一种以循环流化床粉煤灰制备低钠低铁氢氧化铝阻燃剂并联产氯化铵的方法技术

本发明专利技术涉及一种以循环流化床粉煤灰制备低钠低铁氢氧化铝阻燃剂并联产氯化铵的方法，经过浸取、净化除铁、分散、中和、改性、再中和，最后干燥得到氢氧化铝阻燃剂产品，产品中氧化铁含量不高于0.015wt％，氧化钠不高于0.02wt％。本发明专利技术与现有技术相比较，选用具有高活性的循环流化床粉煤灰作为原料，采用直接酸溶、加含铵碱液中和的方法制备氢氧化铝，原料成本低，产品中铁含量和钠含量均较低；利用酸性体系在氢氧化铝形成前期引入磷酸，简化了工艺流程，得到磷酸铝包覆均匀、稳定性好的氢氧化铝阻燃剂，其初始失水温度高于210℃。其初始失水温度高于210℃。其初始失水温度高于210℃。

【技术实现步骤摘要】
一种以循环流化床粉煤灰制备低钠低铁氢氧化铝阻燃剂并联产氯化铵的方法


[0001]本专利技术涉及一种制备氢氧化铝阻燃剂的方法，特别涉及一种以循环流化床粉煤灰制备低钠低铁氢氧化铝阻燃剂并联产氯化铵的方法。

技术介绍

[0002]氢氧化铝阻燃剂是一种重要的无机阻燃剂，广泛应用于各种塑料、涂料、聚氨酯、弹性体和橡胶制品中，其消费量占全球无机阻燃剂80％以上。
[0003]氢氧化铝阻燃剂的稳定性是决定其阻燃效果的重要参数之一。普通氢氧化铝的初始失水温度较低，稳定性差。改善其稳定性的方法之一是在酸性体系中采用磷酸或磷酸盐对氢氧化铝表面进行包覆处理，在氢氧化铝表面形成耐热的磷酸铝复合膜，从而提高氢氧化铝稳定性。氧化钠(Na2O)是氢氧化铝阻燃剂中危害最大的杂质之一。氧化钠杂质会影响高分子制品的色调，并对制品的电绝缘性能产生不利影响。此外，氧化钠含量还会影响氢氧化铝的热稳定性，使氢氧化铝脱水温度明显降低，大大降低其阻燃效果。
[0004]粉煤灰是燃煤电厂排出的废弃物，其中循环流化床燃烧温度较传统的煤粉炉燃烧温度大大降低，灰中的氧化铝具有很好的活性，可以作为生产氢氧化铝的原料。目前已经公开的以粉煤灰为原料制备氢氧化铝或氧化铝的方法中，主要采用碱法工艺。碱法工艺由于生产过程中引入了过量的碱，使洗涤工序复杂，生产成本提高，且强化洗涤只能有限地降低氧化钠杂质含量。此外，当采用磷酸对氢氧化铝进行改性处理时无法在前期引入磷酸，只能在氢氧化铝形成后与磷酸混合，使工艺路线延长，且影响磷酸在氢氧化铝表面的分散性。以粉煤灰制备氢氧化铝的另一种方法为酸法，采用酸法工艺虽可避免氧化钠杂质的引入，但会带入较高的铁杂质，对高分子制品的颜色和性能产生不良影响。为了除去酸溶液中的铁杂质，通常采用碱法进一步加以处理。现有的方法大多采用先酸后碱的工艺，流程较长，且在加碱除铁的过程中引入了钠离子。
[0005]现有技术中没有利用粉煤灰为原料制备磷酸铝包覆氢氧化铝阻燃剂的方法，因此，本专利技术所要解决的问题是如何采用粉煤灰这种固体废弃物为原料，通过简单的工艺制备高质量氢氧化铝阻燃剂，并能在氢氧化铝制备过程中对氢氧化铝进行改性，从而提高其阻燃效果。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种以循环流化床粉煤灰制备低钠低铁氢氧化铝阻燃剂并联产氯化铵的方法，包括以下步骤：
[0007]a)浸取：在密闭条件下，将循环流化床粉煤灰用浓度20wt％～37wt％的盐酸浸取，氧化铝与盐酸发生下述反应：Al2O3+6HCl
→
2AlCl3+3H2O，根据盐酸浓度和循环流化床粉煤灰中的氧化铝含量，加入盐酸的量为理论值的50％～80％，使得到的浸取液中仅含有少量游离酸，不具有挥发性，对环境污染和对设备的腐蚀性均较小；控制浸取液的pH值为2.0～
3.0，优选为2.0～2.5，在150～250℃下利用自生压力进行浸取，浸取时间1.5～5小时，粉煤灰中氧化铝的浸取率高于85％；反应完成后的浆液经沉降、过滤、洗涤后得到浸取液；浸取液中含有铁杂质，大部分以Fe
2+
的形式存在，少部分以Fe
3+
的形式存在，当浸取液中Fe
3+
浓度高于1g/L时，向溶液中加入还原剂使Fe
3+
浓度低于1g/L；
[0008]b)净化除铁：保持浸取液温度为60～90℃，在搅拌下向浸取液中通入富氧气体，控制气体流量保持浸取液中Fe
3+
浓度始终低于1g/L，Fe
2+
逐步氧化为Fe
3+
，Fe
3+
按照下述反应形成FeO(OH)：Fe
3+
+2H2O
→
FeO(OH)+3H
+
，FeO(OH)在pH值2.0以上形成沉淀，而氢氧化铝开始形成沉淀的pH值为3.7，根据二者所形成沉淀pH值的不同对浸取液进行净化，形成的沉淀在50～85℃老化5～15小时后过滤，得到精制氯化铝溶液；
[0009]c)分散：向精制氯化铝溶液中加入浓度为0.02％～5％的分散剂溶液混均，得分散液，分散剂溶液的加入量为精制氯化铝溶液体积的1％～5％；
[0010]d)中和：向分散液中加入含铵碱液至pH值为5～6，得到胶状溶液；
[0011]e)改性：向胶状溶液中加入磷酸并混合均匀，加入量为磷酸(以H3PO4计)与氧化铝的摩尔比为0.5～5:100；
[0012]f)中和：继续加入含铵碱液至pH值为10～12，得到改性氢氧化铝沉淀；
[0013]g)干燥：沉淀经过滤、洗涤、干燥，获得磷酸铝包覆的氢氧化铝阻燃剂产品，得到的氢氧化铝阻燃剂产品中氧化铁含量不高于0.015wt％，氧化钠不高于0.02wt％，初始失水温度高于210℃；
[0014]h)将过滤得到的滤液结晶、纯化得到氯化铵产品，结晶母液返回步骤a)，配入盐酸后用于循环流化床粉煤灰的浸取。
[0015]进一步的，步骤a)中，循环流化床粉煤灰在用盐酸浸取之前采用磁选法预除铁，降低粉煤灰中铁含量至1.0wt％以下；作为优选，采用湿法磁选除铁：将粉煤灰粉碎至100目以下，加水配制成固含量为20－40wt％的料浆，经湿法磁选除铁，使粉煤灰中铁含量降至1.0wt％以下，过滤得滤饼。
[0016]进一步的，步骤a)中，所述还原剂为盐酸羟胺、抗坏血酸中的一种；使用时将还原剂溶于水配制成浓度为0.5～5mol/L的水溶液加入浸取液中。
[0017]进一步的，步骤b)中，所述富氧气体为空气、富氧空气或氧气中的一种，通气速度为3～5m3/h。
[0018]进一步的，步骤c)中，所述分散剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙醇、聚乙基酰铵中的一种或数种。
[0019]进一步的，步骤d)和步骤f)中，用含铵碱液中和时可将含铵碱液加入分散液中，也可将二者并流混合。为了保持pH值恒定，优选采用并流方式将分散液和含铵碱液混合。
[0020]进一步的，步骤d)和步骤f)中，所述含铵碱液为碳酸铵水溶液、碳酸氢铵水溶液或氨水中的一种，浓度为5％～28％。
[0021]进一步的，步骤h)中，结晶方法为冷析、盐析或蒸发浓缩的方法，为了防止引入新的杂质，优选采用冷析和蒸发浓缩的方法进行结晶。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]与现有技术相比较，本专利技术选用具有高活性的循环流化床粉煤灰作为原料，采用直接酸溶、加含铵碱液中和的方法制备氢氧化铝，原料成本低，产品中铁含量和钠含量均较
低。此外，由于没有钠的加入，避免了氧化钠杂质的引入，简化了洗涤工序；在酸性体系中直接除铁，与以往碱法除铁的工艺相比，此方法操作步骤简单、生产成本低、除铁效果好。本专利技术涉及方法所得到的氢氧化铝阻燃剂产品中氧化铁含量不高于0.015wt％，氧化钠不高于0.02wt％。本专利技术的另一个有益效果是利用酸性体系在氢氧化铝形成前期引入磷酸，简化了工艺流程，得到磷酸铝包覆均匀、稳定性好的氢氧化铝阻燃剂，其初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以循环流化床粉煤灰制备低钠低铁氢氧化铝阻燃剂并联产氯化铵的方法，其特征在于：包括以下步骤：a)浸取：在密闭条件下，将循环流化床粉煤灰用浓度20wt％～37wt％的盐酸浸取，根据盐酸浓度和循环流化床粉煤灰中的氧化铝含量，加入盐酸的量为理论值的50％～80％，控制浸取液的pH值为2.0～3.0，在150～250℃下利用自生压力进行浸取，浸取时间1.5～5小时，反应完成后的浆液经沉降、过滤、洗涤后得到浸取液；当浸取液中Fe
3+
浓度高于1g/L时，向溶液中加入还原剂使Fe
3+
浓度低于1g/L；b)净化除铁：保持浸取液温度为60～90℃，在搅拌下向浸取液中通入富氧气体，控制气体流量保持浸取液中Fe
3+
浓度始终低于1g/L，根据FeO(OH)和氢氧化铝所形成沉淀pH值的不同对浸取液进行净化，形成的沉淀在50～85℃老化5～15小时后过滤，得到精制氯化铝溶液；c)分散：向精制氯化铝溶液中加入浓度为0.02％～5％的分散剂溶液混均，得分散液，分散剂溶液的加入量为精制氯化铝溶液体积的1％～5％；d)中和：向分散液中加入含铵碱液至pH值为5～6，得到胶状溶液；e)改性：向胶状溶液中加入磷酸并混合均匀，加入量为磷酸与氧化铝的摩尔比为0.5～5:100；f)中和：继续加入含铵碱液至pH值为10～12，得到改性氢氧化铝沉淀；g)干燥：沉淀经过滤、洗涤、干燥，获得磷酸铝包覆的氢氧化铝阻燃剂产品，得到的氢氧化铝阻燃剂产品中氧化铁含量不高于0.015wt％，氧化钠不高于0.02wt％，初始失水温度高于210℃；h)将过滤得到的滤液结晶、纯化得到氯化铵产品。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏存弟，邹吉远，雒锋，李楠，程妍，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：