專利名稱：晶型為球型或纖維狀高純超細氧化鋁粉體的生產技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于納米粉體生產技術領域，環保型綠色產品生產工藝，無廢渣，廢液廢氣排放
背景技術：
本發明區別于以往醇鹽法生產高純超細氧化鋁粉體的專利生產技術，以往的專利技術在晶型控制，生產原料回收，再生利用，都存在技術問題，都沒有達到無排放環保型綠色產品的生產工藝。本發明采用一次合成。兩級冷卻回收，三步水解，用添加不同的表面改性劑，控制氫氧化鋁晶型——纖維型或球型。采用二元和三元精餾回收原料達到原料循環利用，反應生成的氫氣完全回收作為產品。真正作到無廢液，廢渣和廢氣的排放，完成環保型綠色產品生產循環。
發明內容
晶型為球型或纖維狀高純超細氧化鋁粉體生產技術用工業用電解鋁車銑成鋁屑在催化劑作用下，溫度控制在75-100°C異丙醇和鋁屑進行反應。為了減少雜質采用異丙醇鋁作催化劑。加入的量為Al Al (OR) 3 = I 0.01—0. 05(mol).在4M3合成反應釜中加入187，4kg，鋁的純度98—99. 99%，反應過程損耗3%。所以過量4%為187. 4kg，加催化劑45kg異丙醇招,加入組成為異丙醇69. 0%,甲苯31. O %的混合液450kg。合成反應速度用異丙醇添加量來控制。隨著反應的不斷進行要不斷的補加混合液，直到反應完全。最
后異丙醇加至1J 1262. kg 〃，添加異丙醇---甲苯混合液為1828. 9kg其中甲苯為566. . 9kg。
生成異丙醇招6. 67kgmol。即1362. 35kg。合成爸中無招屑飄浮,無氫氣生成視反應結束。(2)本發明采用二級冷卻回收隨氫氣帶走的異丙醇，甲苯溶劑。第一級用水冷。冷卻溫度20-30°C，第二級用液氨蒸發冷卻，冷卻溫度-7-15°C。第一級水冷器出口異丙醇分壓32. 4-59.1mm萊拄。液氨蒸發冷凝器出口異丙醇的分壓是5_2mm萊拄。氣相中異丙醇的體積百分數為O. 658-0. 00263%,甲苯幾乎為0，所以，異丙醇和甲苯的回收率達到99. 9%以上。異丙醇，甲苯飽和蒸汽壓和溫度的關系見下表有機化工原料大全第二卷P46頁。.第三卷P382頁。
權利要求
1.球型或纖維狀高純超細氧化鋁粉體是醇鹽法生產技術。我在生產實踐創造發明了閉路生產循環。采用一次合成，二級冷凝，三步水解，三元精餾再二元精餾，原料循環使用， 無污染，無三廢棑放的綠色生產工藝。其生產采用純鋁屑(純度98-99。99% ).和異丙醇在4m3的合成反應釜中，在Alcl3 ；HgC12或異丙醇鋁任一種催化劑的作用下，在75_100°C 進行反應，生成異丙醇鋁，放出氫氣，隨著氫氣逸出的還伴有大量的異丙醇，甲苯蒸氣，為了回收異丙醇和甲苯，采用二級冷卻。第一級水冷，它出口溫度20-30°C。第二級為氨冷，氨冷器出口溫度-5--15°C。從異丙醇飽和蒸汽壓和溫度對應的曲線可看出，溫度為30°C，異丙醇的飽和蒸汽壓為59，ImmHg,.溫度為一7°C時飽和蒸汽壓為5mmHg.甲苯蒸汽壓幾乎為零，反應中生成氫氧化鋁并放出氫氣每生產一噸氫氧化鋁，產生氫氣10. OlKmol.水冷器氣相出口溫度是30°C異丙醇的飽和蒸汽壓為59，ImmHg，棑放的體積是34. 686. HM3.，也就是 97. 23KG。.經氨冷后溫度是-7—15°C，異丙醇在氣相中只有7. 32KG.甲苯幾乎全部回收。 合成反應生成的異丙醇鋁放入真空升華釜中，先蒸發出溶膠中40-50%的異丙醇，甲苯等， 再抽真空，真空度達到10-38mmH g時，溫度達到165_198°C異丙醇鋁氣化升華生成白色煙霧。冷卻后成乳白色凝膠。稱量凝膠導入水解反應釜中。經三步水解。得到氫氧化鋁溶膠和異丙醇，甲苯混合液，經加壓過濾，濾餅是水和氧化鋁，去干燥，煅燒粉碎，濾液含有水，異丙醇和甲苯。去精餾塔經過三元蒸餾分出甲苯，異丙醇和水，它們分別返回合成釜進行合成反應，返回水解反應釜進行水解反應。這樣完成一個生產循環，周而復始的進行下去。
2.根據權利⑴的要求釜中加鋁屑187.4Kg催化劑的添加量為鋁催化劑= I O. 01-0. 05mol在此加氯化汞5。4Kg或氯化鋁10. 8Kg.或異丙醇鋁45Kg作催化劑。生產過程回收的異丙醇和甲苯混合液，添加450kg。隨著反應的進行不斷添加。每釜反應完后產物放入真空升華釜中，合成反應釜中要留些異丙醇鋁作下一釜反應的催化劑。由于反應會突然加快，防止釜內壓力猛升，在釜內合成反應鋁是過量的，隨著反應的進行，異丙醇添加的量達到1202kg后反應完全終止。再添加60kg保證反應完全，最終加入釜內異丙醇 1262kg，沒有氣泡產生也看不到鋁屑殘片，用氣排水法分析看不到氫氣鼓泡，說明異丙醇和鋁的合成反應結束。
3.根據權利(I)的要求反應釜的溫度由導熱油加熱系統控制。油溫由初時的 750C —85°C，視反應情況調節控制溫度。最高可控制在80110°C當反應激烈時要停止加熱。
4.根據權利(I)的要求反應放出大量氫氣會夾帶大量異丙醇和甲苯蒸汽，須要冷凝回收，先水冷到20——30°C，再經過氨冷到-7—15°C。可回收99。9%以上的異丙醇和甲苯， 回收的異丙醇和甲苯可重復利用。氫氣由氫氣泵壓入到氫氣貯罐中以備利用。
5.根據權劑利(2)反應完后，把異丙醇鋁放到真空升華釜中。灰黑色的異丙醇鋁含有大量的異丙醇和甲苯，所以先蒸出釜中的異丙醇和甲苯，溫度控制在98-120°C，蒸完后釜中只剩下灰黑色的異丙醇鋁膠體，再開起真空泵抽真空，使真空度達到10-38_汞柱.，釜溫控制在160-198°C異丙醇就開始升華生成白色煙霧。經過冷卻成乳白色凝膠。
6.凝膠稱量后放入水解反應釜中，水解分三步進行。第一步加入非極性溶劑如苯， 甲苯，異丙醇，四氯化碳等加入量為異丙醇鋁重量的2—10倍，優選2-5倍。選用甲苯和異丙醇混合液，在溶解異丙醇鋁的同時也稀釋了異丙醇鋁，加入量為異丙醇鋁重量的2-5倍，第二步確定生產什么樣晶型的氧化鋁，是纖維狀還是球型結晶，確定后添加不同的溶劑。如制備纖維狀晶型在異丙醇鋁中加入氫氧化氨，配成6——25% (Wt % )的氨水，氫氧化氨的添加量為NH40H Al (OR) 3 = 0.05——O. 15mol，如果要生產球型氫氧化鋁，用表面改性劑EAA+AcOH和異丙醇配成溶液，(EAA+AcOH) Al (OR) 3 = {(O. 05-0. 15) + (0. 1—0. 35)} Imol比。冰醋酸也可用CLH，。FH,。HN03及其它有機酸如蘋果酸等代替。這些配好的溶劑添加到釜中時要邊加邊攪拌.第三步配制水解液，分二步法配制溶液。先配制水含量10——20%的異丙醇水溶液，再配制40——60%異丙醇的水溶液， 每次加入都要充分攪拌1-8小時，水解過程釜溫控制在30-85°C，異丙醇會氣化隨水蒸汽逸出，要冷凝回收異丙醇甲苯等。加完水解液后繼續攪拌2-8小時后靜止陳化4——16小時.陳化溫度40——950C，陳化完的氫氧化鋁溶膠進行過濾。
7.根據權利(I)陳化完的水合氧化鋁溶膠中還有大量異丙醇，甲苯以及水解反應剩下的純水，這些混合液經泵泵入過濾機進行過濾，固液分離后，濾液泵入精餾塔釜中。蒸餾回收溶劑，濾餅卸下裝盤進真空干燥箱進行干燥，干燥中蒸出的異丙醇和甲苯也要經過二級冷卻，以達到完全回收異丙醇和甲苯的目的。干燥箱溫度控制100-450°C。分二段干燥。 100—250°C第一段，二級冷卻，250——450°C為第二段。。第一段逸出的蒸汽一級水冷冷卻溫度20——30°C，第二級氨蒸發冷凝。冷卻溫度_7---15°C.第二段的第二級的冷卻溫度為O——4°C。濾餅經煅燒爐煅燒得到Y-氧化鋁(溫度控制850°C以下)或α-氧化鋁(溫度達到1200°C以上)。經粉碎，分級稱量包裝。
8.濾液經泵泵入精餾塔加熱釜中。先進行三元蒸餾，。當釜底液中含水小于O.1%時轉入二元蒸餾。二元蒸餾塔頂餾出液用來配制合成反應液。塔底加熱釜中剩下甲苯和異丙醇混合液可配成合成用料，水解用料，溶劑完全回收。這樣生產工藝完成循環，消耗純鋁和純水，生成超純超細氧化鋁和99. 99%的氫氣，生產過程中所用的異丙醇，甲苯幾乎全部回收，作到無廢渣，廢液，廢氣排放。成就了綠色生產循環。
9.該產品為超純超細氧化鋁粉體，純度可達99.99——99. 999%，用質譜儀分析化學成分用BET測定氧化鋁的比表面積。用XRD射線衍射儀觀察晶型。用激光粒度分析儀分析一次結晶粒度和經粉碎后產品粒度。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察晶型并拍攝晶型照片。說明書后附的纖維型結晶和球型結晶的照片就是TEM電子顯微鏡拍攝的。
10.采用本方法可年產100噸，200噸，300噸，500噸和年產1000噸超純超細氧化鋁粉體。只需調整主要設備的數量和生產能力大小，導熱油加熱系統的能力即可，說明書后附設備一欄表。
全文摘要
本醇鹽法生產高純超細氧化鋁的生產工藝采用一次合成，二級冷卻冷凝回收溶劑，三步水解控制晶型，要生產纖維晶型加氨水，要生產球型晶型加EAA+AcOH生成的晶體經陳化，過濾，干燥，煅燒，粉碎稱量和包裝。得到高純超細氧化鋁，對產品技術指表證，用激光粒度分析儀，既測一次結晶粒度，又測產品粒度，用XRD衍射儀分析晶型，用BET測產品比表面積。用TEM電子顯微鏡觀看晶型，拍出粉體粒子的照片。本生產工藝用鋁屑和異丙醇在催化劑異丙醇鋁的作用下，保持一定的反應溫度，生成異丙醇鋁，放出氫氣，用水冷和氨冷二級冷凝回收異丙醇，甲苯。回收率達90％以上。氫氣純度達到99.99％，用氣泵泵入氫氣柜。可作二次能源。本生產過程無廢氣，廢液，廢渣排放。整個生產過程是一個綠色的閉路循環。這就是本生產工藝比以往任何醇鹽法生產工藝更先進，更科學的地方。
文檔編號B82Y40/00GK102992367SQ20111029022
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月17日 優先權日2011年9月17日
發明者閻成華 申請人:閻成華