高纯超细氧化铝的制备
唐海红,赵志英,焦淑红,杨金妮,张文晋
(山西铝厂技术中心,山西河津 043300)
摘要: 介绍一种利用氧化铝生产过程的中间物料)))铝酸钠溶液,生产高纯超细氧化铝的方法,即利用钡盐净化铝酸钠溶液,得到A/S>10000的精制溶液,再进行种分分解,得到超细Al(OH)3,经过酸洗,最终得到纯度达99199%,粒度90%小于2L m 高纯超细氧化铝。
关键词: 钡盐,净化,活性晶种,种分,酸洗
中图分类号:TF821 文献标识码:A 文章编号:100727545(2003)0320042202
Preparation of High Pure and Superfine Alumina
TANG H ai 2hong ,Z HAO Zhi 2ying,JIAO Shu 2hong,YANG Jin 2ni,Z HANG Wen 2jin
(R&D center ,Shanxi Aluminum Plant ,H ejin,Shanxi 043300,China)
Abstr act: T he method of producing high pure and superfine alumina by using the intermediate material )))sodium aluminate solution on alumina process is introduced 1By using barium salt,we can purify the sodium aluminate solution so as to gain the A/S >10000refined solution,then it was precipitated with seeds adding to
obtain high pure Al(OH )3,and after acid cleaning ,the high purity and superfine Al(OH )3can eventually reach 99199%,90%less than 2L m 1
Keywor ds: Barium salt;Purification;Activated seed;Seed precipitation;Acid cleaning 作者简介:唐海红(1968-),女,山西芮城人,工程师
高纯超细氧化铝由于其具有高熔点、高硬度、电阻高、机械性能好、耐磨、耐蚀、绝缘耐热等优良特性,被广泛用于透光性氧化铝烧结体、荧光体用载体、单晶材料、高级瓷器、人工骨、半导体、及集成电路基板、录音磁带填充剂、催化剂及其载体、研磨材料、激光材料、切削工具等。
高纯超细氧化铝的制造方法主要有以下几种:铵明矾热解法、有机铝水解法、氯乙醇法、火花放电法、碳酸铝铵热解法等。
所用的均是价格较贵的原材料。
对氧化铝生产厂来说,铝酸钠溶液是其生产过程的中间物料,用来生产高纯超细氧化铝成本相对低的多。
本文主要介绍一种净化铝酸钠溶液的方法生产高纯超细氧化铝。
1 净化过程机理
在工业氧化铝生产过程中,由于原燃料带来的杂质及特定工艺方法的影响,造成了碳酸钠、硫酸
钠、二氧化硅等有害杂质在循环母液中不断富集,影响种分分解过程的正常进行,引起蒸发器结疤。
作为净化工业铝酸钠溶液的添加剂,首先要具备下述性质:一是能溶解于铝酸钠溶液,二是对生产溶液不发生污染,并能改善和提高生产技术指标,再则净化后的沉淀物易于回收利用。
工业生产一般采用石灰或石灰乳进行铝酸钠溶液精制,石灰或石灰乳虽有成本低的优势,但随着溶液中OH -
浓度增大和温度升高,反苛化现象加剧,而钡是比钙具有更大负电性的元素,氧化钡、铝酸钡等化合物在中等碱液中溶解性能良好,能有效降低溶液中SO 2-4、CO 2-3、SiO 2-3等杂质离子浓度,实现溶液净化。
作为高纯氧化铝
生产,添加Ba 2+等可使铝酸钠溶液较彻底的净化。
BaO 作为铝酸钠溶液的净化剂,最早是在法国的萨林德厂,其次希腊的圣#尼古拉厂、前苏联等都有应用。
国内对钡盐在氧化铝生产净化过程中应用也进
行了大量的实验室研究。
由于BaO在净化过程中生成难溶的钡盐沉淀,在净化溶液的同时,造成了铝的损失,影响种分分解率。
我们采用合成铝酸钡来代替BaO,铝的产出率明显提高。
2试验
211合成铝酸钡
氢氧化铝与碳酸钡高温分解产生的BaO结合生成稳定的BaO#Al2O3。
其反应如下:
BaCO3y BaO+CO2
BaO+2Al(O H)3y BaO#Al2O3+3H2O
结合有关资料,我们进行了不同温度、配比、时间的烧成试验,通过物理分析得到最佳合成条件如下: 1200~1250e、90min、Al2O3/BaO=111~ 112。
212精液净化
在烧结法精液中加入可溶性钡盐,Ba2+与溶液中的SO2-4,CO2-3,SiO2-3等离子生成难溶的钡盐沉淀,同时这些沉淀能吸附溶液中的Fe、P、T i、V和有机物等,而且它们易于分离,使溶液得到净化。
为除去溶液中残留的Ba2+,需添加Na2CO3,得到只含CO2-3离子的纯净的铝酸钠溶液。
反应如下: BaO#Al2O3+Na2SO4\BaSO4|+Na2O#Al2O3
BaO#Al2O3+Na2CO3\BaCO3|+Na2O#Al2O3
BaO#Al2O3+Na2SiO3\BaSiO3|
+Na2O#Al2O3
Na2CO3+6NaAl(OH)4+6Na2SiO3
\3Na2O#3Al2O3#6SiO2#Na2CO3+12NaOH
+6H2O
净化条件:温度80~90e,时间1h,钡盐添加量200g/L,搅拌速度300r/min。
净化前后溶液成分见表1。
表1净化前后溶液成分
Table1The solution chemical component before
and after pur ifying/(g#L-1) N T Al2O3N K Si O2Fe2O3
原液1#1231597186980121501011A/S=455母液1#129151391212801013痕量A/S=10715原液2#1161410416960128301014A/S=397母液2#12418138181124010088痕量A/S=15770
213种分分解
影响分解产物质量和粒度的因素很多,种子活性大、低温分解、可得到超细氢氧化铝。
经过净化的溶液除钡后加活性种子,进行中低温种分分解,得到粒度均匀的超细氢氧化铝。
种分条件:温度60~50e,时间8~9h,种子比5%~10%。
种分结果见表2。
表2种分分解结果
Table2The seed decomposition results
N K/(g#L-1)Al2O3/(g#L-1)分解率/%原液1#123139126913
母液1#8730125
原液2#1201381816519
母液2#8232137
214酸洗除钠
种分经过2~3次去离子水洗涤后,仅洗去其附着碱。
而在其晶体的毛细管中还含有相当数量的碱,该碱称之为晶间碱。
为了洗掉晶间碱,采用增大内表面积除去晶间碱的方法。
各种原料的晶型、焙烧温度与其产物的最大比表面积值有一定的关系。
种分Al(OH)3在500~600e焙烧,可获得最大比表面积。
由于在焙烧过程中水分子脱出和相变中晶体发生松散膨胀,内部和表面出现缺陷、缝隙、气孔和细分散化,所以可用稀H Cl洗掉暴露出来的晶间碱,使其中的Na2O脱除。
最终得到纯度99199%,粒度2L m(90%)以下的高纯超细氧化铝,其成分和粒度见表3,粒度用库尔特激光粒度仪测量,为颗粒数目百分比,测定范围从11002~32106L m。
表3高纯超细氧化铝洗涤后的杂质成分和粒度Table3The impurity component and particle size of high pur ity and superfine Al(OH)3
SiO2/%Fe2O3/%Na2O/%D50/L m D90/L m 1#01003501001501051136811934
2#010040010015010421141711992
3结论
(1)采用合成铝酸钡代替BaO作为溶液的净化添加剂,得到A/S>10000,Fe痕量的精制铝酸钠溶液。
(2)通过中低温分解,可得到粒度细、均匀的超细氢氧化铝。
种分Al(OH)3在500~600e焙烧后酸洗除钠可得到纯度99199%,粒度2L m(90%)以下的高纯超细氧化铝。
(3)本方法工艺简单,原料来源便利,得到的钡盐沉淀可回收利用,有很好发展前景。