專利名稱：一種用氯化鋁溶液生產超細氫氧化鋁、氧化鋁的方法
技術領域：
本發明涉及一種用 氯化鋁溶液制備超細氫氧化鋁、氧化鋁的方法，尤其適用于用 含鐵的氯化鋁溶液生產低鐵含量超細氫氧化鋁、氧化鋁的方法。
背景技術：
超細氫氧化鋁，一般是指顆粒均勻，平均粒徑小于Iym的超細粒氫氧化鋁，被廣 泛地用于化學、醫藥、催化劑及其載體、橡膠、顏料、造紙、耐火材料、絕緣材料、陶瓷等領域， 在國民經濟中有著極其重要的作用。而超細氧化鋁由于具備優異的物理化學性能，也被廣 泛地應用于機械、冶金、石油、化工、電子、光學、核反應、航天航空等各個技術領域。超細氫氧化鋁、氧化鋁的生產大體上可分為物理法和化學法兩種。物理法即機械 粉碎法，是用各種粉碎機將原料直接粉碎研磨成超細粉。它具有操作簡單、成本低廉、產量 高的特點。但是，其缺點是只能使粒徑細化到一定程度，且所得產品在純度、粒徑分布和粒 子外形上不能令人滿意，并且噪音污染大，會產生大量的粉塵，對工作環境和自然環境造成 較嚴重的污染，因此應用前景不理想，只能用于小規模的生產。化學法有種分法(或叫改良 拜耳法)、碳分法、碳酸鋁銨熱解法、有機鋁法，此外還有硫酸鋁銨熱解法、鋁水中火花放電 法、中和法等。其中種分法和碳分法使用最為廣泛。目前超細氫氧化鋁和氧化鋁的生產大 都是以鋁土礦為原料，經選礦拜耳法或者堿-石灰燒結法生產超細氫氧化鋁。兩種方法都 需采用堿性的偏鋁酸鈉溶液為原料，因此對生產工藝及原料有一定限制。其它方法都存在 原料要求高、生產工藝復雜等缺點。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明提供一種以含鐵的氯化鋁溶液為原料制備超細 氫氧化鋁和超細氧化鋁的方法。所述方法包括a)加水稀釋或蒸發濃縮調整氯化鋁溶液中AlCl3的濃度至1. 5-2. 9mol/L,將氯化 鋁溶液經大孔型陽離子樹脂吸附除鐵，使溶液中鐵含量(以氧化鐵計)降至0. 3mg/L以下， 得氯化鋁精制液；b)向氯化鋁精制液中加入0. 01_6襯％濃度的分散劑溶液混均，得分散液。c)向分散液通入氨水直到分散液的pH值為8-9，生成氫氧化鋁沉淀，過濾沉淀，分 別用水和乙醇洗滌，然后將沉淀在200°C干燥，即得超細氫氧化鋁。本發明所述步驟a)中，所述氯化鋁溶液可以采用由鹽酸與含鋁礦物或含鋁廢渣 反應制得的氯化鋁溶液。將所述氯化鋁溶液加水稀釋或蒸發濃縮調整氯化鋁溶液中AlCl3W濃度至 1. 5-2. 9mol/L，將氯化鋁溶液通過大孔型陽離子樹脂柱以除去氯化鋁溶液中的鐵，優選在 200C -90°C下，氯化鋁溶液以1-4倍樹脂體積/小時的速度以下進上出的方式通過樹脂柱， 溶液在樹脂空隙中呈活塞狀向上流動。樹脂柱可采用單柱或雙柱串連的方式。所述步驟a)中大孔型陽離子樹脂優選為D001、732、742、7020H、7120H、JK008 或 SPC-1 樹脂。本發明方法所述步驟b)中，向氯化鋁精制液中加入分散劑溶液，混勻、得到分散 液，優選分散劑溶液的濃度為0.01-6wt%。所述分散劑包括但不限于聚乙二醇(PEG)4000、 PEG 6000或聚乙烯醇，能單獨使用也可搭配使用；優選分散劑溶液加入量為化鋁精制液體 積的5-20% ；本發明所述步驟c)中，加入分散劑后在攪拌下向分散液中逐步加入氨水，優選氨 水的濃度為l-5mol/L，當溶液的pH值達到8-9時，停止加入氨水；氨水與氯化鋁發生中和 反應，得到氫氧化鋁沉淀，然后進行真空過濾。過濾后得到的氫氧化鋁沉淀進行2-4次水洗 和1-3次醇洗，或者經l_8h老化后再進行2-4次水洗和1-3次乙醇洗滌。洗滌可以除去可 溶性鹽，增強分散性。在低于200°C的溫度下進行干燥(可采用真空干燥或噴霧干燥)，得 到超細氫氧化鋁產品。濾液為氯化銨溶液，回收它用。本發明還提供一種制備超細氧化鋁的方法，所述方法包括采用上述方法所制得的 超細氫氧化鋁在650-950°C煅燒0.5-4.0小時，得超細氧化鋁，或在1100-1200°C煅燒 0. 5-4. 0小時，得超細a -氧化鋁。本發明還提供一種大孔型陽離子樹脂的洗脫再生方法，本發明所述洗脫再生方法 包括1)將上述方法步驟a)中吸附飽和的大孔型陽離子樹脂用水或鹽酸作為洗脫劑進 行洗脫，其中鹽酸的濃度為2-10wt% ；2)將步驟1)中洗脫后的大孔型陽離子樹脂用2_10wt%濃度的鹽酸進行再生以恢 復樹脂的吸附能力。其中，步驟1)中優選鹽酸的濃度為2_10wt%。洗脫條件為洗脫溫度為 20°C -60°C，洗脫時洗脫劑用量為1-3倍樹脂體積，洗脫時洗脫劑流速為1-3倍樹脂體積/ 小時，洗脫時洗脫劑以上進下出的方式通過樹脂柱。其中，步驟2)中將步驟1)洗脫后的大孔型陽離子樹脂采用2_10wt%的鹽酸進行 再生，優選再生的條件為鹽酸以上進而下出的方式通過大孔陽離子型樹脂柱，再生溫度為 20°C -60°C，鹽酸的用量為1-2倍樹脂體積，鹽酸的流速為樹脂的1-3倍體積/小時。經再 生的大孔型陽離子樹脂恢復吸附能力。與現有技術相比較，本發明所采用的氯化鋁溶液可由鹽酸與含鋁礦物或含鋁廢渣 反應制得，擴大了原料來源；本發明選用對鐵有高選擇性的大孔型陽離子樹脂對氯化鋁溶 液進行除鐵，經除鐵后，溶液中的鐵含量(以氧化鐵計)可以降至0. 3mg/L以下，保證了產 品純度。得到的氫氧化鋁產品中氧化鐵含量等于或低于0.015wt%，氧化鋁產品中氧化鐵含 量低于0. 02wt% ；本發明采用樹脂吸附、中和、過濾洗滌干燥三步操作制得超細氫氧化鋁產 品，再經煅燒獲得超細氧化鋁產品，工藝流程短，操作簡單。
圖1為用氯化鋁溶液生產超細氫氧化鋁、氧化鋁的方法；圖2為實施例1所得超細氧化鋁的透射電鏡照片。
具體實施例方式本發明結合以下實例作進一步的說明，但本發明的內容不僅限于實施例中所涉及 的內容。實施例1(1)采用A1C13濃度為2. 3mol/L,含鐵(以氧化鐵計)1. 9g/L的氯化鋁溶液為原 料，在室溫下用D001 (安徽皖東化工廠)樹脂采用單柱的方式進行吸附除鐵，氯化鋁溶液流速 為2倍樹脂體積/小時。經測定，經處理后精制液中鐵含量(以氧化鐵計)降為0. 24mg/L。(2)向氯化鋁精制液中加入5wt %的PEG4000作為分散劑，分散劑用量為精制液體 積的5%，得到分散液。(3)在攪拌下向分散液中逐步加入濃度為lmol/L的氨水，至溶液pH值為8，得到 氫氧化鋁漿液。對氫氧化鋁漿液進行真空過濾，經4次水洗和2次醇洗，于110°C下在真空 干燥箱內進行真空干燥，得到超細氫氧化鋁產品。經測定，超細氫氧化鋁的粒徑為 0. 2微米。比表面積為201m2/g，氧化鐵含量為 0.011wt%。在透射電子顯微鏡下觀察，所得產品為長徑比約為200 lOOnm的柱狀顆粒 (如圖2所示)，分散性較好，分布較為均勻。實施例2除步驟(1)外，其它其他操作工藝條件均與實施例1相同。將步驟(1)中的工藝 條件調整為(1)采用A1C13濃度為2. 3mol/L,含鐵(以氧化鐵計)1. 9g/L的氯化鋁溶液為原 料，在室溫下用裝有JK008(安徽皖東化工廠)樹脂的樹脂柱，采用雙柱串連的方式進行除 鐵，氯化鋁溶液流速為4倍樹脂體積/小時。經處理后精制液中鐵含量(以氧化鐵計)降 為 0. 21mg/L。經測定，超細氫氧化鋁的粒徑為 0. 2微米，比表面積為211m2/g，氧化鐵含量為 0. 010wt%。實施例3將氯化鋁溶液原料換為A1C13濃度為1. 7mol/L,含鐵(以氧化鐵計)2. 6g/L的氯 化鋁溶液。所有操作工藝條件與實施例1相同。經樹脂吸附、中和、過濾洗滌干燥后得到超
細氫氧化鋁產品。經測定，超細氫氧化鋁的粒徑為 0. 2微米，比表面積為217m2/g，氧化鐵含量為 0. 015wt%。實施例4除步驟(2)外，其它其他操作工藝條件均與實施例1相同。將步驟(2)中的操作 工藝條件調整為(2)向精制液中加入3wt%的聚乙烯醇作為分散劑，分散劑用量為精制液體積的 10%，得到分散液。經測定，超細氫氧化鋁的粒徑為 0. 25微米，比表面積為207m2/g，氧化鐵含量為 0. 012wt%。實施例5除步驟⑵夕卜，其它其他操作工藝條件均與實施例1相同。將步驟⑵中的操作工藝條件調整為(2)向精制液中加入0. 05襯％的PEG6000作為分散劑，分散劑用量為精制液體積的20%，得到分散液。經測定，超細氫氧化鋁的粒徑為 0. 2微米，比表面積為202m2/g，氧化鐵含量為 0. 013wt%。實施例6除步驟(3)外，其它其他操作工藝條件均與實施例1相同。將步驟(3)中的操作 工藝條件調整為(3)在攪拌下向分散液中逐步加入濃度為3mol/L的氨水，至溶液pH值為8. 5，得 到氫氧化鋁漿液。對氫氧化鋁漿液進行真空過濾，經3次水洗和2次醇洗，于170°C進行噴 霧干燥，得到超細氫氧化鋁產品。經測定，超細氫氧化鋁的粒徑為 0. 2微米，比表面積為223m2/g。氧化鐵含量為 0. 012wt%。實施例7將實施例1中得到的超細氫氧化鋁在800°C煅燒2小時可得超細Y -氧化鋁。經測定，所得產品的粒徑為 0. 35微米，氧化鐵含量為0. 018wt%。實施例8將實施例1中得到的超細氫氧化鋁在1100°C煅燒2小時可得α -氧化鋁。經測定，所得產品的粒徑為 0. 4微米，氧化鐵含量為0. 019wt%。
權利要求
一種利用氯化鋁溶液制備超細氫氧化鋁的方法，其特征在于，所述方法包括a)加水稀釋或蒸發濃縮調整氯化鋁溶液中AlCl3的濃度至1.5-2.9mol/L，將氯化鋁溶液通過大孔型陽離子樹脂柱除鐵，使氯化鋁溶液中鐵含量降至0.3mg/L以下，得氯化鋁精制液；b)向氯化鋁精制液中加入濃度為0.01-6wt％的分散劑溶液混均，得分散液；c)向分散液通入氨水直到分散液的pH值為8-9，生成氫氧化鋁沉淀，過濾沉淀，分別用水和乙醇洗滌，然后將沉淀在200℃以下干燥，即得超細氫氧化鋁。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a)中大孔型陽離子樹脂為 D001、732、742、7020H、7120H、JK008 或 SPC-I 樹脂。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟a)中通過大孔型陽離子樹脂柱 除鐵的步驟為 在20°C -90°C下，將氯化鋁溶液以自下而上的方式通過樹脂柱，氯化鋁溶液 的流速為1-4倍樹脂體積/小時。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中分散劑為聚乙二醇4000、 聚乙二醇6000或聚乙烯醇，或它們的任意組合物。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中分散劑溶液的量為氯化鋁 精制液體積的5-20%。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟c)為向分散液通入氨水直到分 散液的PH值8-9，生成氫氧化鋁沉淀，過濾沉淀，然后老化1-8小時，分別用水洗滌2-4次和 乙醇洗滌1-3次，將沉淀在200°C以下干燥，即得超細氫氧化鋁。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟c)氨水的濃度為l-5mol/L。
8.一種制備超細氧化鋁的方法，其特征在于，所述方法包括采用權利要求1-7任 一方法所制得的超細氫氧化鋁在650-950°C煅燒0. 5-4. 0小時，得超細γ -氧化鋁，或在 1100-1200°C煅燒0. 5-4. 0小時，得超細α -氧化鋁。
9.一種大孔型陽離子樹脂的洗脫再生方法，其特征在于，所述方法包括1)將權利要求1-7任一權利要求的步驟a)中吸附飽和的大孔型陽離子樹脂用水或鹽 酸溶液作為洗脫劑進行洗脫，其中鹽酸的濃度為2-10wt% ；2)將步驟1)中洗脫后的大孔型陽離子樹脂用2-10襯％濃度的鹽酸進行再生。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述洗脫的條件為洗脫劑自上而下通 過大孔型陽離子樹脂柱，洗脫溫度為20°C _60°C，洗脫劑的用量為1-3倍樹脂體積，洗脫速 度為1-3倍樹脂體積/小時。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述再生的條件為鹽酸自上而下通過 大孔型陽離子樹脂柱，再生溫度為20°C _60°C，鹽酸的用量為1-2倍樹脂體積，鹽酸的流速 為1-3倍樹脂體積/小時。
全文摘要
本發明提供一種以氯化鋁溶液為原料制備超細氫氧化鋁和超細氧化鋁的方法。所述方法包括a)調整氯化鋁溶液的濃度，并將其通入大孔型陽離子樹脂柱除鐵，得到氯化鋁精制液；b)向氯化鋁精制液中加入分散劑溶液混均，得分散液；c)向分散液通入氨水，生成氫氧化鋁沉淀，經過濾、洗滌、干燥即得超細氫氧化鋁。超細氫氧化鋁在不同溫度下煅燒可分別得到γ-氧化鋁與與α-氧化鋁。其它方法相比，此方法具有原料來源廣泛、生產工藝簡單、產品純度高的優點。
文檔編號C01F7/34GK101863501SQ20101016184
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者孫延彬, 張培萍, 楊殿范, 蔣引珊, 郭昭華, 魏存弟 申請人:中國神華能源股份有限公司;神華準格爾能源有限責任公司