專利名稱：活性氧化鋁的制備方法及由該方法制備的產品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化鋁的制備方法及由該方法制備的產品，特別涉及一種活性氧化鋁的制備方法及由該方法制備的產品。
背景技術：
活性氧化鋁(分子式A120(3-x) (OH) 2χ,0 < χ < 0. 8)是當前世界上大量使用的無機化工產品之一。由于活性氧化鋁具有多孔結構，高比表面積且處于不穩定的過渡態，因而具有較大的活性。在石油化工、化肥工業中，廣泛用作催化劑、催化劑載體。活性氧化鋁具有吸附性能、催化活性的多孔性、高分散度、大比表面積，因而用作氣體和液體的干燥劑、 氣體凈化的吸附劑、飲水除氟劑、工業污水的顏色和氣味消除劑等。活性氧化鋁球內部的晶型為Y型和X-P型，按其用途可分為活性氧化鋁球吸附劑、活性氧化鋁球干燥劑和活性氧化鋁球催化劑載體。2000年2月1日山東鋁業公司發布的《山東鋁業公司企業標準》中，一般活性氧化鋁的理化指標比表面積為200 350m2/g，孔體積為0. 3 0. 45ml/g,灼減彡7%, Na2O < 0. 45%。通常，其制作方法是將氫氧化鋁(化學式Al (OH) 3)置于450 800°C的烘干爐內，閃速焙燒2 6秒，即得到一般活性氧化鋁(P -AL203)。
發明內容
本發明的目的是提供一種活性氧化鋁的制備方法及由該方法獲得的活性氧化鋁， 要解決的技術問題是提高現有一般活性氧化鋁的吸附性能和催化活性的多孔性與大比表面積。本發明所采用的技術方案為本發明的活性氧化鋁的制備方法，由擬薄水鋁石制得晶種，再與一般活性氧化鋁粉進行水合反應制得活性氧化鋁，其制備方法的工藝步驟如下1)對氫氧化鋁快速脫水制得一般活性氧化鋁粉備用；2)在晶種制備槽中，將擬薄水鋁石制成漿液，并在其中加入硝酸鋁，PH值調至 6-9，通入蒸汽進行水合活化2小時，制得晶種備用；3)在水合反應槽中，將一般活性氧化鋁粉加入熱純水中，攪拌并制成一般活性氧化鋁漿料；4)將制備好的晶種，加入步驟3所述的一般活性氧化鋁漿料中并對該混合液進行加熱攪拌；5)對步驟4所得的混合液進行洗滌、過濾壓成濾餅；6)在100°C以下對濾餅進行熟化；7)對已經熟化的濾餅進行烘干或養生、活化。所加入的硝酸鋁濃度為100g/l，加入的量為擬薄水鋁石質量的6_10%。在水合反應槽中，晶種質量為一般活性氧化鋁漿料中一般活性氧化鋁粉質量的25% -40% ο對水合反應槽中的一般活性氧化鋁粉漿料和晶種混合液進行加熱攪拌，攪拌速度為145轉/分鐘，混合液溫度為60-90°C，保持2-4小時。所述的烘干是在烘干爐中，對已經熟化的濾餅在300°C的環境下進行烘干，烘干時間約10 20秒。所述的養生是在自然條件下養生，養生的環境溫度不低于20°C，養生時間為10 15小時。所述的活化是在活化爐中，對已經熟化的濾餅在500°C的環境下進行活化，活化時間為6小時。本發明的按照上述制備方法制得的活性氧化鋁，其比表面積> 400m2/g，孔體積在 0. 4 0. 6ml/g，灼減彡30%, Na2O彡0. 1%，三水鋁石彡3%0本發明與現有技術比較，由于采用了在一般活性氧化鋁漿料中置入氧化鋁晶種并在其間再次發生水合反應，從而生成新的水合氧化鋁，該新的水合氧化鋁經壓濾洗滌、熟化、養生、活化等工藝步驟，最終制得具有高吸附性能、催化活性更強的大孔容、大比表面積、低三水鋁石的活性氧化鋁，本發明工藝簡單、操作方便、成本低廉、對環境不產生污染。
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明如圖1所示，本發明的活性氧化鋁的制備方法，是由擬薄水鋁石(又名一水合氧化鋁，分子式A1203 · H20)制得晶種，再與一般活性氧化鋁粉進行水合反應制得活性氧化鋁， 該制備方法的步驟如下1)制作一般活性氧化鋁粉(即P -A1203粉，為制備本發明的活性氧化鋁的原料)將工業級氫氧化鋁(Aluminium hydroxide)，化學式Al (OH) 3，(是一種堿，由于又顯一定的酸性，所以又可稱之為鋁酸(H3A103)，但實際與堿反應時生成的是偏鋁酸鹽，因此通常把它視作一水合偏鋁酸(HA102 ·Η20))，置于普通烘干爐內，在300 400°C范圍內，經 15 20秒快速烘干，再置于雷蒙磨中(設備名稱3R60)以280轉/分鐘的速度，旋轉15 分鐘，將已烘干的粒度為45 μ m的氫氧化鋁，粉碎至粒度為5 μ m氫氧化鋁細粉。將5 μ m氫氧化鋁細粉，用料斗從爐頂加入自制的快脫爐內，爐內的高溫熱風從爐下部吹入，使氫氧化鋁粉細粉處于沸騰狀態，在600 800°C范圍內，經2 6秒快速焙燒脫水，制得一般活性氧化鋁粉，將已脫水的一般活性氧化鋁粉，經提升管進入旋風收塵器和布袋收塵器中，再儲備于一般活性氧化鋁粉料倉待用。2)制備一般活性氧化鋁晶種在晶種制備槽(自制的、材質為不銹鋼、容積為17m3)中，放入8噸純水、水溫在 50 60°C，最好為55°C，將350 400kg擬薄水鋁石(山西鋁廠生產)放入其中制成漿液， 并在其中加入濃度為100g/l、質量為擬薄水鋁石的6-10%的硝酸鋁(晶型轉換劑)，并加入適量的氫氧化鈉，將PH值調至6-9，最好為8. 5，通入蒸汽進行水合反應(蒸汽從槽底的側部加入)，水合反應時間為2小時，制得晶種，再經壓濾洗滌，去除晶種中的NO3-和Na+后，將晶種存放于晶種儲槽中保存。3)制備活性氧化鋁漿料在水合反應槽(自制的、材質為不銹鋼、容積為17m3)中，放入12m3熱純水，水溫調至70 80°C，最好為75°C，將1000 1200kg所述的一般活性氧化鋁粉，加入槽中，再以 145轉/分鐘的速度攪拌2小時，制成一般活性氧化鋁漿料存放。將已制備好的所述的晶種[加入水合反應槽中的晶種質量與一般活性氧化鋁粉質量的比值為質量比< 40%，其質量比越高，所得活性氧化鋁中的雜質含量就越低。通常，質量比為40%時，所得的活性氧化鋁的品質最好，質量比為30%時，所得的活性氧化鋁的綜合品質較好(成本較低)]，集中加入存放于水合反應槽中的一般活性氧化鋁漿料中，邊攪拌邊升溫，攪拌速度為145轉/分鐘，攪拌時間為2-4小時，升溫速率為2小時內， 升至60-90°C，最好為80°C。一般活性氧化鋁在水熱條件下與水發生反應，由于晶種是膠體粒子的集聚，存在一定的間隙，在晶種的作用下，生成一種新的水合氧化鋁，即具有一定大孔和許多微孔的活性氧化鋁。4)壓濾洗滌將含有新的水合氧化鋁的漿料，用渣漿泵打入板框壓濾，進行逆向3次洗滌后，通過擠壓得到濾餅。5)濾餅熟化將所述的濾餅，置于由不銹鋼制作的熟化槽中，通入蒸汽，使熟化槽內溫度保持在 70 80°C，并對濾餅進行熟化20小時，從而使所述的新的水合氧化鋁濾餅的晶型完全轉化
并保持穩定。6)活性氧化鋁粉的獲得將已經熟化的濾餅，在300°C的環境下進行烘干，烘干時間約10 20秒，經烘干， 置于粉料倉中，冷卻至40 50°C時進行包裝，即得到本發明的活性氧化鋁粉，即“SA”粉體
女口
廣 PFt ο7)活性氧化鋁終端產品的獲得將已經熟化的濾餅，經擠條機做成條形產品后，放入塑料框內，用塑料布密封進行自然養生，養生的環境溫度不得低于20°C，養生時間為10 15小時；之后，再置入活化爐中活化，條形產品從活化爐頂部料斗加入，其在爐內的狀態是自上而下的流動，熱風管從活化爐頂部插入爐內2/3處(熱風管外加有套管)，熱風從管下口吹入爐內，熱風溫度為 5500C，爐內溫度保持為500°C度，爐內的濕熱氣體用引風機從爐頂部排出，活化時間約6小時；通過活化，使條形產品中的水分蒸發，形成微孔并增加強度，從而得到本發明的活性氧化鋁終端產品，即“SA”條形產品。本發明的終端產品“SA”條形產品(簡稱“SA”-英文全稱Swell aluminum，意為膨脹了的鋁的氧化物分子。或者說，鋁的氧化物分子經過晶型轉化、水合反應，體積膨脹了， 變成了一種大孔的、多孔的、高比表面積、高活性的分子結構。同時，鋁的元素符號為“Al”， 一般都用“A”表示鋁)，呈白色、無毒、無臭，為條狀多孔性物質，不粉化、不溶于水，主要用來做催化劑及載體；本發明的“SA”粉體的活性氧化鋁(簡稱“SA”粉)主要用來制作“SA”
5條形和其他形狀的產品的原料，也可用于制作其他催化劑、催化劑載體、干燥劑、吸附劑、脫毒劑等深加工產品的原料。 彡 400m2
本發明的活性氧化鋁(分子式Α1203 ·ηΗ20)粉體的物化參數如下比表面積 /g，孔體積在0.4 0. 6ml/g，灼減彡30%, Na2O ^ 0. 1%，三水鋁石彡3%。 實施例1
第一步制備晶種 擬薄水鋁石
純水
硝酸鋁(濃度為100g/l) 氫氧化鈉 PH值水合反應
350kg 8噸
14kg (擬薄水鋁石的4%) 適量 6
2小時
55度
水溫控制放入晶種制備槽中，制得晶種。第二步取一般活性氧化鋁粉IlOOkg和12噸純水，放入水合反應槽中，水溫控制在75度，以145轉/分鐘的速度攪拌2小時，制成一般活性氧化鋁漿料。第三步將制得的晶種和一般活性氧化鋁漿料(晶種質量與一般活性氧化鋁粉質量的比值約為32% )加入水合反應槽中，溫度升至80度，以145轉/分鐘的速度，攪拌4小時。第四步之后，將含有新的水合氧化鋁的漿料，用渣漿泵打入板框壓濾，進行逆向3次洗滌后，通過擠壓得到濾餅，將濾餅再置于熟化槽中，使熟化槽內溫度保持在70 80°C，并對濾餅熟化20小時。第五步之后，將已經熟化的濾餅，在300°C的環境下進行烘干，烘干時間約10 20秒，經烘干，置于粉料倉中，冷卻至40 50°C時進行包裝，即得到本發明的活性氧化鋁粉，即“SA”粉體產品。其物化參數為:350m2/g (比表面積彡400m2/g,孔體積0. 38 0. 46ml/g，灼減彡25%, Na2O彡0. 1%，三水鋁石彡9%0實施例2按所述的相同步驟重復進行實施例1，但所加硝酸鋁(濃度為100g/l)，增至 21kg(為擬薄水鋁石的6% )，PH值調至7，所得“SA”粉體產品的物化參數為比表面積彡450m2/g，孔體積0. 45 0. 58ml/g，灼減彡30%, Na2O彡0. 1%，三水鋁石彡3%0實施例3按所述的相同步驟重復進行實施例1，但所加硝酸鋁(濃度為100g/l)，增至 28kg(為擬薄水鋁石的8% )，PH值調至8. 5，，所得“SA”粉體產品的物化參數為比表面積彡450m2/g，孔體積0. 46 0. 6ml/g，灼減彡30%, Na2O ^ 0. 1%，三水鋁石彡3%。
實施例4按所述的相同步驟重復進行實施例1，但所加硝酸鋁(濃度為100g/l)，增至 35kg(為擬薄水鋁石的10% )，PH值調至9，所得“SA”粉體產品的物化參數為比表面積彡450m2/g，孔體積0. 45 0. 55ml/g，灼減彡30%, Na2O彡0. 12%，三水鋁石彡3%0實施例5第一步制備晶種取擬薄水鋁石350kg和8噸純水，放入晶種制備槽中，水溫控制在55度，并在其中加入濃度為100g/l、質量為21kg的硝酸鋁(為擬薄水鋁石的6%)，并加入適量的氫氧化鈉，將PH值調至8，最好為8. 5，水合反應2小時，制得晶種。第二步取一般活性氧化鋁粉IlOOkg和12噸純水，放入水合反應槽中，水溫控制在75度，以145轉/分鐘的速度攪拌2小時，制成一般活性氧化鋁漿料。第三步以一般活性氧化鋁質量/晶種質量為4的比例(所加晶種為一般活性氧化鋁的25% )，將制得的晶種和一般活性氧化鋁漿料，加入水合反應槽中進行水合反應，溫度保持80度，以145轉/分鐘的速度，攪拌4小時。第四步之后，將含有新的水合氧化鋁的漿料，用渣漿泵打入板框壓濾，進行逆向3次洗滌后，通過擠壓得到濾餅，將濾餅再置于熟化槽中，使熟化槽內溫度保持在70 80°C，并對濾餅熟化20小時。第五步將已經熟化的濾餅，在300°C的環境下進行烘干，烘干時間約10 20秒， 經烘干，置于粉料倉中，冷卻至40 50°C時進行包裝，即得到本發明的活性氧化鋁粉，即 “ SA”粉體產品，其物化參數為比表面積彡400m2/g,孔體積0. 35 0. 55ml/g,灼減彡30%， Na2O彡0. 1%，三水鋁石彡4%。實施例6按所述的相同步驟重復進行實施例5，但第三步中，一般活性氧化鋁質量/晶種質量減至3的比例(所加晶種為一般活性氧化鋁的33%)，所得“SA”粉體產品的物化參數為 比表面積彡430m2/g，孔體積0. 45 0. 6ml/g，灼減彡30% ,Na2O彡0. 1%，三水鋁石彡3%0實施例7按所述的相同步驟重復進行實施例5，但第三步中，一般活性氧化鋁質量/晶種質量減至2.5的比例(所加晶種為一般活性氧化鋁的40% )，所得“SA”粉體產品的物化參數為比表面積彡450m2/g，孔體積0. 46 0. 6ml/g，灼減彡30%, Na2O ( 0. 1%，三水鋁石 ^ 3%。
權利要求
1.一種活性氧化鋁的制備方法，由擬薄水鋁石制得晶種，再與一般活性氧化鋁粉進行水合反應制得活性氧化鋁，其特征在于所述制備方法的步驟如下1)對氫氧化鋁快速脫水制得一般活性氧化鋁粉備用；2)在晶種制備槽中，將擬薄水鋁石制成漿液，并在其中加入硝酸鋁，PH值調至6-9，通入蒸汽進行水合活化2小時，制得晶種備用；3)在水合反應槽中，將一般活性氧化鋁粉加入熱純水中，攪拌并制成一般活性氧化鋁漿料；4)將制備好的晶種，加入步驟3所述的一般活性氧化鋁漿料中并對該混合液進行加熱攪拌；5)對步驟4所得的混合液進行洗滌、過濾壓成濾餅；6)在100°C以下對濾餅進行熟化；7)對已經熟化的濾餅進行烘干或養生、活化。
2.根據權利要求1所述的活性氧化鋁的制備方法，其特征在于所加入的硝酸鋁濃度為100g/l，加入的量為擬薄水鋁石質量的6-10%。
3.根據權利要求1所述的活性氧化鋁的制備方法，其特征在于在水合反應槽中，晶種質量為一般活性氧化鋁漿料中一般活性氧化鋁粉質量的25% -40%。
4.根據權利要求1所述的活性氧化鋁的制備方法，其特征在于對水合反應槽中的一般活性氧化鋁粉漿料和晶種混合液進行加熱攪拌，攪拌速度為145轉/分鐘，混合液溫度為 60-90°C，保持2-4小時。
5.根據權利要求1所述的活性氧化鋁的制備方法，其特征在于所述的烘干是在烘干爐中，對已經熟化的濾餅在300°C的環境下進行烘干，烘干時間約10 20秒。
6.根據權利要求1所述的活性氧化鋁的制備方法，其特征在于所述的養生是在自然條件下養生，養生的環境溫度不低于20°C，養生時間為10 15小時。
7.根據權利要求1所述的活性氧化鋁的制備方法，其特征在于所述的活化是在活化爐中，對已經熟化的濾餅在500°C的環境下進行活化，活化時間為6小時。
8.一種按照權利要求1所述方法制作的活性氧化鋁，其特征在于其比表面積彡400m2/g，孔體積在0. 4 0. 6ml/g，灼減彡30%, Na2O ^ 0. 1%，三水鋁石彡3%0
全文摘要
本發明公開了一種活性氧化鋁的制備方法及由該方法獲得的活性氧化鋁，要解決的技術問題是提高現有一般活性氧化鋁的吸附性能和催化活性的多孔性與大比表面積。其技術方案為由擬薄水鋁石制得晶種，再與一般活性氧化鋁粉進行水合反應制得活性氧化鋁，其主要步驟為氫氧化鋁快速脫水制得一般活性氧化鋁粉，在擬薄水鋁石漿液中，加入硝酸鋁，制得晶種，再將制得的一般活性氧化鋁粉與晶種置入水合反應槽中，進行水合反應，最終制得比表面積≥400m2/g，孔體積在0.4～0.6ml/g，灼減≤30％，Na2O≤0.1％，三水鋁石≤3％的活性氧化鋁粉，本發明工藝簡單、操作方便、成本低廉、對環境不產生污染。
文檔編號C01F7/02GK102381722SQ201110228808
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月10日 優先權日2011年8月10日
發明者郭萬里 申請人:郭萬里