[发明专利]一种基于铝镓基合金的Al(OH)3

说明书

本发明公开了一种基于铝镓基合金的Al(OH)₃粉末制备方法，包括：(1)使铝镓基合金与AlCl₃溶液进行水解制氢反应，其中所述AlCl₃溶液中AlCl₃的浓度不大于1mol/L；(2)将步骤(1)反应后的溶液进行固液分离；(3)将步骤(2)中的固液分离后所得的反应液加热至70～90℃之间，并加入弱碱溶液混合搅拌至沉淀不在生成为止，老化并固液分离、干燥，得到氢氧化铝粉末。本发明通过调配反应液将合金中未反应的合金组分与粉末实现高效分离，提高制备氢氧化铝粉末的纯度，并解决氢氧化铝粉末对原料、操作设备和操作方法中存在的问题。

技术领域

本发明属于铝镓基合金的水解制氢领域，具体涉及一种基于铝镓基合金的Al(OH)₃粉末制备方法。

背景技术

金属铝的质量能量密度和体积能量密度较高，分别是31.1MJ/kg和83.8MJ/L，但其表面的致密氧化膜严重阻碍了金属铝在水溶液当中的能量转化率。低熔点金属组分Ga，In，Sn等在金属铝中的掺杂可以有效活化金属铝，提高铝在水溶液中反应活性。研究发现在Al-Ga-In-Sn四元合金中，低熔点金属组分主要作为高效活化组分主要担当合金催化剂成分，并主要以Al(Ga)固溶体、In和Sn组成的合金化合物等形式存在于合金中；同时铝合金中的低熔点组分并不参与实际的铝水反应，因此相应水解产物主要是铝离子水合物以及未参与反应的低熔点金属组分。

Al(OH)₃粉末呈白色粉末状，几乎不溶于水，相对密度2.42，莫氏硬度3.0；无毒，稳定性好，高温时不产生有毒气体；可以有效减少塑料燃烧时的发烟量等。目前国内外市场为作为阻燃剂用的氢氧化铝主要是a-三水合氧化铝(化学式：a-Al₂O₃·3H₂O)，温度加热到320℃时会因失水而损失约重量的34.6％，同时吸收大量热量(约1967.2kJ/kg)，这是Al(OH)₃粉末具有阻燃作用的主要原因。除此之外，Al(OH)₃粉末阻燃作用的发挥还取决于高温时发生的稀释作用、覆盖作用以及碳化作用。因此Al(OH)₃成为最具应用价值和应用前景的无机阻燃添加剂，在热固性塑料、热塑性塑料、合成橡胶、涂料及建材等多个行业中大量应用。Al(OH)₃价格低廉，来源广泛，常用的Al(OH)₃粉末的工业制备方法主要为拜耳烧结联合法。

拜耳烧结联合法是生产Al(OH)₃的拜耳法与碱石灰烧结法的有效结合，以拜耳法为主，碱石灰烧结法为辅，取长补短，充分发挥两种制备方法的优点。

拜耳法是通过氢氧化钠溶液升温将铝土矿中的氧化铝溶解出来，得到铝酸钠溶液。分离残渣(赤泥)，降低温度后加入氢氧化铝作为生长晶种，经长时间搅拌之后铝酸钠分解并析出氢氧化铝。该法流程操作简单，投资成本省，能耗较低，但其生产的经济效果主要取决于铝土矿的质量和品质。目前，由于高品位的三水铝石型铝土矿资源逐渐减少，所以拜耳法在氢氧化铝制备领域受到一定阻碍。

碱石灰烧结法是将铝土矿、碳酸钠和石灰按照一定比例混合配料后在回转窑内烧结得到熟料(主要组成为铝酸钠、铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钠)。利用稀碱溶液将熟料中的铝酸钠溶解出。溶解得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程使溶液提纯。将CO₂气体通入精制铝酸钠溶液当中，和加入的氢氧化铝晶种搅拌，得到氢氧化铝沉淀物和碳酸钠为主的母液。该法可以处理拜耳法中不能经济处理的低品位矿石，且对原来的综合利用性较好。