一种高纯超细氢氧化铝粉的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铝冶金技术领域，具体涉及一种高纯超细氢氧化铝粉的制备方法。
【背景技术】
[0002]高纯超细氢氧化铝粉价格高、市场量相对较大，主要用于制备各种高纯氧化铝粉，也用于制备高性能催化剂，还可合成含铝化合物。目前，按原料分类的高纯超细氢氧化铝生产方法主要有:(1)以铝盐(如硫酸铝、氯化铝、硝酸铝)为原料，通过溶液净化或多次结晶，获得纯溶液，然后加碱(如氨水、氢氧化钠等)中和，析出氢氧化铝。该类方法产品纯度易控制，但流程较长、原料成本高、废渣和废水多、成本高。(2)以醇铝为原料，通过多步纯化，获得纯醇铝，再水解得氢氧化铝，该方法产品纯度高，质量可控，但流程长、成本高。(3)以氧化铝企业铝酸钠溶液为原料，脱硅净化溶液，然后种分(或通过入二氧化碳碳分)得氢氧化铝。
[0003]在上述现有高纯超细氢氧化铝生产技术中，要么为追求低成本而不能保证稳定地生产高纯度粉，要么追求高纯度而必须采用高纯原料、长流程或污染环境的工艺，生产成本较高。这些缺点都限制了高纯氧化铝的广泛应用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是现有高纯超细氢氧化铝生产技术中生产成本较高、流程长和环境污染等缺陷，提供一种高纯超细氢氧化铝粉的制备方法，本发明的工艺低成本、无废渣和废水排放，符合当今高效、经济、环保的要求。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
本发明以工业铝酸钠溶液或氢氧化铝碱溶调配成的铝酸钠溶液为原料，基于离子价态调控和沉淀吸附原理，进行溶液二段净化，两次过滤，获得纯铝酸钠溶液；加入晶种引发剂和钠析出抑制剂制备晶种浆液；在纯铝酸钠溶液中加入钠析出抑制剂和其它杂质析出抑制剂，加入晶种浆液，在高温下近似均相条件下种分，得纯氢氧化铝。溶液净化渣、种分母液、洗液进拜耳法系统。本发明可低成本、高效率、环境友好地制备高纯超细氧化铝粉。
[0006]一种高纯超细氢氧化铝粉的制备方法，步骤如下:
(1)一段溶液净化:以工业铝酸钠溶液或氢氧化铝碱溶调配成的铝酸钠溶液为原料，加入氧化剂和含钙物质进行一段溶液净化，脱硅、除铁、除有机物，然后加入絮凝剂进行沉降、过滤；
(2)二段溶液净化:在步骤(I) 一段溶液净化后的溶液中加入沉淀剂和吸附剂，除去锌、铅、妈、锂、铺、铜和镁，经过一次过滤和两次过滤，获得纯铝酸钠溶液，碱浓度为10~170g/L，苛性比 1.3-2.5 ；
(3)晶种制备:取步骤(2)得到的纯铝酸钠溶液，向其中加入晶种引发剂和钠析出抑制剂，加入钠析出抑制剂，在较低温度、较低浓度和强搅拌条件下，制备活性氢氧化铝晶种浆液，控制分解率小于30%;
(4)溶液种分:取步骤(2)得到的纯铝酸钠溶液，向其中加入钠析出抑制剂和金属离子析出抑制剂得到种分原液，将晶种浆液加入种分原液中，晶种浆液和种分原液的比例以能够实现绝大多数晶种被溶解，短时间里溶液清亮，近似均相体系为准，控制晶种的溶解程度，70-900C时在近似均相的条件下开始种分，梯度降温，种分末温在50~65°C，种分时间24-46小时，分解率大于20%，种分产品经充分洗涤后得高纯超细氢氧化铝，其中净化渣、种分母液和洗液进拜耳法系统。
[0007]所述步骤(I)中的氧化剂为双氧水、过氧化钠或过硫酸钠中的至少一种，加入量为0.l~20g/L，优选为 2~5 g/L ο
[0008]所述步骤(I)中的絮凝剂为含羟肟酸的絮凝剂或聚丙烯酰胺絮凝剂中的至少一种，加入量l~5mL/L，所述絮凝剂的重量浓度为1%。。
[0009]所述步骤(2)中的沉淀剂为磷酸钠、氟化钠、硫化钠、碳酸钠或氟硅酸中的至少两种，加入量为0.2~20g/L，其中硫化钠加入量0.l~5g/L，优选为0.1-0.5g/L ;磷酸钠加入量0.l~5g/L，优选为0.5~lg/L ;氟化钠加入量为0.l~10g/L，优选为0.5~2g/L ;碳酸钠加入量0.l~5g/L，优选为0.1-1.0g/L ;氟硅酸加入量为0.l~10g/L，优选为0.5~3g/L。
[0010]所述步骤(2)中的吸附剂为活性碳、氧化铝焙烧炉的烟尘或400~800°C煅烧氧化铝粉中的一种或两种混合物，加入量l~10g/L，优选为2~5g/L。
[0011]所述步骤(2)中的一次过滤用~3 μπι定量滤纸过滤，二次过滤采用大孔阴离子树脂为过滤层，再用~3 μ m定量滤纸过滤。
[0012]所述步骤(3)中晶种引发剂为双氧水、碳酸氢钠、硫酸铝或硫酸中的至少一种，加入量为2~10g/L。
[0013]所述步骤(3)和步骤(4)中钠析出抑制剂为硬脂酸、甘露醇或环糊精中的至少一种，加入量为0.05~lg/L，优选为0.1-0.2g/L。
[0014]所述步骤(4)中金属离子析出抑制剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠或酒石酸中的一种或多种混和物，加入量为0.05~2g/L，优选为0.5~lg/L。
[0015]所述步骤(4)中铝酸钠溶液碱浓度优选为30~130g/L,更优选为70~120g/L,铝酸钠溶液苛性比优选为1.4-1.8，更优选为1.4-1.6 ;种分开始温度优选为75~80°C，种分末温优选为60~65°C ;分解率优选为45~60%。
[0016]所述步骤(4)中近似均相的条件为:晶种浆液加入至铝酸钠溶液中后，绝大多数晶种被溶解，短时间里溶液清亮，近似均相体系，然后大量析出氢氧化铝，进入正常种分状
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[0017]本发明的有益效果:(1)本发明以氧化铝企业的铝酸钠溶液为原料，通过种分生产高纯超细氢氧化铝，种分母液进氧化铝生产流程，洗水进入氧化铝赤泥洗涤系统，因而此工艺无环境污染；同时氧化铝企业以碱溶出铝土矿，铝酸钠溶液的成本低，因而原料廉价，能显著降低制备高纯粉的成本，具有成本优势，产品中Na2CK0.05%，Fe、Ca、Zn、Pb、Sb、Li均小于0.005%, Si,K,Cu,Mg均小于0.001%，平均粒径〈5 μπι。(2)本发明直接采用氧化铝生产中的铝酸钠溶液，成本低；同时高纯超细粉制备中的废渣或废液返回氧化铝生产流程，构成侧线生产工艺，是对冶金级氧化铝生产的高价值补充。(3)浓碱中的溶液净化不仅仅是石灰脱硅除去溶液中二氧化硅，还需要除去溶液中的各种杂质；因此本发明基于杂质离子的氢氧化物或其它难溶化合物溶解度小，且极少量沉淀不能生成可沉降、易过滤分离的粗粒子，需吸附在易分离物质上的原理，将溶解度较大的Fe (OH) 2转化为Fe (OH) 3，并利用大量生成的脱硅渣吸附铁等杂质，同时通过氧化、除去部分有机物，利用羟肟酸易与铁化合物形成强烈相互作用，通过形成絮团进一步除去溶液中铁等杂质，从而开发了溶液一段净化工艺；加入沉淀剂，生成硫化物、磷酸盐、碳酸盐、氟化物难溶沉淀，以复合物的形式除去锂、沉淀一段净化中进入溶液中的钙，这些低浓度杂质生成的沉淀量少，不能通过附聚生成宏观上的大颗粒，而是需加入易分离的吸附剂，吸附上述生成的沉淀，过滤除去上述杂质，从而开发了溶液二段净化工艺。(4)浓碱中一般认为金属离子析出难以调控，且新析出氢氧化铝表面能高，易被吸附或共沉析出；特别是钠离子析出，目前未见抑制析出的报道。另一方面，传统的加晶种，通过异相成核的方式种分，不能得到Na2O低于0.09%的氢氧化铝，同时均相自发成核，高浓度下得到氢氧化铝中Na2O含量也大于0.15%，因此本发明采用近似均相成核方式种分，可得到Na2O含量在0.04%左右的氢氧化铝。(5)所有工艺中净化渣、种分母液和洗液均进入氧化铝生产流程中，不会产生环境污染。同时，因为上述净化渣、种分母液和洗液均是氧化铝生产流程中必要的，会在氧化铝生产流程中发挥作用，产生效益，因而也不会显著增加成本。
【附图说明】