[發明專利]一種三水鋁石及其制備方法

有效

• 申請號: 201610572003.1
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN106044815B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 楊會賓;王利娟;胡劍;洪景南;許學斌;公彥兵;王娜;李運改
• 申請（專利權）人: 大唐國際發電股份有限公司高鋁煤炭資源開發利用研發中心
• 主分類號: C01F7/14
• 分類號: C01F7/14;A61K33/08;A61P1/04
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 陶敏,黃健

技術領域

本發明涉及一種氧化鋁冶金技術，具體涉及一種三水鋁石及其制備方法。

背景技術

在氧化鋁的工業生產過程中，一般采用碳酸化分解或種子分解兩種方式沉淀鋁酸鈉溶液中的氧化鋁，而沉淀出來的氧化鋁通常以氧化鋁水合物——氫氧化鋁(即三水鋁石)存在。并且，根據鋁酸鈉溶液的鋁硅比(即氧化鋁與氧化硅的重量比)和分解條件的不同，可以沉淀出具有不同氧化硅和氧化鈉含量的氫氧化鋁產品。

在正常的工業分解率情況下，鋁酸鈉溶液的鋁硅比越高，即溶液中氧化硅的含量越低，沉淀出的氫氧化鋁中氧化鈉和氧化硅的含量越低；反之，則沉淀出的氫氧化鋁中氧化鈉和氧化硅的含量越高。這是因為隨著分解的進行，溶液中氧化鋁的濃度不斷降低，同時溶液的鋁硅比也不斷降低，而當溶液中的鋁硅比低于一定數值后，將會發生脫硅反應，從而生成方鈉石型水合鋁硅酸鈉(Na₂O·Al₂O₃·1.7SiO₂·xH₂O)，此時氫氧化鋁中氧化鈉和氧化硅同時存在。

在常規氧化鋁工業生產過程中，鋁酸鈉溶液在碳酸化分解時的通氣速度通常為15-20L/L·H，即每小時向每升溶液中通入的CO₂氣體的體積為15-20L，并且通入CO₂氣體的體積濃度為37-42％，碳酸化分解時間約為4-6H，分解率約為85-95％。通過上述方法得到的產品中鈉含量通常較低，一般小于800ppm，無法適用于某些特殊用途。

發明內容

本發明提供一種三水鋁石及其制備方法，通過該方法制備得到的三水鋁石的鈉含量高，可適用于某些特殊用途。

本發明提供一種三水鋁石的制備方法，包括如下順序進行的步驟：

1)將鋁酸鈉溶液置于分解裝置中，于50-100℃進行保溫；

2)在攪拌條件下，向保溫的鋁酸鈉溶液中通入CO₂氣體，并控制通氣速度為30-60L/L·H；

3)待所述鋁酸鈉溶液的分解率為10-40％時，停止通氣，并繼續攪拌；

4)停止攪拌，對分解裝置中的溶液進行固液分離，并對固液分離得到的固體進行洗滌、干燥，得到三水鋁石。

本發明人經大量研究發現，在鋁酸鈉溶液的碳酸化分解過程中，將工藝控制在上述條件下，能夠大大提高產品的鈉含量(鈉離子含量)，推測原因可能在于：鋁酸鈉溶液在碳酸化分解的初期分解梯度大、分解動力強、晶核聚合程度劇烈，從而會產生大量粒度約1微米左右的三水鋁石晶核，通過上述工藝可以強化碳酸化分解過程，從而加劇晶核聚合程度，在晶核劇烈聚合的過程中，溶液中部分鈉離子未能逃離而被夾雜在晶粒中間，從而形成了晶間鈉，因此能夠得到鈉含量較高的三水鋁石產品。

在本發明中，對碳酸化分解的原料鋁酸鈉溶液的來源不作嚴格限制，鋁酸鈉溶液可以由堿溶鋁土礦制備得到，也可以由堿溶氫氧化鋁、金屬鋁等其它含鋁原料制備得到。進一步地，所述鋁酸鈉溶液的鋁硅比可以大于500，2000以上更佳。

在本發明中，所述分解裝置用于進行鋁酸鈉溶液的碳酸化分解，其可以為本領域的常規裝置或設備。進一步地，為了保證分解過程中CO₂氣體的吸收率，可將所述分解裝置的高度與直徑的比值設置為大于3.0；其中，分解裝置為圓柱體時，所述直徑為圓柱體頂面/底面的直徑；分解裝置為立方體時，所述直徑為立方體頂面/底面的對角線。

在本發明中，對所采用的CO₂氣體無嚴格限制；出于為了避免CO₂氣體中的雜質影響產品質量的考慮，可以控制CO₂氣體中固體含量小于0.01mg/標準立方米。此外，CO₂氣體的體積濃度可以為10-95％；從經濟性和安全性考慮，CO₂氣體的體積濃度優選為35-45％。

在本發明中，為了便于控制分解過程和產品礦物組成，在對鋁酸鈉溶液進行保溫時，保溫溫度可以進一步控制在75-95℃；溫度過高時不利于操作，而溫度過低時易生成三水鋁石以外的氧化鋁水合物，例如擬薄水鋁石、薄水鋁石等。

進一步地，通氣速度可以控制在35-45L/L·H；此外，在攪拌條件下進行通氣，可以增強氣體在溶液中的分散度，對攪拌速度無嚴格限制，例如可以為200-500r/min，進一步為350-450r/min。