[发明专利]一种制备低钠低铁超细α-氧化铝及大孔容拟薄水铝石的方法

说明书

本发明提供一种制备低钠低铁超细α‑氧化铝及大孔容拟薄水铝石的方法，包括浸取、净化除铁、中和等步骤得到α‑Al₂O₃产品，Fe₂O₃含量不高于0.016wt％，Na₂O含量不高于0.032wt％，粒度(D50)不大于2微米。其中钠含量远远低于低钠氧化铝中Na₂O含量不高于0.2wt％的标准(YS/T89‑2011煅烧α型氧化铝)。本发明所得到的拟薄水铝石产品，其比表面积高于350m²/g，孔容大于1.2ml/g，孔径大于8nm，Fe₂O₃含量不高于0.01wt％，Na₂O含量不高于0.02wt％，二者含量远远低于目前市场上拟薄水铝石Fe₂O₃含量0.03～0.05wt％，Na₂O含量0.1～0.3wt％的标准。本发明选用具有高活性的循环流化床粉煤灰作为原料，原料成本低，工艺过程简单；在酸性体系中直接除铁，洗水量少，操作步骤简单、除铁效果好，产品中铁含量和钠含量均较低。

技术领域

本发明涉及制备氧化铝及拟薄水铝石的方法，特别涉及一种以循环流化床粉煤灰制备低钠低铁超细α-氧化铝及大孔容拟薄水铝石的方法。

背景技术

低钠超细α-氧化铝指Na₂O含量低于0.2％，D50粒径≤2μm的α-Al₂O₃。超细型低钠氧化铝可用于制作刀具和增韧精密氧化铝陶瓷、镜面抛光等静压法生产的各种制品，具有广阔的应用前景。低钠氧化铝通常采用碱法(烧结法或拜尔法)得到的氢氧化铝或氧化铝为原料，添加氟化铝、硼酸、萤石等，然后再高温熔烧使Na₂O挥发除去的方法生产。其生产工艺较为复杂，且添加剂和高温的使用使生产成本提高，更重要的是，由于采用高温煅烧，容易导致粉末硬团聚，产物颗粒较大，尽管采用机械粉碎的方法可以降低其粒径，但粒度分布较宽，难以获得尺寸均匀的低钠超细型氧化铝产品。

拟薄水铝石(γ-AlOOH·nH2O，n＝0.08～0.62)也称胶态薄水铝石或假软水铝石，其晶相结构与薄水铝石相似，但结晶不完整。拟薄水铝石具有孔容大、比表面积高、胶溶性能好等特点，可作为催化剂载体、催化剂、陶瓷基料等广泛应用于石油化学工业，也是制备γ-Al₂O₃及其系列产物氧化铝的重要前驱体。作为催化剂载体的拟薄水铝石一般需要具有大孔容、大比表面积、低钠含量及合适的孔径分布。目前拟薄水铝石的生产方法大致可分为两类，即有机醇铝法和酸碱中和法，而大孔拟薄水铝石的生产是在上述方法的基础上通过控制反应条件或者添加表面活性剂、扩孔剂等手段实现的。现有技术利用醇铝法，通过添加表面活性剂，获得了比表面积270m²/g以上，孔容1.3ml/g以上的拟薄水铝石，此方法得到的产品存在成本高、生产工艺复杂、易爆炸等问题。酸碱中和法可以分为碱法和酸法。碱法工艺是向拜尔法或烧结法制备的铝酸钠溶液中通入二氧化碳(或加入盐酸、硝酸、碳酸氢铵、碳酸氢钠等酸)，在适当条件下反应而成拟薄水铝石。碱法工艺比较成熟，但由于铝酸钠溶液中含有较高的钠离子，且拟薄水铝石比表面积较大且多孔，使产品中钠含量较高，洗涤工序复杂，洗水量大，每吨拟薄水铝石洗水量可达100吨，洗涤母液中钠含量低，回收利用困难。酸法工艺是用碱中和铝盐(如硫酸铝、硝酸铝)溶液，沉淀出水合氧化铝的过程。与醇铝法和碱法相比，酸法工艺物耗费用较低，且不带入钠离子，简化了洗涤工序，但是此方法要经过形成中间体以及转晶过程，十分复杂，且不易控制。而且由于铁等金属离子极易溶解于酸中，酸法会带入较高的铁杂质。因此，寻求一种在较低成本的前提下既能得到大孔拟薄水铝石，又能保证低杂质含量的技术路线是十分必要的。