀物，再將此沉淀物進行洗滌、干燥和鍛燒，從而制得相應的納米粒子。傳統(tǒng)的沉淀法制備納米粉體過程中影響因素較多(主要參數(shù)是溶液的組成、濃度、溫度、時間等)，形成分散粒子的條件較苛刻。制得的粉體微粒較易形成嚴重的團聚結構、粒徑較大、粒度分布范圍較寬等缺點。所以制備一種分散性較好的納米剛玉磨料很有必要。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題：針對目前制備的納米剛玉磨料粉體微粒較易形成嚴重的團聚結構、粒徑較大、粒度分布范圍較寬的問題，提供了一種通過回收亞硫酸糖廠濾池中污泥，由于濾池濾液中含有大量SO32-離子，通過其電解鋁渣中氧化鋁和鋁單質反應，隨后沉淀制備氫氧化鋁，由于制糖過程時，甘蔗中大量植物甾醇溶解至廢水中，由于植物甾醇流動性好、分散作用強，對氫氧化鋁表面進行改性，制備一種分散性較好的納米剛玉磨料，有效解決了納米剛玉磨料粉體微粒較易形成嚴重的團聚結構、粒徑較大、粒度分布范圍較寬的問題。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下所述的技術方案是：
（1）選取亞硫酸糖廠濾池污泥，將其自然晾干并碾磨過篩，收集60～70目濾池污泥顆粒，再按質量比1:10，強污泥顆粒與去離子水攪拌混合，在65～80℃下浸提25～30min；待浸提完成后，過濾并收集濾液，將其置于65～70℃下旋轉蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得濾液濃縮液；
（2）按質量比1:5，將質量濃度25%硝酸溶液添加至上述制備的濾液濃縮液，攪拌混合制備得硝酸混合液，隨后收集電解鋁渣再按質量比1:5，將電解鋁渣與硝酸混合液攪拌混合，并置于燒杯中，在室溫下靜置沉淀1～2h后，過濾并收集濾液，制備得納米混合液；
（3）在35～40℃下，將質量濃度10%碳酸銨溶液滴加至上述納米混合液中，控制滴加速度為5mL/min，待滴加至pH為3.5時，停止滴加并攪拌混合25～30min，隨后將其置于室溫下靜置陳化1～2h；
（4）待陳化完成后，對其抽濾并收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌3～5次，再在65～80℃下干燥6～8h，制備得氫氧化鋁前軀體，隨后將氫氧化鋁前軀體置于坩堝中，將坩堝置于200～230℃馬弗爐中預熱1～2h，待預熱完成后，按10℃/min緩慢升溫至800～1000℃，保溫煅燒1～2h后，靜置冷卻至室溫，隨后碾磨即可制備得一種良分散性納米剛玉磨料。
本發(fā)明制備的良分散性納米剛玉磨料顯微維氏硬度為1800～2200kg/cm2，密度為3.97g/cm3，比熱值為1.1kj/(kg·k)，熔點為2000℃，且在20～400℃下熱膨脹系數(shù)為6.0，單顆?？箟嚎蛇_1.3kg。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發(fā)制備的良分散性納米剛玉磨料分散性良好，無團聚現(xiàn)象，平均粒度為150nm；
（2）本發(fā)明制備過程簡單，通過廢棄物進行制備，綠色環(huán)保，對環(huán)境無污染。
具體實施方式
首先選取亞硫酸糖廠濾池污泥，將其自然晾干并碾磨過篩，收集60～70目濾池污泥顆粒，再按質量比1:10，強污泥顆粒與去離子水攪拌混合，在65～80℃下浸提25～30min；待浸提完成后，過濾并收集濾液，將其置于65～70℃下旋轉蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得濾液濃縮液；按質量比1:5，將質量濃度25%硝酸溶液添加至上述制備的濾液濃縮液，攪拌混合制備得硝酸混合液，隨后收集電解鋁渣再按質量比1:5，將電解鋁渣與硝酸混合液攪拌混合，并置于燒杯中，在室溫下靜置沉淀1～2h后，過濾并收集濾液，制備得納米混合液；在35～40℃下，將質量濃度10%碳酸銨溶液滴加至上述納米混合液中，控制滴加速度為5mL/min，待滴加至pH為3.5時，停止滴加并攪拌混合25～30min，隨后將其置于室溫下靜置陳化1～2h；待陳化完成后，對其抽濾并收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌3～5次，再在65～80℃下干燥6～8h，制備得氫氧化鋁前軀體，隨后將氫氧化鋁前軀體置于坩堝中，將坩堝置于200～230℃馬弗爐中預熱1～2h，待預熱完成后，按10℃/min緩慢升溫至800～1000℃，保溫煅燒1～2h后，靜置冷卻至室溫，隨后碾磨即可制備得一種良分散性納米剛玉磨料。
實例1
首先選取亞硫酸糖廠濾池污泥，將其自然晾干并碾磨過篩，收集60目濾池污泥顆粒，再按質量比1：10，強污泥顆粒與去離子水攪拌混合，在65℃下浸提25min；待浸提完成后，過濾并收集濾液，將其置于65℃下旋轉蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得濾液濃縮液；按質量比1:5，將質量濃度25%硝酸溶液添加至上述制備的濾液濃縮液，攪拌混合制備得硝酸混合液，隨后收集電解鋁渣再按質量比1:5，將電解鋁渣與硝酸混合液攪拌混合，并置于燒杯中，在室溫下靜置沉淀1h后，過濾并收集濾液，制備得納米混合液；在35℃下，將質量濃度10%碳酸銨溶液滴加至上述納米混合液中，控制滴加速度為5mL/min，待滴加至pH為3.5時，停止滴加并攪拌混合25min，隨后將其置于室溫下靜置陳化1h；待陳化完成后，對其抽濾并收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌3次，再在65℃下干燥6h，制備得氫氧化鋁前軀體，隨后將氫氧化鋁前軀體置于坩堝中，將坩堝置于200℃馬弗爐中預熱1h，待預熱完成后，按10℃/min緩慢升溫至800℃，保溫煅燒1h后，靜置冷卻至室溫，隨后碾磨即可制備得一種良分散性納米剛玉磨料。
實例2
首先選取亞硫酸糖廠濾池污泥，將其自然晾干并碾磨過篩，收集65目濾池污泥顆粒，再按質量比1：10，強污泥顆粒與去離子水攪拌混合，在70℃下浸提27min；待浸提完成后，過濾并收集濾液，將其置于67℃下旋轉蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得濾液濃縮液；按質量比1:5，將質量濃度25%硝酸溶液添加至上述制備的濾液濃縮液，攪拌混合制備得硝酸混合液，隨后收集電解鋁渣再按質量比1:5，將電解鋁渣與硝酸混合液攪拌混合，并置于燒杯中，在室溫下靜置沉淀1.5h后，過濾并收集濾液，制備得納米混合液；在37℃下，將質量濃度10%碳酸銨溶液滴加至上述納米混合液中，控制滴加速度為5mL/min，待滴加至pH為3.5時，停止滴加并攪拌混合27min，隨后將其置于室溫下靜置陳化1.5h；待陳化完成后，對其抽濾并收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌4次，再在70℃下干燥7h，制備得氫氧化鋁前軀體，隨后將氫氧化鋁前軀體置于坩堝中，將坩堝置于215℃馬弗爐中預熱1.5h，待預熱完成后，按10℃/min緩慢升溫至900℃，保溫煅燒1h后，靜置冷卻至室溫，隨后碾磨即可制備得一種良分散性納米剛玉磨料。
實例3
首先選取亞硫酸糖廠濾池污泥，將其自然晾干并碾磨過篩，收集70目濾池污泥顆粒，再按質量比1：10，強污泥顆粒與去離子水攪拌混合，在80℃下浸提30min；待浸提完成后，過濾并收集濾液，將其置于70℃下旋轉蒸發(fā)至原體積的1/3，制備得濾液濃縮液；按質量比1:5，將質量濃度25%硝酸溶液添加至上述制備的濾液濃縮液，攪拌混合制備得硝酸混合液，隨后收集電解鋁渣再按質量比1:5，將電解鋁渣與硝酸混合液攪拌混合，并置于燒杯中，在室溫下靜置沉淀2h后，過濾并收集濾液，制備得納米混合液；在40℃下，將質量濃度10%碳酸銨溶液滴加至上述納米混合液中，控制滴加速度為5mL/min，待滴加至pH為3.5時，停止滴加并攪拌混合30min，隨后將其置于室溫下靜置陳化2h；待陳化完成后，對其抽濾并收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌5次，再在80℃下干燥8h，制備得氫氧化鋁前軀體，隨后將氫氧化鋁前軀體置于坩堝中，將坩堝置于230℃馬弗爐中預熱2h，待預熱完成后，加熱按10℃/min緩慢升溫至1000℃，保溫煅燒2h后，靜置冷卻至室溫，隨后碾磨即可制備得一種良分散性納米剛玉磨料。