一種高純超細(xì)氫氧化鋁粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高純超細(xì)氫氧化鋁粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高純超細(xì)氫氧化鋁粉價(jià)格高、市場(chǎng)量相對(duì)較大，主要用于制備各種高純氧化鋁粉，也用于制備高性能催化劑，還可合成含鋁化合物。目前，按原料分類(lèi)的高純超細(xì)氫氧化鋁生產(chǎn)方法主要有:(1)以鋁鹽(如硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁)為原料，通過(guò)溶液凈化或多次結(jié)晶，獲得純?nèi)芤海缓蠹訅A(如氨水、氫氧化鈉等)中和，析出氫氧化鋁。該類(lèi)方法產(chǎn)品純度易控制，但流程較長(zhǎng)、原料成本高、廢渣和廢水多、成本高。(2)以醇鋁為原料，通過(guò)多步純化，獲得純醇鋁，再水解得氫氧化鋁，該方法產(chǎn)品純度高，質(zhì)量可控，但流程長(zhǎng)、成本高。(3)以氧化鋁企業(yè)鋁酸鈉溶液為原料，脫硅凈化溶液，然后種分(或通過(guò)入二氧化碳碳分)得氫氧化鋁。
[0003]在上述現(xiàn)有高純超細(xì)氫氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)中，要么為追求低成本而不能保證穩(wěn)定地生產(chǎn)高純度粉，要么追求高純度而必須采用高純?cè)?、長(zhǎng)流程或污染環(huán)境的工藝，生產(chǎn)成本較高。這些缺點(diǎn)都限制了高純氧化鋁的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有高純超細(xì)氫氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)中生產(chǎn)成本較高、流程長(zhǎng)和環(huán)境污染等缺陷，提供一種高純超細(xì)氫氧化鋁粉的制備方法，本發(fā)明的工藝低成本、無(wú)廢渣和廢水排放，符合當(dāng)今高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的要求。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明以工業(yè)鋁酸鈉溶液或氫氧化鋁堿溶調(diào)配成的鋁酸鈉溶液為原料，基于離子價(jià)態(tài)調(diào)控和沉淀吸附原理，進(jìn)行溶液二段凈化，兩次過(guò)濾，獲得純鋁酸鈉溶液；加入晶種引發(fā)劑和鈉析出抑制劑制備晶種漿液；在純鋁酸鈉溶液中加入鈉析出抑制劑和其它雜質(zhì)析出抑制劑，加入晶種漿液，在高溫下近似均相條件下種分，得純氫氧化鋁。溶液凈化渣、種分母液、洗液進(jìn)拜耳法系統(tǒng)。本發(fā)明可低成本、高效率、環(huán)境友好地制備高純超細(xì)氧化鋁粉。
[0006]一種高純超細(xì)氫氧化鋁粉的制備方法，步驟如下:
(1)一段溶液凈化:以工業(yè)鋁酸鈉溶液或氫氧化鋁堿溶調(diào)配成的鋁酸鈉溶液為原料，加入氧化劑和含鈣物質(zhì)進(jìn)行一段溶液凈化，脫硅、除鐵、除有機(jī)物，然后加入絮凝劑進(jìn)行沉降、過(guò)濾；
(2)二段溶液凈化:在步驟(I) 一段溶液凈化后的溶液中加入沉淀劑和吸附劑，除去鋅、鉛、媽、鋰、鋪、銅和鎂，經(jīng)過(guò)一次過(guò)濾和兩次過(guò)濾，獲得純鋁酸鈉溶液，堿濃度為10~170g/L，苛性比 1.3-2.5 ；
(3)晶種制備:取步驟(2)得到的純鋁酸鈉溶液，向其中加入晶種引發(fā)劑和鈉析出抑制劑，加入鈉析出抑制劑，在較低溫度、較低濃度和強(qiáng)攪拌條件下，制備活性氫氧化鋁晶種漿液，控制分解率小于30%;
(4)溶液種分:取步驟(2)得到的純鋁酸鈉溶液，向其中加入鈉析出抑制劑和金屬離子析出抑制劑得到種分原液，將晶種漿液加入種分原液中，晶種漿液和種分原液的比例以能夠?qū)崿F(xiàn)絕大多數(shù)晶種被溶解，短時(shí)間里溶液清亮，近似均相體系為準(zhǔn)，控制晶種的溶解程度，70-900C時(shí)在近似均相的條件下開(kāi)始種分，梯度降溫，種分末溫在50~65°C，種分時(shí)間24-46小時(shí)，分解率大于20%，種分產(chǎn)品經(jīng)充分洗滌后得高純超細(xì)氫氧化鋁，其中凈化渣、種分母液和洗液進(jìn)拜耳法系統(tǒng)。
[0007]所述步驟(I)中的氧化劑為雙氧水、過(guò)氧化鈉或過(guò)硫酸鈉中的至少一種，加入量為0.l~20g/L，優(yōu)選為 2~5 g/L ο
[0008]所述步驟(I)中的絮凝劑為含羥肟酸的絮凝劑或聚丙烯酰胺絮凝劑中的至少一種，加入量l~5mL/L，所述絮凝劑的重量濃度為1%。。
[0009]所述步驟(2)中的沉淀劑為磷酸鈉、氟化鈉、硫化鈉、碳酸鈉或氟硅酸中的至少兩種，加入量為0.2~20g/L，其中硫化鈉加入量0.l~5g/L，優(yōu)選為0.1-0.5g/L ;磷酸鈉加入量0.l~5g/L，優(yōu)選為0.5~lg/L ;氟化鈉加入量為0.l~10g/L，優(yōu)選為0.5~2g/L ;碳酸鈉加入量0.l~5g/L，優(yōu)選為0.1-1.0g/L ;氟硅酸加入量為0.l~10g/L，優(yōu)選為0.5~3g/L。
[0010]所述步驟(2)中的吸附劑為活性碳、氧化鋁焙燒爐的煙塵或400~800°C煅燒氧化鋁粉中的一種或兩種混合物，加入量l~10g/L，優(yōu)選為2~5g/L。
[0011]所述步驟(2)中的一次過(guò)濾用~3 μπι定量濾紙過(guò)濾，二次過(guò)濾采用大孔陰離子樹(shù)脂為過(guò)濾層，再用~3 μ m定量濾紙過(guò)濾。
[0012]所述步驟(3)中晶種引發(fā)劑為雙氧水、碳酸氫鈉、硫酸鋁或硫酸中的至少一種，加入量為2~10g/L。
[0013]所述步驟(3)和步驟(4)中鈉析出抑制劑為硬脂酸、甘露醇或環(huán)糊精中的至少一種，加入量為0.05~lg/L，優(yōu)選為0.1-0.2g/L。
[0014]所述步驟(4)中金屬離子析出抑制劑為檸檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉或酒石酸中的一種或多種混和物，加入量為0.05~2g/L，優(yōu)選為0.5~lg/L。
[0015]所述步驟(4)中鋁酸鈉溶液堿濃度優(yōu)選為30~130g/L,更優(yōu)選為70~120g/L,鋁酸鈉溶液苛性比優(yōu)選為1.4-1.8，更優(yōu)選為1.4-1.6 ;種分開(kāi)始溫度優(yōu)選為75~80°C，種分末溫優(yōu)選為60~65°C ;分解率優(yōu)選為45~60%。
[0016]所述步驟(4)中近似均相的條件為:晶種漿液加入至鋁酸鈉溶液中后，絕大多數(shù)晶種被溶解，短時(shí)間里溶液清亮，近似均相體系，然后大量析出氫氧化鋁，進(jìn)入正常種分狀
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[0017]本發(fā)明的有益效果:(1)本發(fā)明以氧化鋁企業(yè)的鋁酸鈉溶液為原料，通過(guò)種分生產(chǎn)高純超細(xì)氫氧化鋁，種分母液進(jìn)氧化鋁生產(chǎn)流程，洗水進(jìn)入氧化鋁赤泥洗滌系統(tǒng)，因而此工藝無(wú)環(huán)境污染；同時(shí)氧化鋁企業(yè)以堿溶出鋁土礦，鋁酸鈉溶液的成本低，因而原料廉價(jià)，能顯著降低制備高純粉的成本，具有成本優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品中Na2CK0.05%，F(xiàn)e、Ca、Zn、Pb、Sb、Li均小于0.005%, Si,K,Cu,Mg均小于0.001%，平均粒徑〈5 μπι。(2)本發(fā)明直接采用氧化鋁生產(chǎn)中的鋁酸鈉溶液，成本低；同時(shí)高純超細(xì)粉制備中的廢渣或廢液返回氧化鋁生產(chǎn)流程，構(gòu)成側(cè)線生產(chǎn)工藝，是對(duì)冶金級(jí)氧化鋁生產(chǎn)的高價(jià)值補(bǔ)充。(3)濃堿中的溶液凈化不僅僅是石灰脫硅除去溶液中二氧化硅，還需要除去溶液中的各種雜質(zhì)；因此本發(fā)明基于雜質(zhì)離子的氫氧化物或其它難溶化合物溶解度小，且極少量沉淀不能生成可沉降、易過(guò)濾分離的粗粒子，需吸附在易分離物質(zhì)上的原理，將溶解度較大的Fe (OH) 2轉(zhuǎn)化為Fe (OH) 3，并利用大量生成的脫硅渣吸附鐵等雜質(zhì)，同時(shí)通過(guò)氧化、除去部分有機(jī)物，利用羥肟酸易與鐵化合物形成強(qiáng)烈相互作用，通過(guò)形成絮團(tuán)進(jìn)一步除去溶液中鐵等雜質(zhì)，從而開(kāi)發(fā)了溶液一段凈化工藝；加入沉淀劑，生成硫化物、磷酸鹽、碳酸鹽、氟化物難溶沉淀，以復(fù)合物的形式除去鋰、沉淀一段凈化中進(jìn)入溶液中的鈣，這些低濃度雜質(zhì)生成的沉淀量少，不能通過(guò)附聚生成宏觀上的大顆粒，而是需加入易分離的吸附劑，吸附上述生成的沉淀，過(guò)濾除去上述雜質(zhì)，從而開(kāi)發(fā)了溶液二段凈化工藝。(4)濃堿中一般認(rèn)為金屬離子析出難以調(diào)控，且新析出氫氧化鋁表面能高，易被吸附或共沉析出；特別是鈉離子析出，目前未見(jiàn)抑制析出的報(bào)道。另一方面，傳統(tǒng)的加晶種，通過(guò)異相成核的方式種分，不能得到Na2O低于0.09%的氫氧化鋁，同時(shí)均相自發(fā)成核，高濃度下得到氫氧化鋁中Na2O含量也大于0.15%，因此本發(fā)明采用近似均相成核方式種分，可得到Na2O含量在0.04%左右的氫氧化鋁。(5)所有工藝中凈化渣、種分母液和洗液均進(jìn)入氧化鋁生產(chǎn)流程中，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。同時(shí)，因?yàn)樯鲜鰞艋?、種分母液和洗液均是氧化鋁生產(chǎn)流程中必要的，會(huì)在氧化鋁生產(chǎn)流程中發(fā)揮作用，產(chǎn)生效益，因而也不會(huì)顯著增加成本。
【附圖說(shuō)明】