CN114873619B - 一种无定型氢氧化铝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无定型氢氧化铝的制备方法,包括以下步骤:(1)在高速搅拌条件下,将一定浓度的铝盐溶液按一定速度加入到含铝酸钠的溶液中,得到白色料浆,控制铝盐溶液和铝酸钠溶液的温度均不高于50℃,白色料浆的pH控制在4‑6之间;(2)对步骤(1)得到的料浆进行老化或者陈化处理,对经过老化或陈化的料浆进行固液分离和干燥,得到无定型氢氧化铝。本发明公开的制备无定型氢氧化铝的方法嫁接在氧化铝烧结法工艺流程中,原料来源稳定,成本低。所制备的无定型氢氧化铝的活性高,可用于快速转化为高纯度的拟薄水铝石、丝钠铝石、拜耳石、三水铝石等多种氧化铝水合物,且转化工艺简单,易操作。
Description
技术领域
本发明属于精细氧化铝产品及氧化铝生产技术领域,具体涉及一种无定型氢氧化铝的制备方法。
背景技术
无定型氢氧化铝是一种白色较透明的无定型的氧化铝水化物胶体,是一组组成不确定,无结晶状态的水合氧化铝产品,其结构式为:Al2O3·xH2O(x=3.5-6)在x射线照射下无明显特征峰。因其独特的性质,广泛应用于医疗、造纸、化工、陶瓷、电子产品、水处理、混凝土等行业,尤其是在水处理方面,优异的吸附性能受到越来越多的青睐。同时犹如人体“细胞”,可以在不同条件下,分化出不同的产品,无定型氢氧化铝常被作为制备活性氧化铝的前驱体。
现有生产过程中,多采用醇铝法和碳分法制备无定型氢氧化铝,醇铝法主要是利用醇和金属铝生成烷基铝或醇铝,然后控制一定的温度、PH值和压力等条件,将醇铝水解后的料浆,过滤、洗涤、老化、干燥制的产品,产品纯度高,但醇铝提纯很困难,且使用的催化剂对环境有污染。另外,该工艺设备要求高,造成生产成本整体较高。碳酸化法主要是铝酸钠溶液碳酸化法,该方法生产无定型氢氧化铝的生产原理即铝酸钠溶液在特定条件下通入CO2进行中和成胶反应,然后调整pH,继续与酸性物质进行二次反应得凝胶,凝胶经老化、洗涤、过滤,得到无定型氢氧化铝。这种方法由于是嫁接在大型氧化铝厂的生产流程中,具有无可比拟的优越性,但涉及气、液、固三相反应,精细化操作程度高,稍不注意就会导致产品成品率低,且产品的钠含量偏高,不利于后续的在加工。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种无定型氢氧化铝的制备方法,具体包括以下内容:
一种无定型氢氧化铝的制备方法,包括以下步骤:
(1)在搅拌转速不低于800r/min的条件下,将一定浓度的铝盐溶液按一定速度加入到含铝酸钠的溶液中,反应过程中控制反应体系的温度不高于70℃,同时利用PH计跟踪反应,控制反应体系的pH在4-6之间,得到白色料浆;
(2)对步骤(1)得到的料浆进行老化处理,对经过老化的料浆进行固液分离和干燥,得到无定型氢氧化铝。
具体地,所述步骤(1)中的铝盐为硫酸铝、氯化铝、或硝酸铝中的一种或多种。
具体地,所述步骤(1)中的铝盐为由浓硫酸与氢氧化铝反应制取的硫酸铝。
具体地,所述步骤(1)中的铝盐溶液中铝含量以氧化铝结果报出,氧化铝质量含量为4%-6%。
具体地,所述步骤(1)中的含铝酸钠的溶液为烧结法精液。
具体地,所述步骤(1)中的含铝酸钠的溶液中氧化铝的浓度为80g/L-118g/L。
具体地,所述步骤(2)料浆pH值保持在4-6范围内进行老化。
具体地,所述步骤(2)中的干燥方式为烘干,所述烘干的具体方法为:先采用离心喷雾或强力粉碎干燥机对氢氧化铝湿料进行快速烘干,再将快速烘干后的氢氧化铝在不高于100℃的温度下进行低温静态烘干。
本发明公开的方法制备的无定型氢氧化铝的检测方法:采用X射线衍射检测,检测范围为5-70,观察检测范围内是否有明显衍射峰,产品的多元素分析方法按照氢氧化铝检测标准(GB/T4294-2010)。
本发明的有益效果:
(1)本发明公开的制备无定型氢氧化铝的方法嫁接在氧化铝烧结法工艺流程中,原料来源稳定,成本低;
(2)采用本发明的方法所制备的无定型氢氧化铝的活性高,可用于快速转化为高纯度的拟薄水铝石、丝钠铝石、拜耳石、三水铝石等多种氧化铝水合物,且转化工艺简单,易操作;
(3)采用本发明公开的方法制备的氢氧化铝的活性高,在水和高温同时存在的条件下,产品会发生相转变,因此,在制备过程中,确保产品温度<120℃,采用快速烘干的方式对产品进行烘干,有效保证了产品的纯度,具体是在烘干产品时,采用离心喷雾或强力粉碎干燥机设备。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的无定型氢氧化铝的X射线衍射图谱;
图2为本发明实施例2制备的无定型氢氧化铝的X射线衍射图谱;
图3为本发明实施例3制备的无定型氢氧化铝的X射线衍射图谱;
图4为本发明实施例4制备的无定型氢氧化铝的X射线衍射图谱;
图5为本发明实施例5制备的无定型氢氧化铝的X射线衍射图谱;
图6为本发明公开的方法的工业扩大试验制备的产品的X射线衍射图谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外,下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
一种无定型氢氧化铝的制备方法,包括以下步骤:
(1)在搅拌转速不低于800r/min的条件下,将一定浓度的铝盐溶液按一定速度加入到含铝酸钠的溶液中,反应过程中控制反应体系的温度不高于70℃,同时利用PH计跟踪反应,控制反应体系的pH在4-6之间,得到白色料浆;具体地,搅拌转速可以是1000r/min、950r/min、900r/min、850r/min、或800r/min;反应体系的温度可以是45℃、50℃、60℃、65℃、或70℃;反应体系的pH可以是4、4.5、5、5.5或6;
(2)对步骤(1)得到的料浆进行老化,对经过老化的料浆进行固液分离和干燥,得到无定型氢氧化铝。
具体地,所述步骤(1)中的铝盐为硫酸铝、氯化铝、或硝酸铝中的一种或多种,例如可以是由浓硫酸与氢氧化铝反应制取的硫酸铝。
具体地,所述步骤(1)中的铝盐溶液中氧化铝的质量含量为4%-6%,例如可以是4%、5%、5.5%、6%。
具体地,所述步骤(1)中的含铝酸钠的溶液为烧结法精液。
具体地,所述步骤(1)中的含铝酸钠的溶液中氧化铝的浓度为80g/L-118g/L,例如可以是80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、118g/L。
具体地,所述步骤(2)料浆pH值保持在4-6范围内进行老化,例如pH可以是4、4.5、5、5.5、6。
具体地,所述步骤(2)中的干燥方式为烘干,所述烘干的具体方法为:先采用离心喷雾或强力粉碎干燥机对氢氧化铝湿料进行快速烘干,再将快速烘干后的氢氧化铝在不高于100℃的温度下进行低温静态烘干,例如低温静态烘干的温度可以是70℃、80℃、90℃、95℃、100℃。
实施例1
取氧化铝烧结法中间物料铝酸钠精制液,冷却降温至30℃,取适量倒入烧杯中,备用。用氧化铝含量4.5%的硫酸铝作为铝盐,且硫酸铝溶液温度为30℃,开启搅拌,搅拌速度1250r/min,利用蠕动泵将硫酸铝滴入铝酸钠溶液中,终点PH控制在4.5,反应20min,得无定型氢氧化铝料浆,缓慢搅拌老化48h,过滤得滤饼,用适量水采用打浆洗涤的方式对滤饼洗涤6次,得滤饼,在95℃条件下,用烘箱将其烘干,得产品无定型氢氧化铝。其主要性质见表1和图1。
实施例2
取氧化铝烧结法中间物料铝酸钠精制液,冷却降温至30℃,取适量倒入烧杯中,备用。用氧化铝含量4.5%的氯化铝作为铝盐,且氯化铝溶液温度为30℃,开启搅拌,搅拌速度1250r/min,利用蠕动泵将氯化铝滴入铝酸钠溶液中,终点PH控制在4.5,反应20min,得无定型氢氧化铝料浆,缓慢搅拌老化48h,过滤得滤饼,用适量水采用打浆洗涤的方式对滤饼洗涤6次,得滤饼,在95℃条件下,用烘箱将其烘干,得产品无定型氢氧化铝。其主要性质见表1和图2。
实施例3
取氧化铝烧结法中间物料铝酸钠精制液,冷却降温至30℃,取适量倒入烧杯中,备用。用氧化铝含量4.5%的硝酸铝作为铝盐,且硝酸铝溶液温度为30℃,开启搅拌,搅拌速度1250r/min,利用蠕动泵将硝酸铝滴入铝酸钠溶液中,终点PH控制在4.5,反应20min,得无定型氢氧化铝料浆,缓慢搅拌老化48h,过滤得滤饼,用适量水采用打浆洗涤的方式对滤饼洗涤6次,得滤饼,在95℃条件下,用烘箱将其烘干,得产品无定型氢氧化铝。其主要性质见表1和图3。
实施例4
取氧化铝烧结法中间物料铝酸钠精制液,冷却降温至50℃,取适量倒入烧杯中,备用。用氧化铝含量4%的硫酸铝作为铝盐,且硫酸铝溶液温度为30℃,开启搅拌,搅拌速度1250r/min,利用蠕动泵将硫酸铝滴入铝酸钠溶液中,终点PH控制在4.5,反应20min,得无定型氢氧化铝料浆,缓慢搅拌老化48h,过滤得滤饼,用适量水采用打浆洗涤的方式对滤饼洗涤6次,得滤饼,在95℃条件下,用烘箱将其烘干,得产品无定型氢氧化铝。其主要性质见表1和图4。
实施例5
取氧化铝烧结法中间物料铝酸钠精制液,冷却降温至30℃,取适量倒入烧杯中,备用。用氧化铝含量6%的硫酸铝作为铝盐,且硫酸铝溶液温度为30℃,开启搅拌,搅拌速度1250r/min,利用蠕动泵将硫酸铝滴入铝酸钠溶液中,待硫酸铝加入完毕后,加入0.75倍硫酸铝体积的水,终点PH控制在5.5,反应20min,得无定型氢氧化铝料浆,缓慢搅拌老化48h,过滤得滤饼,用适量水采用打浆洗涤的方式对滤饼洗涤6次,得滤饼,在95℃条件下,用烘箱将其烘干,得产品无定型氢氧化铝。其主要性质见表1和图5。
表1实施例1-5制备的氢氧化铝产品的指标表(均为质量含量)
以上实验结果显示,不同条件下均能实现无定型氢氧化铝的制备,考虑现场的实际情况以及可操作性性,实验室选用实施例4的工艺条件进行了工业扩大化实验,实验结果见表2和图6。
表2工业扩大试验产品指标表
从扩大试验的结果可以看出,采用本发明公开的方法进行工业生产,能够得到稳定的无定型氢氧化铝产品。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种无定型氢氧化铝的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在搅拌转速不低于800r/min的条件下,将一定浓度的铝盐溶液按一定速度加入到含铝酸钠的烧结法精液中,所述烧结法精液中的氧化铝的浓度为80g/L-118g/L,反应过程中控制反应体系的温度不高于70℃,同时利用pH计跟踪反应,控制反应体系的pH在4-5.5之间,得到白色料浆;
(2)对步骤(1)得到的料浆进行老化处理,老化时料浆pH值保持在4-6范围内,对经过老化的料浆进行固液分离和干燥,得到无定型氢氧化铝;所述干燥的具体方法为:先采用离心喷雾或强力粉碎干燥机对氢氧化铝湿料进行快速烘干,再将快速烘干后的氢氧化铝在不高于100℃的温度下进行低温静态烘干。
2.根据权利要求1所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的铝盐为硫酸铝、氯化铝、或硝酸铝中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的铝盐为由浓硫酸与氢氧化铝反应制取的硫酸铝。
4.根据权利要求1所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的铝盐溶液中铝含量以氧化铝结果报出,氧化铝质量含量为4%-6%。
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