[发明专利]一种制备氧化铝类气凝胶的方法

说明书

本发明公开了一种制备氧化铝类气凝胶的方法，属于化合物制备和工业废物回收利用技术领域。该方法先将铝灰渣水洗除杂、干燥筛分后获得粗铝粉料；将粗铝粉料用稀盐酸酸浸，加热搅拌一段时间后进行固液分离得到粗AlCl₃溶液；然后在粗AlCl₃溶液中加入NaOH溶液并调节pH值，过滤获得NaAlO₂滤液；用稀盐酸调控NaAlO₂滤液的pH值，获得氢氧化铝胶体；将氢氧化铝胶体与NaHCO₃发泡剂混合，经焙烧获得氧化铝类气凝胶。本发明有效的利用了铝灰渣中的有效成分，制备的氧化铝类气凝胶可以作为建筑保温材料，使铝灰渣得到了更加充分的利用，具有原料来源广、对环境污染小、物耗能耗低、成本低等优点，适合于工业化生产。

技术领域

本发明属于化合物制备和工业废物回收利用技术领域，特别是涉及一种制备氧化铝类气凝胶的方法。

背景技术

炼铝时产生的铝灰渣是一种产量大、污染严重的工业危险废弃物，2008年被国家环保部和发改委列入《国家危险废物名录》。据中国有色金属工业协会统计，2015年我国原铝产量约3100万吨、再生铝产量为575万吨，铝及铝合金产量3600余万吨，产生了160余万吨铝灰渣。铝灰渣主要成分为金属(Al、Fe、Ca、Mg等)、氧化铝、二氧化硅、氮化物、碳化物等，其中含量最多的铝和氧化铝可达10～80％。铝灰渣具有资源性和污染性的双重特性。一方面，铝灰渣中含有的有毒有害物质经直接填埋法处理易对环境造成巨大危害；另一方面，铝灰渣中含有的铝和氧化铝是宝贵的资源，可以回收再利用。因此，寻找高效利用和治理铝灰渣的经济有效的方法，实现铝二次资源的有效循环利用对铝工业的可持续发展和环境保护有着重要的意义。

氧化铝气凝胶是一种低密度、高孔隙率和高比表面积的轻质纳米介孔固体，它既具有纳米材料的基本特性，又具有热导系数小、耐热性高等特点，使其在很多方面都具有广泛的应用。例如作为超低导电系数的绝缘层、隔声板、催化剂和催化剂载体、气体过滤材料、吸附剂、高效隔热材料等。同时氧化铝气凝胶在能源、信息、环保、医药、农药、冶金、催化、建筑保温等领域也具有很大的应用潜力。

氧化铝气凝胶的制备通常采用溶胶-凝胶法，根据使用原料不同分为无机铝盐法和有机金属醇盐法。无机铝盐法与有机金属醇盐法相比，原料廉价，操作工艺简单，受到人们更多的关注。中国发明专利(CN103204526A)公开了一种制备氧化铝溶胶的方法，该发明以铝灰为原料，经盐酸酸浸搅拌、过滤，在获得的滤液中滴加氨水和助剂，调节pH值，搅拌、陈化后得到氧化铝溶胶。利用该工艺可以获得分子式为Al₂(OH)Cl_6-n的一种水解产物，可作为催化裂化催化剂的粘结剂。该工艺利用工业固体废物铝灰制备氧化铝溶胶，既解决了铝灰难处理难填埋的环境问题，又降低氧化铝溶胶的制备成本。中国发明专利(CN104528788A)公开了多孔氧化铝气凝胶的制备方法，该方法利用一种粉煤灰制备多孔氧化铝气凝胶，先将粉煤灰酸浸，调节酸浸后铝盐溶液pH值制备得到可溶性偏铝酸盐溶液；继续调节可溶性偏铝酸盐溶液的pH值获得氢氧化铝溶胶，然后干燥得到氢氧化铝凝胶；氢氧化铝凝胶经陈化、除杂，并经超临界干燥，最后获得多孔氧化铝气凝胶。该工艺中将获得的氢氧化铝凝胶进行超临界干燥制备氧化铝气凝胶，增加了制备成本，工艺也过于繁琐。

发明内容

本发明针对铝灰渣含有大量铝资源、且在填埋处理后对环境造成污染等问题，提出了一种制备氧化铝类气凝胶的方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

将铝灰渣水洗除杂后依次进行烘干、筛分，获得粗铝粉料；将粗铝粉料用盐酸酸浸后进行固液分离得到粗AlCl₃溶液；向粗AlCl₃溶液中加入NaOH溶液调节体系pH值，过滤获得NaAlO₂滤液；用盐酸调节NaAlO₂滤液的pH值，制备获得氢氧化铝胶体；将氢氧化铝胶体与碳酸盐类发泡剂混合后进行焙烧，得到氧化铝类气凝胶。