钠硅渣生产氧化铝纤维的方法和氧化铝纤维技术

本发明专利技术具体涉及以钠硅渣为原料生产氧化铝纤维的方法和氧化铝纤维，属于化学品氧化铝新材料领域，该方法包括：将钠硅渣进行脱钠，脱钠后与酸液混合并打散，在15‑100℃温度下进行一次反应，获得第一溶液，所述一次反应终点pH值为2‑7；将所述第一溶液置于105‑250℃温度下进行保温，保温后与表面活性剂混合，后蒸发浓缩，获得待纺丝溶液；将所述待纺丝溶液进行纺丝和干燥，获得氧化铝纤维。该纤维状氧化铝，具有很高的外表面积，并且耐热和具有很高的机械强度，如果作为催化剂，性能非常优越，同时，直径非常细、强度高，致密度高、弹性模量高的纤维，在生产定形制品方面用处特别大。

【技术实现步骤摘要】
钠硅渣生产氧化铝纤维的方法和氧化铝纤维
本专利技术属于化学品氧化铝新材料领域，具体涉及以钠硅渣为原料生产氧化铝纤维的方法和氧化铝纤维。
技术介绍
烧结法氧化铝生产工艺中，氧化硅是主要的杂质，需要在铝酸钠溶液分解之前净化除去。常用的方法是在150度左右的条件下压煮脱硅，脱硅的产物为钠硅渣。钠硅渣是烧结法氧化铝生产过程产出的固体废渣。由于钠硅渣中含有氧化铝和氧化钠，若将该固废钠硅渣直接弃用，会同时造成了氧化铝、氧化钠资源的损失。目前，生产上为了回收其中的氧化铝、氧化钠，一般是将钠硅渣作为原料返回进行配料。但是，作为原料来说，钠硅渣的品位过低(理论上只有1.0)，大量钠硅渣回头配料，会降低生/熟料品位和设备利用率，增大了赤泥产出量，增加了氧化铝的单位能耗。一个年产100万吨的氧化铝流程，每年产出钠硅渣量约15万吨，如此大的硅渣量回头配料，给生产带来了很大的负担。另外，拜耳法生产氧化铝的过程中产生的赤泥中含有近1/3的钠硅渣，也造成了氧化铝和氧化钠的损失。因此，本领域亟需一种将固废钠硅渣变废为宝的方法，使固废钠硅渣能作为生产工业产品的原料加以合理利用。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的以钠硅渣为原料生产氧化铝纤维的方法和氧化铝纤维。本专利技术实施例提供一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，所述方法包括：将钠硅渣进行脱钠，脱钠后与酸液混合并打散，在15-100℃温度下进行一次反应，获得第一溶液，所述一次反应终点pH值为2-7。将所述第一溶液置于105-250℃温度下进行保温，保温后与表面活性剂混合，后蒸发浓缩，获得待纺丝溶液；将所述待纺丝溶液进行纺丝和干燥，获得氧化铝纤维。进一步地，所述在15-100℃温度下进行一次反应，包括：在20-30℃温度下进行一次反应；所述将所述第一溶液置于105-250℃温度下进行保温，包括：在150-185℃温度下进行保温。进一步地，所述一次反应时间为60-300min，所述保温时间为60-900min。进一步地，所述所述一次反应终点pH值为2-7，包括：所述一次反应终点pH值为5-7。进一步地，所述钠硅渣与所述酸液的重量体积比为1-5g∶3-25mL。进一步地，所述表面活性剂包括如下至少一种：PEG-14M、聚氧乙烯醚、WSR205、聚乙烯吡咯烷酮K15、聚乙烯醇。进一步地，所述表面活性剂和保温后的第一溶液的重量体积比为1-5g∶3-25mL。进一步地，所述钠硅渣的组分包括氧化铝和氧化硅，其中，氧化铝和氧化硅的质量分数分别为25-80％和20-75％。进一步地，所述将所述待纺丝溶液依次进行纺丝和干燥，获得氧化铝纤维，包括：将所述待纺丝溶液通过150-300um孔径的喷嘴汇集到相对湿度为83-86％的空气流中，通过空气流，拉丝并获得湿氧化铝纤维；所述空气流的流速为100m/sec；将所述湿氧化铝纤维于200-1200℃下干燥，将所述干燥后的氧化铝纤维置入筛网收集区，获得氧化铝纤维。基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供一种氧化铝纤维，由权利要求1-9任一项所述的钠硅渣生产氧化铝纤维的方法制备得到。本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术实施例提供的一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，以工业固废钠硅渣为原料，一方面，通过该方法制得的氧化铝纤维性能优异，可制备出长/短氧化铝纤维；另一方面，该方法为固废循环经济高附加值利用，并工业化氧化铝纤维纺丝奠定了基础。本专利技术实施例提供的纤维状氧化铝，具有很高的外表面积，并且耐热和具有很高的机械强度，如果作为催化剂，性能非常优越。本专利技术实施例提供的纤维状氧化铝的纤维直径可以根据纺丝工艺加以控制，可以制备直径非常细、强度高，致密度高、弹性模量高的纤维，在生产定形制品方面用处特别大。可以方便地使用，如：作为高温绝热材料、填充料；树脂、金属及陶瓷材料的增强材料；惰性过滤材料；催化剂或催化剂载体。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例的以钠硅渣为原料生产氧化铝纤维的流程图。具体实施方式下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本专利技术中，“第一”、“一次”等次不表示顺序或者次数含义，可理解为名词。本专利技术主要阐述以工业产固废钠硅渣和工业产铝酸钠溶液为原把料制备氧化铝纤维的工艺过程；过程包括制备氧化铝纤维的原始溶液，相转变抑制剂、氧化铝纤维纺丝等不同阶段。硝酸铝水溶液，特别是包含纺纱助剂，如聚乙烯氧化物的溶液能纺成纤维，在1000度煅烧得到氧化铝多晶纤维；氧化铝耐火纤维就是以这种方式制造生产出来的。大家都知道，氧化铝多晶纤维通常都包括少量的相转变抑制剂，氧化硅来抑制alpha-Al203相的形成。制造氧化铝纤维的基础溶液，硝酸铝溶液可以通过氢氧化铝、氧化铝在硝酸的溶解得到或者硝酸铝在溶解在水溶液中得到；然而到目前为止，通过这种方法并不能得到可纺丝的满意的硝酸铝溶液；本专利技术提供一种可纺丝的，含抑制剂的硝酸铝溶液的制备方法，并用工业固废钠硅渣来抑制alpha-Al203相的形成；并将其纺丝成氧化铝纤维。在本实施例中提供一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，图1是根据本专利技术实施例的以钠硅渣为原料生产氧化铝纤维的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：将钠硅渣进行脱钠，脱钠后与酸液混合并打散，在15-100℃温度下进行一次反应，获得第一溶液，所述一次反应终点pH值为2-7。将所述第一溶液置于105-250℃温度下进行保温，保温后与表面活性剂混合，后蒸发浓缩，获得待纺丝溶液；将所述待纺丝溶液进行纺丝和干燥，获得氧化铝纤维。钠硅渣中含有一定数量的氧化铝和氧化硅，采用本专利技术方法可以充分利用钠硅渣中的氧化铝和氧化硅；钠硅渣中的氧化铝和氧化硅相互作用，可稳定氧化铝晶相，在表面活性剂有机聚合物的作用下，调整合适的粘度就可以得到所需的氧化铝纤维，充分消耗了固废钠硅渣，充分利用了钠硅渣中的氧化硅和氧化铝，实现了固废的绿色循环利用。控制一次反应的反应温度为15-100℃，目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，其特征在于，所述方法包括：/n将钠硅渣进行脱钠，脱钠后与酸液混合并打散，在15-100℃温度下进行一次反应，获得第一溶液，所述一次反应终点pH值为2-7；/n将所述第一溶液置于105-250℃温度下进行保温，保温后与表面活性剂混合，后蒸发浓缩，获得待纺丝溶液；/n将所述待纺丝溶液进行纺丝和干燥，获得氧化铝纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，其特征在于，所述方法包括：
将钠硅渣进行脱钠，脱钠后与酸液混合并打散，在15-100℃温度下进行一次反应，获得第一溶液，所述一次反应终点pH值为2-7；
将所述第一溶液置于105-250℃温度下进行保温，保温后与表面活性剂混合，后蒸发浓缩，获得待纺丝溶液；
将所述待纺丝溶液进行纺丝和干燥，获得氧化铝纤维。


2.根据权利要求1所述的一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，其特征在于，所述在15-100℃温度下进行一次反应，包括：在20-30℃温度下进行一次反应；
所述将所述第一溶液置于105-250℃温度下进行保温，包括：在150-185℃温度下进行保温。


3.根据权利要求1或2所述的一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，其特征在于，所述一次反应时间为60-300min，所述保温时间为60-900min。


4.根据权利要求1所述的一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，其特征在于，所述一次反应终点pH值为2-7，包括：一次反应终点pH值为5-7。


5.根据权利要求1所述的一种钠硅渣生产氧化铝纤维的方法，其特征在于，所述钠硅渣的组分包括氧化铝和氧化硅，其中，氧化铝和氧化硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：于存贞，王少武，刘伟，姚毅，
申请(专利权)人：中铝山东有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37