專利名稱：醇類強(qiáng)化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及-'種化學(xué)品氧化鋁的改進(jìn)制備方法，特別是涉及一種醇類強(qiáng)化鋁酸鈉溶液品 種分解析出擬薄水鋁石的方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)品氧化鋁包括用于非冶金用途的所有氧化鋁和氫氧化鋁，用途非常廣泛。擬薄水鋁 石(>A100H' H20， "=0.08~0.62)也稱凝膠狀薄水鋁石、假/準(zhǔn)/擬一水軟鋁石、 一水軟鋁石 膠體或類勃姆石，是一類從無序到有序、弱晶態(tài)到晶態(tài)過渡的凝膠狀化學(xué)品氧化鋁，其比表 面積遠(yuǎn)高于結(jié)品完整的薄水鋁石(7-A100H),主要用作制備7-八1203、 《-八1203的原料和難以 成型催化劑或催化劑載體的粘結(jié)劑。與之相比，經(jīng)普通薄水鋁石焙燒得到的7-Al203比表面積 較低， 一般難以用于催化領(lǐng)域。可參考1.蔡衛(wèi)權(quán)、余小鋒，高比表面大中孔擬薄水鋁石和 7-八1203的制備研究，化學(xué)進(jìn)展，2007， 19(9):丄322 1330; 2. GuzmM-Castillo M L、 Bokhini X、 Toledo-Antonio A 、 Salmones-B14squez J、 Herndndez-Beltrto F， Effect of boehmite crystallite size and steaming on alumina properties, The Journal of Physical Chemistry B, 2001， 105(11): 2099 2106。
鋁酸鈉溶液在60 70 °C下進(jìn)行的晶種分解過程是拜耳法生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁的關(guān)鍵工序， 以加入三水鋁石(Al(OH)3)晶種析出二水鋁石為基礎(chǔ)。但該過程因分解緩慢、分解率低而成 為氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)的瓶頸之一。過去15年里希臘國立雅典技術(shù)大學(xué)等單位開展了以三水鋁石 水熱處理后得到的結(jié)晶完整的薄水鋁石晶種，在110~150QC下從鋁酸鈉溶液析出薄水鋁石的 研究，種分產(chǎn)物由含3個(gè)結(jié)晶水的三水鋁石變?yōu)楹?個(gè)結(jié)晶水的薄水鋁石后，生產(chǎn)冶金級(jí)氧 化鋁的能耗約降低1/4左右?？蓞⒖糚anias D, Krestou A. Effect of synthesis parameters on precipitation of nanocrystalline boehmite from aluminate solutions. Powder Technology, 2007, 175(3): 163 173。
受上述鋁酸鈉溶液晶種分解析出薄水鋁石過程的啟發(fā)，近年來專利公開文獻(xiàn) CN18S4082A和CN1733607A報(bào)道了從鋁酸鈉溶液析出高附加值活性氧化鋁前驅(qū)物——擬薄 水鋁石的研究，采用的晶種分別為德國有機(jī)醇鍆法生產(chǎn)的SB擬薄水鋁石和11202沉淀鋁酸鈉 溶液制備的擬薄水鋁石。其中，以SB擬薄水鋁石為晶種，在晶種比為l.O、 125。C的條件下， 分解八1203含量為100 140 g/L、苛化系數(shù)(鋁酸鈉溶液中Na20和A1203的摩爾比，用％表 示，卜一同)為1.30-1.45的鋁酸鈉溶液3 h后，分解率可達(dá)30%，且種分產(chǎn)物為具有活性氧化 鋁前驅(qū)物特性的大孔容、高比表面積擬薄水鋁石，其部分物化性質(zhì)指標(biāo)甚至超過了 SB粉。 該方法為從堿法中間體鋁酸鈉溶液生產(chǎn)高附加值的活性氧化鋁提供了新的可供選擇的路徑， 但如何提高鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的分解率仍是富有挑戰(zhàn)性的課題。
3采用添加劑強(qiáng)化鋁酸鈉溶液品種分解是強(qiáng)化拜耳法三水鋁石晶種分解過程的重要舉措， 已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，但迄今還鮮有添加劑強(qiáng)化擬薄水鋁石水熱分解，從鋁酸鈉溶液高效析出 擬薄水鋁石過程的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題是提供一種醇類強(qiáng)化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鍆 石的方法。改方法通過添加少量醇類添加劑，在不改變種分產(chǎn)物晶相的前提下，有效地提高 從鋁酸鈉溶液析出擬薄水鋁石分解率，可克服現(xiàn)有的鋁酸鈉溶液晶種分解制備擬薄水鋁石過 程中，鋁酸鈉溶液分解率偏低的缺陷。
本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，按先后順序，具體歩驟包括
1) 將擬薄水鋁石品種和醇類添加劑，加入到含有60 200 g/L-Al203和苛化系數(shù)為1.30 .80的鋁酸鈉溶液中進(jìn)行分解，所述擬薄水鋁石晶種和所述鋁酸鈉溶液中的Ab03的質(zhì)量比 為0.1 4:1，所述醇類添加劑濃度為0.1 40mg/L;隨后在水熱條件下分解，得種分產(chǎn)物；
2) 將所得種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和蒸餾水充分洗滌至中性，得中性濾餅；
3) 將中性濾餅用乙醇洗滌一次，再經(jīng)干燥工序，得擬薄水鋁石。
本發(fā)明與現(xiàn)有鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法相比，具有以下主要優(yōu)點(diǎn)工 藝條件溫和，醇類添加濃度低，還可以有效地強(qiáng)化從鋁酸鈉溶液析出擬薄水鋁石的種分過程， 鋁酸鈉溶液分解率可以提高2.2~19.5 %，顯示了其作為補(bǔ)充技術(shù)改進(jìn)擬薄水鋁石種分過程分 解效率的應(yīng)用潛力。
具體實(shí)施例方式
醇類強(qiáng)化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法，按先后順序，具體歩驟包括
1) 將擬薄水鋁石晶種和醇類添加劑，加入到含有60 200 g/L-Al203和苛化系數(shù)為1.30 1.80的鋁酸鈉溶液中進(jìn)行分解，所述擬薄水鋁石品種和所述鋁酸鈉溶液中的Ak03的質(zhì)量比 為0.1 4:1，所述醇類添加劑濃度為0.1 40mg/L;隨后在水熱條件下分解，得種分產(chǎn)物；
2) 將所得種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和蒸餾水充分洗滌至中性，得中性濾餅；
3) 將中性濾餅用乙醇洗滌一次，再經(jīng)干燥工序，得擬薄水鋁石。 所述歩驟l)的醇類添加劑可以為聚乙二醇200、聚乙二醇400或異丙醇。
所述歩驟1)的水熱條件，其工藝參數(shù)可以為反應(yīng)溫度100 150°C，反應(yīng)時(shí)間3 15h。
所述歩驟3)的干燥工序可以為在80 120。C下普通干燥6 12h。
上述歩驟3)的最終產(chǎn)物可以為擬薄水鋁石物相。上述步驟l)所加的擬薄水鋁石晶種，
可以使用前一次制備步驟3)所得最終產(chǎn)物的前驅(qū)物，方便循環(huán)利用晶種。
本發(fā)明在具體應(yīng)用中，可以采用山東鋁廠生產(chǎn)的擬薄水鋁石為品種，通過加入醇類添加
劑，在水熱條件下強(qiáng)化從鋁酸鈉溶液析出擬薄水鋁石。
下面結(jié)合具休頭'施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。 實(shí)施例1
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的l弁擬薄水鋁石晶種加入到含有110g/LAl2O3、苛化系數(shù)為1.50 和異丙醇濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質(zhì)量比為l丄隨后在125。C下連續(xù)水熱分解3h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物再經(jīng)冷卻、真空抽濾和蒸 餾水充分洗滌至中性后，得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次中性濾餅，于80。C的空氣氣氛 中普通干燥12h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射(X-ray diffraction, XRD)分析為 擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達(dá)46.7%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液 的分解率為27.2 %，分解率提高了 19.5個(gè)百分點(diǎn)。 實(shí)施例2
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的l井?dāng)M薄水鋁石晶種加入到含有140g/LAl2Cb、苛化系數(shù)為1.45 和聚乙二醇200濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203 的質(zhì)量比為l:l，隨后在125。C下連續(xù)水熱分解3h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾 和蒸餾水充分洗滌至中性后，得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次中性濾餅，于120。C的空氣 氣氛中普通干燥12h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分 解率達(dá)33.6%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為27.2%，分解率提高 了 6.4個(gè)百分點(diǎn)。
實(shí)施例3
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的lW擬薄水鋁石晶種加入到含有60g/LAl203、苛化系數(shù)為1.60 和異丙醇濃度為20 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質(zhì)量比 為4:1，隨后在140。C下連續(xù)水熱分解4h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和蒸餾水 充分洗滌至中性后，得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次中性濾餅，于110。C的空氣氣氛中普 通干燥7h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達(dá)到 39.9 %，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為36.6 %，分解率提高了 3.3 個(gè)百分點(diǎn)。
實(shí)施例4
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的2#擬薄水鋁石晶種加入到含有140g/LAl2O3、苛化系數(shù)為1.45 和異丙醇濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質(zhì)量 比為l:l，隨后在125。C下連續(xù)水熱分解3h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和蒸餾 水充分洗滌至中性后，得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次中性濾餅，于90。C的空氣氣氛中 普通干燥llh，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達(dá) 到34.6%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為29.0%,分解率提高了5.6 個(gè)百分點(diǎn)。
實(shí)施例5
將一定量山東^廠生產(chǎn)的ltt擬薄水鋁石晶種加入到含有200g/LAl2O3、苛化系數(shù)為1.40 和異丙醇濃度為30 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質(zhì)量 比為0.1:1,隨后在150。C下連續(xù)水熱分解3h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和蒸 餾水充分洗滌全中性后，得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次中性濾餅，于100。C的空氣氣氛 中普通干燥9h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率 達(dá)到12.2%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為5.0 %，分解率提高了
57.2個(gè)百分點(diǎn)。 實(shí)施例6
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的l弁擬薄水鋁石晶種加入到含有140g/LAl2O3、苛化系數(shù)為1.45 和聚乙二醇400濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203 的質(zhì)量比為1:1,隨后在125。C下連續(xù)水熱分解3h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾 和蒸餾水充分洗滌至中性后得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次中性濾餅，于100。C的空氣氣 氛中普通干燥6h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解 率達(dá)到29.4%，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉的溶液分解率為27.2%，分解率提高 了2.2個(gè)百分點(diǎn)。
實(shí)施例7
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的l弁擬薄水鋁石晶種加入到含有170g/LAl2O3、苛化系數(shù)為1.45 和異丙醇濃度為0.1 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質(zhì) 量比為0.5:1，隨后在130。C下連續(xù)水熱分解6h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和 蒸餾水充分洗滌至中性后得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次，于100。C的空氣氣氛中普通干 燥9 h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達(dá)到2S.7 %， 而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為24.9%，分解率提高了 3.8個(gè)百分點(diǎn)。
實(shí)施例8
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的l弁擬薄水鋁石晶種加入到含有卯g/LAl203、苛化系數(shù)為1.80 和異丙醇濃度為40mg/L的50ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質(zhì)量 比為3.0:1，隨后在110 。C下連續(xù)水熱分解10 h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和 蒸餾水充分洗滌至中性后得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次，于1OO0C的空氣氣氛中普通干 燥9 h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達(dá)到34.4 %， 而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為32.2%，分解率提高了 2.2個(gè)百分點(diǎn)。
實(shí)施例9
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的1#擬薄水鋁石晶種加入到含有140g/LAl2O3、苛化系數(shù)為1.30 和異丙醇濃度為10 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質(zhì)量 比為2.0:1，隨后在100 。C下連續(xù)水熱分解15 h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和 蒸餾水充分洗滌至中性后得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次，隨后于IO(TC的空氣氣氛中普 通干燥9h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達(dá)到 50.2 %，而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為47.3 %，分解率提高了 2.9 個(gè)百分點(diǎn)。
實(shí)施例10
將一定量山東鋁廠生產(chǎn)的1#擬薄水鋁石晶種加入到含有110g/LAl2O3、苛化系數(shù)為1.50 和異丙醇濃度為5 mg/L的50 ml鋁酸鈉溶液中，晶種的加入量與鋁酸鈉溶液中A1203的質(zhì)量 比為1.0:1，隨后在125。C下連續(xù)水熱分解3h得種分產(chǎn)物。種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和蒸 餾水充分洗滌至中性后得中性濾餅。然后用乙醇洗滌一次，隨后于10(TC的空氣氣氛中普通
6干燥9h，得最終產(chǎn)物。最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析為擬薄水鋁石物相。然后采取和上述方法相同 的步驟，連續(xù)水熱分解3次，每次循環(huán)種分實(shí)驗(yàn)采用的晶種均為前一次種分實(shí)驗(yàn)所得最終產(chǎn) 物的甜驅(qū)物。最后的最終產(chǎn)物經(jīng)XRD分析仍為擬薄水鋁石物相，鋁酸鈉溶液分解率達(dá)36.5 %， 而同等條件下，沒有加添加劑的鋁酸鈉溶液的分解率為24.4%，分解率提高了 12.1個(gè)百分點(diǎn)。 由上述實(shí)施例可見，本發(fā)明提供的采用聚乙二醇200、聚乙二醇400或異丙醇等醇類添 加劑強(qiáng)化鋁酸鈉溶液品種分解的方法具有很廣的適用范圍，可以在較大范圍內(nèi)提高鋁酸鈉溶 液的分解率，其最高分解率可以提高19.5%以上，進(jìn)而有條件大幅度提高擬薄水鋁石種分過 程的生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1. 醇類強(qiáng)化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法，其特征在于，按先后順序，具體步驟包括1)將擬薄水鋁石晶種和醇類添加劑，加入到含有60～200g/L-Al2O3和苛化系數(shù)為1.30～1.80的鋁酸鈉溶液中進(jìn)行分解，所述擬薄水鋁石晶種和所述鋁酸鈉溶液中的Al2O3的質(zhì)量比為0.1～4∶1，所述醇類添加劑濃度為0.1～40mg/L；隨后在水熱條件下分解，得種分產(chǎn)物；2)將所得種分產(chǎn)物經(jīng)冷卻、真空抽濾和蒸餾水充分洗滌至中性，得中性濾餅；3)將中性濾餅用乙醇洗滌一次，再經(jīng)干燥工序，得最終產(chǎn)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述歩驟1)的醇類添加劑為聚乙二醇200、 聚乙二醇400或異丙醇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟l)的水熱條件，其工藝參數(shù)為 反應(yīng)溫度100 150 °C，反應(yīng)時(shí)間3 15 h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述歩驟3)的干燥工序?yàn)?在80 120 °C下普通干燥6 12 h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述歩驟3)的最終產(chǎn)物為擬 薄水鋁石物相。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟l)所加的擬薄水鋁石晶 種，即為甜一次制備歩驟3)所得最終產(chǎn)物的前驅(qū)物。
全文摘要
本發(fā)明是醇類強(qiáng)化鋁酸鈉溶液晶種分解析出擬薄水鋁石的方法，其步驟有首先向組成為60～200g/L-Al₂O₃和苛化系數(shù)為1.30～1.80的鋁酸鈉溶液中加入山東鋁廠生產(chǎn)的擬薄水鋁石晶種，晶種的加入量和溶液中Al₂O₃的質(zhì)量比為0.1～4∶1，然后加入聚乙二醇200、聚乙二醇400和異丙醇等醇類中的一種，添加劑濃度為0.1～40mg/L，隨后在100～150℃的水熱條件下分解3～15h；真空抽濾冷卻后的種分產(chǎn)物，水洗至中性，再經(jīng)乙醇洗滌和普通干燥后，制得最終產(chǎn)物。本發(fā)明具有條件溫和、醇類添加濃度低和強(qiáng)化鋁酸鈉溶液分解效果好的特點(diǎn)，從鋁酸鈉溶液中析出擬薄水鋁石的分解率可提高2.2～19.5％。
文檔編號(hào)C01F7/00GK101456574SQ20091006040
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者杰 張, 胡玉珍, 蔡衛(wèi)權(quán) 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)