一种砂状氧化铝的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种砂状氧化铝的制备方法，包括：按甲醇与水的体积比为１∶０．１－１∶１来配制甲醇与水的混合溶剂；按照氧化钠与氧化铝的摩尔比为１．３－２．０称料溶解于水中，配制得含有氧化钠浓度８０－２３０ｇ／Ｌ、氧化铝浓度７０－２４０ｇ／Ｌ、分子比１．３－２．０的铝酸钠溶液；将甲醇与水的混合溶剂往铝酸钠溶液中滴加，且该滴加过程置于密闭的、３０－７５℃的恒温水浴中进行，搅拌反应３－２４小时后得到析出氢氧化铝的悬浮液；对反应后的悬浮液进行液固分离，得到的固相采用７０－１００℃的热水洗涤至少一次，并于８０－１００℃干燥，得到氢氧化铝产品；氢氧化铝经焙烧即得到砂状氧化铝。采用本发明专利技术方法，反应时间较传统种子分解方法大大缩短，还不需添加氢氧化铝晶种，分解率能提高２０％以上，分解母液循环效率大大提高；产品粒度－４５μｍ＜１２％。

Method for preparing sand like alumina

Including the method, the invention relates to a preparation of sandy alumina: mixed solvent of methanol and water according to the volume ratio of 1: 0.1 to 1: 1 for the preparation of methanol and water; in accordance with the molar ratio of sodium oxide and alumina is 1.3 - 2 said the material is dissolved in water and prepared with sodium oxide concentration of 80 230g / L, the alumina concentration 70 - 240g / L, the molecular ratio of sodium aluminate solution with 1.3 - 2; methanol and water mixed solvent to the sodium aluminate solution were added, and the addition of the thermostatic water bath is placed in a closed, 30 - 75 DEG C, stirring for 3 to 24 hours after analysis of a suspension of aluminum hydroxide; suspension reaction after liquid-solid separation, the solid phase by 70 - 100 DEG C hot water at least once, and in 80 The aluminium hydroxide product is obtained at 100 DEG C drying; the aluminium hydroxide is obtained by baking, and then sand like alumina is obtained. By this method, the reaction time compared with the traditional seed decomposition method is greatly shortened, also does not need to add the aluminum hydroxide seed, the decomposition rate can be increased by more than 20%, the decomposition of mother liquor circulation efficiency is greatly improved; the product size - 45 m < 12%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体地说是涉及一种从与工业 铝酸钠精液成分类似的铝酸钠溶液中制备^"状氧化铝的方法。
技术介绍
氧化铝是电解铝的主要生产原料，全球氧化铝产量90 %左右用于生产电 解铝。氧化铝工业作为铝工业的上游基础原材料工业，对国民经济的发展有 着重要作用。拜耳法是氧化铝工业生产的主要方法，相关内容详见《氧化铝生产工艺》 (毕诗文主编)，全球90%以上的氧化铝都采用拜耳法生产。经百余年的发展， 氧化铝生产的工艺已取得了长足进展和极大程度的改进、完善。但在拜耳法 氧化铝生产流程中，铝酸钠溶液晶种分解过程因存在分解率低、分解速度慢、 分解流程冗长、大量物料堆积、产品粒度难于控制等一系列问题，而成为氧 化铝生产的技术"瓶颈"。为此，众多研究者对强化方法也做了大量的研究 工作，主要是物理外场(如磁场和超声波)方法强化、活化晶种方法强化、添 加无机和有机添加剂强化等，但由于以上强化方法均未能改变铝酸钠溶液晶 种分解的本质机理，分解平衡仍然受到溶解平衡的热力学限制，效果不甚明 显。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的拜耳法氧化铝生产流程中，铝酸钠溶液晶种 分解过程因存在分解率低、分解速度慢、分解流程冗长、大量物料堆积、产品粒度难于控制所存在的问题，从而提供一种在控制反应条件下，往铝酸钠 溶液中滴加曱醇与水的混合溶剂，利用甲醇促进铝酸钠溶液的分解，快速得 到氢氧化铝的作用，而无需添加晶种的制备砂状氧化铝的方法，该方法反应 时间短、分解率高；同时还避免了碳分法得到的氧化铝产品粒度细、强度低 的缺陷。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的3本专利技术提供的砂状氧化铝的制备方法，包括如下步骤1) 首先配制甲醇与水的混合溶剂按曱醇与水的体积比为1:0.1-1:1 混合；2) 取含有氧化钠浓度80-230g/L、氧化铝浓度70-240 g/L、氧化钠与 氧化铝摩尔比为1. 3-2. 0的铝酸钠溶液；3) 将步骤l)配制的曱醇与水的混合溶剂与步骤2)的铝酸钠溶液，按 照铝酸钠溶液与曱醇与水的混合溶剂的体积比为1: 0. 5-1: 2. 5配料，将所述 的曱醇与水的混合溶剂往铝酸钠溶液中滴加，直至曱醇与水的混合溶剂滴加 完为止；该滴加过程置于密闭的恒温水浴中进行，在常压下温度保持在3 0-7 5 。C ， 并且搅拌反应3-24小时，得到析出氢氧化铝的悬浮液；4) 对步骤3)得到的悬浮液进行液固分离，固相用70-100'C热水洗涤 至少一次，并置于80-10(TC干燥，得到氩氧化铝产品，液相进行分馏，分离 出曱醇循环利用；5 )将步骤4)得到的氢氧化铝进行煅烧，其中煅烧的温度为950-IIOO'C， 时间2小时，即得到砂状氧化铝产品。在上述的技术方案中，所述的铝酸钠溶液的配制按照氧化钠与氧化铝 的摩尔比为1.3-2.0,称取氬氧化钠和氢氧化铝溶解于水中，直至溶液清澈 后过滤两次，即得铝S吏钠溶液。在上述的技术方案中，所述的曱醇与水的混合溶剂往铝酸钠溶液滴加速 度为60. 0mL/h-420. OmL/h。在上述的技术方案中，所述的原料纯度为工业级以上即可。本专利技术的优点在于本专利技术的制备砂状氧化铝的方法，不同于传统的晶种分解，体系从原来 的三元变为现在的四元体系。虽有美国专利US4900537涉及一种往铝酸钠溶 液中添加纯曱醇的方法，但是其醇用量远远小于本方法中的用量，且同时还 需要添加大量晶种，该方法添加曱醇的目的在于改变晶型。本专利技术的方法又 不同于中国科学院过程工程研究所探索出来的方法(王雪，郑诗礼，张懿.曱 醇溶析铝酸钠制备氢氧化铝.过程工程学报，2008， 8:72-77.)，由于其添加 大量的纯曱醇，造成体系性质的急剧变化，得到的是片状的、不规则的氬氧 化铝晶体，远不符合电解铝生产要求的砂状氧化铝的物性指标。本专利技术砂状 氧化铝的制备方法中，外加溶剂是以醇-水混合溶剂的方式添加，不仅充分 利用了醇对铝酸钠溶液体系中的碱溶解、而铝不被溶解的特性，同时通过调节醇-水的配比和滴加速度来调控其对体系的过饱和度和过饱和溶液稳定性 的影响，从而控制合适的析晶速度(比添加纯曱醇析出慢，但比晶种分解方 法迅速得多)，从而得到大颗粒、流动性能好的氢氧化铝产品，煅烧后可获 得质量良好的砂状氧化铝，该砂状氧化铝符合电解铝生产所要求的物性指 标。利用本专利技术的制备砂、状氧化铝的方法，可实现拜尔法种分精液高效快速分解，时间可缩短为晶种分解方法的1/3,甚者更短；同时可以不往体系中 添加晶种，极大提高了铝的利用效率，还节约了成本；分解率较晶种分解方 法能提高20%以上，从而大大提高设备产能，同时分解母液循环效率大大提 高；产品粒度-45jum〈12y。；且曱醇沸点低，易于分离。本专利技术的制备砂状氧 化铝的方法工艺简单、调控有效。并且本专利技术的制备^f少状氧化铝的方法还可实现曱醇的再利用，既利于保 护环境，又可以节约了成本。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中 图1是本专利技术实施例2制备的氢氧化铝的SEM图片； 图2是本专利技术实施例2制备的氢氧化铝的SEM放大图片；图3是本专利技术实施例3制备的氢氧化铝煅烧得到的砂状氧化铝的SEM图片；图4是本专利技术实施例3制备的氢氧化铝煅烧得到的砂状氧化铝的SEM放 大图片。具体实施例方式实施例1取本实施例配制的铝酸钠溶液(称取21. 94g氬氧化钠和32. 12g氬氧化 铝，置于聚四氟乙烯瓶中于120度溶解于100mL水中，待溶液清澈后过滤两 次即得)75mL，其成分为Na20浓度170. 6g/L、八1203浓度209.5 g/L、 Na20 与Ah。3摩尔比(分子比)1. 34;再配制曱醇与水的混合溶剂，按照曱醇与水的体积比为1:0.1，取配好 的甲醇与水的混合;容剂15 OmL;然后将上述曱醇与水的混合溶剂以60mL/min的速度向铝酸钠溶液中滴加，其中铝酸钠溶液与曱醇与水的混合溶剂的体积比为1:2. 0,直至曱醇与 水的混合溶剂滴加完为止；上述曱醇与水的混合溶剂的滴加过程在75。C的恒 温水浴中进行，常压密闭搅拌反应，9小时后停止；并缓慢析出氬氧化铝的 悬浮液；将得到的悬浮液进行液固分离，分离出氢氧化铝固相和母液；母液 中Na20浓度为65. 8g/L， A"。3浓度18. 6g/L，分子比为5. 81,液相再进行分 馏，还分离出曱醇；固相用80。C热水洗涤一次，并置于90。C干燥，得氢氧 化铝产品，并于950。C煅烧2小时即得到砂状氧化铝。本实施例铝酸钠溶液 的分解率为76.93%,得到的砂状氧化铝主要指标粒度-45^=8. 74%。 其中本实施例中的原料均采用化学纯的。本实施例的液相经分馏，分离出甲醇后，甲醇可以经过后续处理再利用。 以下实施例的制备步骤同实施例1,区别仅在于具体配比和条件不同，不再--详述。实施例2向Na20浓度为171. 3g/L、 Ah03浓度为183. Og/L、分子比为1. 54的铝 酸钠溶液中以300. OmL/min的速度滴加曱醇与水的混合溶剂(V甲醇V水 =1:0.5),铝酸钠溶液与混合溶剂的体积比为1:1;将上述过程在55。C恒温 水浴中常压密闭搅拌反应进行，12小时后停止；将反应后的悬浮液进行液固 分离，得到氢氧化铝固相和母液；母液中Na20浓度为92. 33g/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砂状氧化铝的制备方法，包括以下步骤：　１）首先配制甲醇与水的混合溶剂：按甲醇与水的体积比为１∶０．１－１∶１；　２）取含有氧化钠浓度８０－２３０ｇ／Ｌ、氧化铝浓度７０－２４０ｇ／Ｌ、氧化钠与氧化铝摩尔比为１．３－２．０的铝酸 钠溶液；　３）将步骤１）配制的甲醇与水的混合溶剂与步骤２）的铝酸钠溶液，按照铝酸钠溶液与甲醇与水的混合溶剂的体积比为１∶０．５－１∶２．５配料，将所述的甲醇与水的混合溶剂往铝酸钠溶液中滴加，直至甲醇与水的混合溶剂滴加完为止；　该 滴加过程置于密闭的恒温水浴中进行，在常压下温度保持在３０－７５℃，并且搅拌反应３－２４小时，得到析出氢氧化铝的悬浮液；　４）对步骤３）得到的悬浮液进行液固分离，固相用７０－１００℃热水洗涤至少一次，并置于８０－１００℃干燥，得到砂状氢 氧化铝产品，液相进行分馏，分离出甲醇；　５）将步骤４）得到的氢氧化铝进行煅烧，其中煅烧的温度为９５０－１１００℃，时间２小时，即得到砂状氧化铝产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑诗礼，张盈，张亦飞，徐红彬，张懿，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]