專利名稱：從苛性母液制備含水合氧化鋁的晶體的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備含水合氧化鋁(Aluminiumhydrat)的晶體的方法，由這種方法制備的含水合氧化鋁的晶體、一種含水合氧化鋁相的組合物以及含水合氧化鋁的晶體和水合氧化鋁相的應用。
從鋁土礦制備鋁，目前主要是利用所謂的拜爾法。為了以工業(yè)規(guī)模得到高純鋁，希望由拜耳法制得的用于制鋁的粗制物同樣具有高純度。在拜耳法中采用天然存在的原料-鋁土礦。這類鋁土礦的缺點是通常含一系列的雜質，這些雜質在拜耳法中要與被繼續(xù)加工成鋁的產(chǎn)物分離。
用來制備鋁的重要產(chǎn)物是水合氧化鋁，優(yōu)選是三水合氧化鋁。這種水合氧化鋁不僅是生產(chǎn)鋁的前體，也是一系列基于氧化鋁的產(chǎn)品的前體。
除這些雜質會損害于所述產(chǎn)品的質量外，這些雜質對水合氧化鋁晶體的可加工性也有不利的影響。例如水合氧化鋁晶體的晶體生長會由于存在草酸鹽而受損害，以使在其后的加工步驟中得到具有不滿意的可加工性的小尺寸晶體。
EP 286034中公開了一種減少小的水合氧化鋁晶體的百分率的方法，它是在母液中加入有效量的兩種互溶的組分(A)和(B)，組分(A)是一種表面活性劑，組分(B)分散在母液中，該組分(B)是一種油。
這種方法是有缺點的，因為必須采用兩組分體系，它在用于拜耳法中之前必須進行預混合。
US 4578255中公開了一種拜耳法，其中通過加入含季銨鹽的水溶性陽離子乙烯基聚合物達到了由拜耳法得到的產(chǎn)物的純度。
雖然這種方法有改進的價值，但因為要加入聚合物物質，那么首先就必須由單體進行昂貴的合成。
WO 99/30794公開了一種拜爾法，其中在有表面活性劑如可以是C1-C10的線性或分支的烷基酚乙氧基化物的存在下，通過乳液聚合物特別是高分子的聚丙烯酸酯實現(xiàn)了含紅泥漿的液體的澄清、過濾和流量控制。
除了正如前述公開中一樣必須采用先由單體合成聚合的助劑外，這里還涉及到在紅-區(qū)(Rot-Bereich)的凈化過程，并且未涉及含水合氧化鋁的晶體的制備，該制備是在拜耳法的白-區(qū)(Weiβ-Bereich)進行的。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中產(chǎn)生的缺點。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供一種高純度的水合氧化鋁晶體。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種水合氧化鋁晶體，其大小適合用于繼續(xù)加工成氧化鋁產(chǎn)品和鋁產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是通過一種用于制備含水合氧化鋁的晶體的方法解決的，其中液態(tài)水合氧化鋁相與一種助劑相接觸，該助劑相含具有至少下列特性之一的有機助劑(A)按照DIN 53917的濁點為40-80，優(yōu)選50-70，特別優(yōu)選55-65℃，(B)用Brookfield-Spindel粘度計RV 2110測定的粘度為100-1000，優(yōu)選200-500，特別優(yōu)選250-350mPa·s，(C)按W.C.Griffin，J.Soc.Cosmet.Chem，1,311(1950)的HLB-值為1-19，優(yōu)選5-15，特別優(yōu)選8-13，此外優(yōu)選為10.7-11.1，(D)OH-數(shù)為50-250，優(yōu)選70-150，特別優(yōu)選90-130mg KOH/g，(E)凝固點為10以下，優(yōu)選0以下，特別優(yōu)選-2--20℃，(F)按DIN 51758的閃點為＞70，優(yōu)選＞100，特別優(yōu)選＞150℃。
A、B、C、D、E和F特性的每一種可能組合均為本發(fā)明的另外的優(yōu)選實施方案。其中優(yōu)選是A、B、C、D、AB、AC、AD、BC、AD、AE、AF、ABC、BCD、BCDE、BCDEF、ABD、ABDE、ABCD、ABCDE、ABCDEF，其中特別優(yōu)選ABCDEF，此外ABDE是優(yōu)選的。
可采用專業(yè)人員已知的通用方法如攪拌、噴射或加入助劑相來實現(xiàn)使其接觸，其中噴射是優(yōu)選的。此外，優(yōu)選是在攪拌下實現(xiàn)使其接觸。優(yōu)選的攪拌速率是10-1000，優(yōu)選50-500，特別優(yōu)選70-200轉/分。攪拌速率和攪拌器的選定是要使待攪拌的物料呈運動和交換，但不能由產(chǎn)生氣泡將氣體帶入物料中。
助劑相中含有機助劑的量按整個助劑相計為至少10，優(yōu)選至少50，特別優(yōu)選至少90重量％。
此外，按本發(fā)明優(yōu)選的方法是，其中助劑是C7-C30烷基酚和C2-C10烯化氧的加合物。在此實施方案中，優(yōu)選C8-C20烷基酚，特別優(yōu)選C10-C15烷基酚。此外，優(yōu)選C2-C7烯化氧，特別優(yōu)選C2-C3烯化氧。其中環(huán)氧乙烷(EO)和環(huán)氧丙烷(PO)是優(yōu)選的，環(huán)氧乙烷又是特別優(yōu)選的。此外，按本發(fā)明所采用的烷基酚和烯化氧的摩爾比為1∶1-1∶20，優(yōu)選1∶4-1∶15，特別優(yōu)選是1∶5-1∶10。
在本發(fā)明方法的另一實施方案中，優(yōu)選水合氧化鋁相是來自按拜耳法的鋁土礦加工的白區(qū)。優(yōu)選本發(fā)明方法在拜耳法中用于安全過濾之后，特別是通過凱利(Kelly)過濾器或活性炭過濾器，優(yōu)選凱利過濾器之后。
此外，在本發(fā)明方法中優(yōu)選的是，水合氧化鋁相中所含的水合氧化鋁含量按水合氧化鋁相計為至少10。優(yōu)選至少50，特別優(yōu)選55-95重量％，并至少具有下列特性之一(a)SiO2含量按水合氧化鋁計為最大5，優(yōu)選最大1，特別優(yōu)選最大0.1重量％，(b)Fe2O3含量按水合氧化鋁計為最大5，優(yōu)選最大1，特別優(yōu)選最大0.1重量％，(c)Na2O含量按水合氧化鋁計為最大10，優(yōu)選最大5，特別優(yōu)選最大0.5重量％，(d)在110℃時的水含量按水合氧化鋁相計為5-45，優(yōu)選5-20，特別優(yōu)選5-12％。
a、b、c和d特性的每一種可能組合均為本發(fā)明的另外的優(yōu)選實施方案。其中優(yōu)選是a、b、c、d、ab、ac、ad、bc、ad、abc、bcd、abd、abcd，其中特優(yōu)選abcd。
按本發(fā)明方法的另一種實施方案，優(yōu)選使水合氧化鋁相接觸的溫度至少為50，優(yōu)選至少60，特別優(yōu)選至少70℃，更優(yōu)選是80℃，其中進一步優(yōu)選是使其接觸的溫度最大為150℃。
此外，本發(fā)明方法的實施方案在于，該加合物是具有下列通式的化合物 其中R＝C1-C9烷基，R在苯環(huán)上的對位是優(yōu)選的，
n＝平均1-20，優(yōu)選2-15，特別優(yōu)選3-10。
此外，在本發(fā)明方法中優(yōu)選的是，所用有機助劑的量按水合氧化鋁相計為0.1-1000，優(yōu)選1-500和特別優(yōu)選2-250ppm。
本發(fā)明還涉及一種含水合氧化鋁的晶體，它是按上述本發(fā)明方法制得的。優(yōu)選的是，該含水合氧化鋁的晶體含前述定義的有機助劑的量按晶體計為0.01-2，優(yōu)選0.05-1，特別優(yōu)選0.1-0.5ppm。另外優(yōu)選的是，該含水合氧化鋁的晶體含草酸鹽的含量按晶體計為小于100，優(yōu)選小于50，特別優(yōu)選小于10，更好是小于1ppm。
此外，本發(fā)明還涉及一種含水合氧化鋁相和前述有機助劑的組合物，其中有機助劑的量按組合物計為0.01-1000，優(yōu)選1-300，特別優(yōu)選為5-250ppm。
本發(fā)明還涉及前述含水合氧化鋁晶體或前述組合物在制取鋁或制造氧化鋁產(chǎn)品如坯體、各類陶瓷、填料，優(yōu)選是用作凈化劑、洗滌劑或牙膏中的應用。
下列用非限制性實施例來說明本發(fā)明。
實施例通用規(guī)程在裝有100ml綠液(Green Liquour)(取自拜耳法的經(jīng)Kelly過濾的安全過濾之后，注入12g粒度小于45μm水合氧化鋁，即“加晶種”)的150ml的玻璃燒瓶中，用噴射器加入5ml的10％的IntrasolNP6-乳液(得自Stockhausen公司和兩合公司，德國)。按著將該燒瓶放在74℃的帶有磁攪拌器的恒溫臺上，在攪拌速率為100轉/分下保持22小時。然后經(jīng)真空過濾分離晶體，并用500ml的80℃的去離子水洗滌。將該濾餅在100-110℃的爐中干燥至恒重。在實驗室分析天平上稱量該濾餅。結果列于下表
權利要求
1.一種制備含水合氧化鋁的晶體的方法，其中液態(tài)水合氧化鋁相與助劑相接觸，該助劑相含具有至少下列特性之一的有機助劑(A)濁點為40-80℃，(B)粘度為100-1000mPa-s，(C)HLB-值為1-19，(D)OH-數(shù)為50-250mg KOH/g，(E)凝固點為10℃以下，(F)按DIN 51758的閃點為＞70℃。
2.權利要求1的方法，其中助劑是由C7-C30烷基酚和C2-C10烯化氧組成的加合物。
3.權利要求1或2的方法，其中水合氧化鋁相來自拜耳法的鋁土礦加工的白區(qū)。
4.上述權利要求任一項的方法，其中水合氧化鋁相中的水合氧化鋁含量按水合氧化鋁相計為至少10重量％，并且具有至少下列一種特性(a)SiO2含量按水合氧化鋁計為最大5重量％，(b)Fe2O3含量按水合氧化鋁計為最大5重量％，(c)Na2O含量按水合氧化鋁計為最大10重量％，(d)110℃時的水含量按水合氧化鋁相計為5-45％。
5.上述權利要求任一項的方法，其中在水合氧化鋁相的溫度至少為50℃下進行接觸。
6.權利要求2-5任一項的方法，其中加合物是具有下列通式的化合物 其中R＝C1-C9烷基n＝平均為1-20。
7.上述權利要求任一項的方法，其中有機助劑的用量按水合氧化鋁相計為0.1-1000ppm。
8.按上述權利要求任一項的方法制備的含水合氧化鋁的晶體。
9.含權利要求1、2和6中任一項所定義的有機助劑的含水合氧化鋁的晶體，該有機助劑的含量按該晶體計為0.01-2ppm。
10.權利要求8或9的含水合氧化鋁的晶體，其草酸鹽的含量按晶體計小于100ppm。
11.一種含水合氧化鋁相和權利要求1、2和6中任一項定義的有機助劑的組合物，其中該有機助劑的量按該組合物計為0.01-1000ppm。
12.權利要求8-10任一項的含水合氧化鋁的晶體或權利要求11的組合物在制取鋁或制備氧化鋁產(chǎn)品中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備含水合氧化鋁的晶體的方法，其中使液態(tài)水合氧化鋁相與助劑相接觸，該助劑相含具有至少下列特性之一的有機助劑(A)濁點為40－80℃，(B)粘度為100－1000mPa·s，(C)HLB－值為1－19，(D)OH數(shù)為50－250mg KOH/g，(E)凝固點為10℃以下，(F)按DIN 51758的閃點為＞70℃，本發(fā)明還涉及按本發(fā)明方法制備的含水合氧化鋁的晶體，含該水合氧化鋁相的組合物以及含水合氧化鋁的晶體和水合氧化鋁相的應用。
文檔編號C01F7/00GK1520382SQ02806592
公開日2004年8月11日 申請日期2002年2月2日 優(yōu)先權日2001年3月16日
發(fā)明者D·庫波斯, N·因根霍文, A·佩斯特, D 庫波斯, 固, 粑 申請人:施托克豪森公司