专利名称：晶型为球型或纤维状高纯超细氧化铝粉体的生产技术的制作方法
技术领域：
本发明属于纳米粉体生产技术领域，环保型绿色产品生产工艺，无废渣，废液废气排放
背景技术：
本发明区别于以往醇盐法生产高纯超细氧化铝粉体的专利生产技术，以往的专利技术在晶型控制，生产原料回收，再生利用，都存在技术问题，都没有达到无排放环保型绿色产品的生产工艺。本发明采用一次合成。两级冷却回收，三步水解，用添加不同的表面改性剂，控制氢氧化铝晶型——纤维型或球型。采用二元和三元精馏回收原料达到原料循环利用，反应生成的氢气完全回收作为产品。真正作到无废液，废渣和废气的排放，完成环保型绿色产品生产循环。
发明内容
晶型为球型或纤维状高纯超细氧化铝粉体生产技术用工业用电解铝车铣成铝屑在催化剂作用下，温度控制在75-100°C异丙醇和铝屑进行反应。为了减少杂质采用异丙醇铝作催化剂。加入的量为Al Al (OR) 3 = I 0.01—0. 05(mol).在4M3合成反应釜中加入187，4kg，铝的纯度98—99. 99%，反应过程损耗3%。所以过量4%为187. 4kg，加催化剂45kg异丙醇招,加入组成为异丙醇69. 0%,甲苯31. O %的混合液450kg。合成反应速度用异丙醇添加量来控制。随着反应的不断进行要不断的补加混合液，直到反应完全。最
后异丙醇加至1J 1262. kg 〃，添加异丙醇---甲苯混合液为1828. 9kg其中甲苯为566. . 9kg。
生成异丙醇招6. 67kgmol。即1362. 35kg。合成爸中无招屑飘浮,无氢气生成视反应结束。(2)本发明采用二级冷却回收随氢气带走的异丙醇，甲苯溶剂。第一级用水冷。冷却温度20-30°C，第二级用液氨蒸发冷却，冷却温度-7-15°C。第一级水冷器出口异丙醇分压32. 4-59.1mm萊拄。液氨蒸发冷凝器出口异丙醇的分压是5_2mm萊拄。气相中异丙醇的体积百分数为O. 658-0. 00263%,甲苯几乎为0，所以，异丙醇和甲苯的回收率达到99. 9%以上。异丙醇，甲苯饱和蒸汽压和温度的关系见下表有机化工原料大全第二卷P46页。.第三卷P382页。
权利要求
1.球型或纤维状高纯超细氧化铝粉体是醇盐法生产技术。我在生产实践创造发明了闭路生产循环。采用一次合成，二级冷凝，三步水解，三元精馏再二元精馏，原料循环使用， 无污染，无三废棑放的绿色生产工艺。其生产采用纯铝屑(纯度98-99。99% ).和异丙醇在4m3的合成反应釜中，在Alcl3 ；HgC12或异丙醇铝任一种催化剂的作用下，在75_100°C 进行反应，生成异丙醇铝，放出氢气，随着氢气逸出的还伴有大量的异丙醇，甲苯蒸气，为了回收异丙醇和甲苯，采用二级冷却。第一级水冷，它出口温度20-30°C。第二级为氨冷，氨冷器出口温度-5--15°C。从异丙醇饱和蒸汽压和温度对应的曲线可看出，温度为30°C，异丙醇的饱和蒸汽压为59，ImmHg,.温度为一7°C时饱和蒸汽压为5mmHg.甲苯蒸汽压几乎为零，反应中生成氢氧化铝并放出氢气每生产一吨氢氧化铝，产生氢气10. OlKmol.水冷器气相出口温度是30°C异丙醇的饱和蒸汽压为59，ImmHg，棑放的体积是34. 686. HM3.，也就是 97. 23KG。.经氨冷后温度是-7—15°C，异丙醇在气相中只有7. 32KG.甲苯几乎全部回收。 合成反应生成的异丙醇铝放入真空升华釜中，先蒸发出溶胶中40-50%的异丙醇，甲苯等， 再抽真空，真空度达到10-38mmH g时，温度达到165_198°C异丙醇铝气化升华生成白色烟雾。冷却后成乳白色凝胶。称量凝胶导入水解反应釜中。经三步水解。得到氢氧化铝溶胶和异丙醇，甲苯混合液，经加压过滤，滤饼是水和氧化铝，去干燥，煅烧粉碎，滤液含有水，异丙醇和甲苯。去精馏塔经过三元蒸馏分出甲苯，异丙醇和水，它们分别返回合成釜进行合成反应，返回水解反应釜进行水解反应。这样完成一个生产循环，周而复始的进行下去。
2.根据权利⑴的要求釜中加铝屑187.4Kg催化剂的添加量为铝催化剂= I O. 01-0. 05mol在此加氯化汞5。4Kg或氯化铝10. 8Kg.或异丙醇铝45Kg作催化剂。生产过程回收的异丙醇和甲苯混合液，添加450kg。随着反应的进行不断添加。每釜反应完后产物放入真空升华釜中，合成反应釜中要留些异丙醇铝作下一釜反应的催化剂。由于反应会突然加快，防止釜内压力猛升，在釜内合成反应铝是过量的，随着反应的进行，异丙醇添加的量达到1202kg后反应完全终止。再添加60kg保证反应完全，最终加入釜内异丙醇 1262kg，没有气泡产生也看不到铝屑残片，用气排水法分析看不到氢气鼓泡，说明异丙醇和铝的合成反应结束。
3.根据权利(I)的要求反应釜的温度由导热油加热系统控制。油温由初时的 750C —85°C，视反应情况调节控制温度。最高可控制在80110°C当反应激烈时要停止加热。
4.根据权利(I)的要求反应放出大量氢气会夹带大量异丙醇和甲苯蒸汽，须要冷凝回收，先水冷到20——30°C，再经过氨冷到-7—15°C。可回收99。9%以上的异丙醇和甲苯， 回收的异丙醇和甲苯可重复利用。氢气由氢气泵压入到氢气贮罐中以备利用。
5.根据权剂利(2)反应完后，把异丙醇铝放到真空升华釜中。灰黑色的异丙醇铝含有大量的异丙醇和甲苯，所以先蒸出釜中的异丙醇和甲苯，温度控制在98-120°C，蒸完后釜中只剩下灰黑色的异丙醇铝胶体，再开起真空泵抽真空，使真空度达到10-38_汞柱.，釜温控制在160-198°C异丙醇就开始升华生成白色烟雾。经过冷却成乳白色凝胶。
6.凝胶称量后放入水解反应釜中，水解分三步进行。第一步加入非极性溶剂如苯， 甲苯，异丙醇，四氯化碳等加入量为异丙醇铝重量的2—10倍，优选2-5倍。选用甲苯和异丙醇混合液，在溶解异丙醇铝的同时也稀释了异丙醇铝，加入量为异丙醇铝重量的2-5倍，第二步确定生产什么样晶型的氧化铝，是纤维状还是球型结晶，确定后添加不同的溶剂。如制备纤维状晶型在异丙醇铝中加入氢氧化氨，配成6——25% (Wt % )的氨水，氢氧化氨的添加量为NH40H Al (OR) 3 = 0.05——O. 15mol，如果要生产球型氢氧化铝，用表面改性剂EAA+AcOH和异丙醇配成溶液，(EAA+AcOH) Al (OR) 3 = {(O. 05-0. 15) + (0. 1—0. 35)} Imol比。冰醋酸也可用CLH，。FH,。HN03及其它有机酸如苹果酸等代替。这些配好的溶剂添加到釜中时要边加边搅拌.第三步配制水解液，分二步法配制溶液。先配制水含量10——20%的异丙醇水溶液，再配制40——60%异丙醇的水溶液， 每次加入都要充分搅拌1-8小时，水解过程釜温控制在30-85°C，异丙醇会气化随水蒸汽逸出，要冷凝回收异丙醇甲苯等。加完水解液后继续搅拌2-8小时后静止陈化4——16小时.陈化温度40——950C，陈化完的氢氧化铝溶胶进行过滤。
7.根据权利(I)陈化完的水合氧化铝溶胶中还有大量异丙醇，甲苯以及水解反应剩下的纯水，这些混合液经泵泵入过滤机进行过滤，固液分离后，滤液泵入精馏塔釜中。蒸馏回收溶剂，滤饼卸下装盘进真空干燥箱进行干燥，干燥中蒸出的异丙醇和甲苯也要经过二级冷却，以达到完全回收异丙醇和甲苯的目的。干燥箱温度控制100-450°C。分二段干燥。 100—250°C第一段，二级冷却，250——450°C为第二段。。第一段逸出的蒸汽一级水冷冷却温度20——30°C，第二级氨蒸发冷凝。冷却温度_7---15°C.第二段的第二级的冷却温度为O——4°C。滤饼经煅烧炉煅烧得到Y-氧化铝(温度控制850°C以下)或α-氧化铝(温度达到1200°C以上)。经粉碎，分级称量包装。
8.滤液经泵泵入精馏塔加热釜中。先进行三元蒸馏，。当釜底液中含水小于O.1%时转入二元蒸馏。二元蒸馏塔顶馏出液用来配制合成反应液。塔底加热釜中剩下甲苯和异丙醇混合液可配成合成用料，水解用料，溶剂完全回收。这样生产工艺完成循环，消耗纯铝和纯水，生成超纯超细氧化铝和99. 99%的氢气，生产过程中所用的异丙醇，甲苯几乎全部回收，作到无废渣，废液，废气排放。成就了绿色生产循环。
9.该产品为超纯超细氧化铝粉体，纯度可达99.99——99. 999%，用质谱仪分析化学成分用BET测定氧化铝的比表面积。用XRD射线衍射仪观察晶型。用激光粒度分析仪分析一次结晶粒度和经粉碎后产品粒度。用透射电子显微镜(TEM)观察晶型并拍摄晶型照片。说明书后附的纤维型结晶和球型结晶的照片就是TEM电子显微镜拍摄的。
10.采用本方法可年产100吨，200吨，300吨，500吨和年产1000吨超纯超细氧化铝粉体。只需调整主要设备的数量和生产能力大小，导热油加热系统的能力即可，说明书后附设备一栏表。
全文摘要
本醇盐法生产高纯超细氧化铝的生产工艺采用一次合成，二级冷却冷凝回收溶剂，三步水解控制晶型，要生产纤维晶型加氨水，要生产球型晶型加EAA+AcOH生成的晶体经陈化，过滤，干燥，煅烧，粉碎称量和包装。得到高纯超细氧化铝，对产品技术指表证，用激光粒度分析仪，既测一次结晶粒度，又测产品粒度，用XRD衍射仪分析晶型，用BET测产品比表面积。用TEM电子显微镜观看晶型，拍出粉体粒子的照片。本生产工艺用铝屑和异丙醇在催化剂异丙醇铝的作用下，保持一定的反应温度，生成异丙醇铝，放出氢气，用水冷和氨冷二级冷凝回收异丙醇，甲苯。回收率达90％以上。氢气纯度达到99.99％，用气泵泵入氢气柜。可作二次能源。本生产过程无废气，废液，废渣排放。整个生产过程是一个绿色的闭路循环。这就是本生产工艺比以往任何醇盐法生产工艺更先进，更科学的地方。
文档编号B82Y40/00GK102992367SQ20111029022
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月17日 优先权日2011年9月17日
发明者阎成华 申请人:阎成华