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一種高純超細(xì)氧化鋁粉的制備工藝的制作方法_2

文檔序號:8440443閱讀:來源:國知局
加入量為0.05~2g/L,優(yōu)選為0.05~lg/Lo
[0018]所述步驟(5)中絡(luò)合劑為草酸、乙二胺四乙酸、檸檬酸或酒石酸中的至少一種,加入量為 0.01~5g/L,優(yōu)選為 0.01~2g/Lo
[0019]所述步驟(5 )中水淬后的洗滌是焙燒氧化鋁粉不經(jīng)冷卻,直接加入常溫純水中,然后在10~100°C純水中洗滌1~3次,溫度優(yōu)選為50~100°C,洗滌次數(shù)優(yōu)選為2次;煅燒后的洗滌是在純水或0.1-10%的稀硫酸中洗滌,稀硫酸濃度優(yōu)選為0.5~2%。
[0020]所述步驟(4)中近似均相的條件為:晶種漿液加入至種分原液中后,絕大多數(shù)晶種被溶解,短時間里溶液清亮,近似均相體系,然后大量析出氫氧化鋁,進入正常種分狀態(tài)。
[0021]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,通過種分生產(chǎn)高純氫氧化鋁,然后煅燒生產(chǎn)高純氧化鋁,種分母液進氧化鋁生產(chǎn)流程,洗水進入氧化鋁赤泥洗滌系統(tǒng),因而此工藝無環(huán)境污染;同時氧化鋁企業(yè)以堿溶出鋁土礦,鋁酸鈉溶液制備的成本低,因而原料廉價,顯著降低了制備高純粉的成本,具有成本優(yōu)勢。
[0022](2)直接采用氧化鋁生產(chǎn)中的鋁酸鈉溶液,特別是拜耳法溶液,成本低;同時高純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,是對冶金級氧化鋁生產(chǎn)的高價值補充。
[0023](3)濃堿中溶液凈化不僅是石灰脫硅,除去溶液中二氧化硅,還需要除去溶液中的各種雜質(zhì)。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、易過濾分離的粗粒子,需吸附在易分離物質(zhì)上的原理,加入氧化劑和石灰,將溶解度較大的Fe (OH)2R化為溶解度更小的Fe (OH) 3,并利用大量生成的脫硅渣吸附鐵等雜質(zhì),同時氧化除去部分有機物,使之轉(zhuǎn)化為碳酸鈉或其它小分子量的有機物;加入絮凝劑,形成絮團,沉降分離,進一步除去溶液雜質(zhì),從而得到一段凈化溶液。
[0024](4)在一段凈化溶液中加入沉淀劑,生成硫化物、磷酸鹽、碳酸鹽、氟化物難溶沉淀,特別以復(fù)合物形式除去鋰、除去一段凈化液中剩余的鈣,加入再易分離的吸附劑,吸附上述沉淀,通過過濾分離除去雜質(zhì),從而得到二段凈化溶液。
[0025](5) 一般認(rèn)為濃堿中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,目前未見抑制析出的報道。另一方面,傳統(tǒng)的加晶種,通過異相成核的方式種分,不能得到Na2O低于0.09%的氫氧化鋁,同時均相自發(fā)成核,高濃度下得到氫氧化鋁中Na20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。
[0026](6)本發(fā)明采用短時間快速活化焙燒氫氧化鋁、水淬洗滌是抑制高溫煅燒粒子長粗的關(guān)鍵,也是除雜的必要工序。超細(xì)粒子在短時間快速脫水,高溫下水淬可使粒子的溫度急劇變化,導(dǎo)致粒子細(xì)化,一方面有利于獲得細(xì)粒子產(chǎn)品,另一方面高比表面積的氧化鋁粉易于通過洗滌除去雜質(zhì),同時脫水后的氧化鋁粉在1300°C左右高溫煅燒時可有效抑制粒子長粗現(xiàn)象。
[0027](7)本發(fā)明采用稀酸洗滌高溫煅燒產(chǎn)品,一方面可抑制酸溶解氧化鋁粉,另一方面酸濃度與結(jié)垢蒸發(fā)器酸洗濃度相當(dāng),方便生產(chǎn)再循環(huán)利用。
[0028](8)本發(fā)明所有工藝中凈化渣、種分母液和洗液均進入氧化鋁生產(chǎn)流程中,不會產(chǎn)生環(huán)境污染。不會顯著增加成本,因為上述凈化渣、種分母液和洗液均是氧化鋁生產(chǎn)流程中必要的,會在氧化鋁生產(chǎn)流程中發(fā)揮作用,產(chǎn)生效益。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明制備高純超細(xì)氧化鋁粉的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面,將結(jié)合具體的實施例,進一步對本發(fā)明進行說明。
[0031]如圖1所示,鋁酸鈉溶液中加入氧化劑,低價雜質(zhì)反應(yīng)后,生成溶解度更小的氫氧化鐵等,同時可氧化有機物,起脫色作用;加入石灰,既進行脫硅,又吸附溶液中的雜質(zhì);脫硅后加入絮凝劑,生成絮團,一方面有利于過濾,另一方面有利于除雜。從而,構(gòu)成一段溶液凈化工藝。加入沉淀劑,在鋁酸鈉溶液中生成硫化鋅、磷酸鈣、碳酸鈣、硫化鉛、氟化鋰或氟硅酸鋰等難溶化合物,再加入吸附劑,吸附上述難溶化合物,通過過濾實現(xiàn)溶液凈化。從而,構(gòu)成二段溶液凈化工藝,獲得純鋁酸鈉溶液。一段凈化渣主要是水化石榴石,可在濃堿高溫下溶解,回收其中氧化鋁,并替代部分石灰,二段凈化渣含氧化鋁,可在拜耳法溶出系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化為鋁酸鈉溶液,回收其中的氧化鋁。
[0032]純鋁酸鈉溶液和晶種引發(fā)劑反應(yīng),并加入鈉析出抑制劑,在高速攪拌的條件下,制得含氫氧化鋁的晶種漿液。在純鋁酸鈉溶液中加入鈉析出抑制劑、金屬離子析出抑制劑,70~90°C加入晶種漿液,絕大多數(shù)晶種氫氧化鋁被溶解,溶液短時間較清亮,為近似均相體系,然后發(fā)生氫氧化鋁大量析出,進入種分過程,在控制終溫60°C左右時,結(jié)束種分,種分漿液取出,進行固液分離,加熱水洗滌,至最終洗液PH在8~9間,得純氫氧化鋁粉。
[0033]將純氫氧化鋁粉在馬弗爐中短時間快速焙燒,脫水,得無定形為主的純氧化鋁粉。將此氧化鋁粉加入常溫下的水中,進行水淬。一方面,使粒子細(xì)化,阻止粒子長粗;另一方面,快速脫水,為下步煅燒時抑制粒子長粗奠定基礎(chǔ),同時該產(chǎn)品比表面大,有利于除去產(chǎn)品中的雜質(zhì),達到純化的目的。在隨后的洗滌中加入絡(luò)合劑,使雜質(zhì)生成溶解度更大的絡(luò)合物而進入水相中,洗滌1~3次后,得純氧化鋁粉。
[0034]將純氧化鋁粉在高溫爐中高溫煅燒,揮發(fā)易揮發(fā)的鈉、鋅、銻等雜質(zhì),純化產(chǎn)品;并有利于抑制粒子的團聚,粒子長粗不明顯。冷卻后,進行水洗或酸洗,過濾得高純超細(xì)氧化鋁粉。
[0035]實施例1
本實施例的尚純超細(xì)氧化銷粉的制備工藝如下:
(O 一段溶液凈化:以工業(yè)氫氧化鈉溶解工業(yè)氫氧化鋁,稀釋后得到堿(以Na2O計)、氧化鋁濃度分別為150g/L、165g/L的鋁酸鈉溶液。該鋁酸鈉溶液中加入濃度10%的雙氧水lmL/LU0g/L生石灰,90°C強烈攪拌lh,再加入5ml/L的1%。聚丙烯酰胺絮凝劑KM800 (法國愛森公司),沉降Ih后抽濾,得一段凈化清液;
(2)二段溶液凈化:往一段凈化清液中分別添加0.5g/L Na2SUg/L Na3PO4,2g/L NaF,在70°C反應(yīng)30min,然后加入活性氧化鋁粉5g/L,70°C攪拌2h,抽濾漿液,再過濾一次,得純鋁酸鈉溶液;
(3)晶種制備:取上述純鋁酸鈉溶液50mL,加入純水150mL,加入甘露醇0.03g/L,25°C下緩慢滴加10%雙氧水100mL,強烈攪拌0.5h,得含氫氧化鋁的晶種漿液;
(4)溶液種分:再取純鋁酸鈉溶液600mL,加入純水200mL,加入0.02g/L甘露醇和硬脂酸混和物、0.05g/L乙二胺四乙酸得到種分原液,70°C下將晶種漿液倒入種分原液中在近似均相的條件下開始種分,初溫設(shè)定為70°C,終溫設(shè)定為50°C,種分24小時結(jié)束后,分解率為42%,抽濾漿液,產(chǎn)品用大量純熱水洗滌,最后的洗水pH為7-8時結(jié)束洗滌,烘干,得到純氫氧化銷廣品;
(5)高純超細(xì)氧化鋁粉的制備:取上述純氫氧化鋁Sg,置于高純氧化鋁坩禍中,在馬弗爐中400°C下焙燒lh,焙燒產(chǎn)品不經(jīng)冷卻直接投入500mL常溫的二次蒸餾水中進行水淬,添加乙二胺四乙酸和酒石酸各0.05g/L作為絡(luò)合劑,80°C下強烈攪拌洗滌3h,過濾,固體用蒸餾水沖洗后烘干,得到純活性氧化鋁產(chǎn)品;
取上述活性氧化鋁產(chǎn)品3g置于高純氧化鋁坩禍中,在箱式電阻爐中1200°C下煅燒2h,產(chǎn)品冷卻后,用0.5%硫酸溶液10mL在80°C下強烈攪拌洗滌2h,過濾,固體用二次蒸餾水沖洗后烘干,得到高純超細(xì)a -Al2O3粉體,純度99.99%以上,平均粒徑4.
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