关于制备精细低碱氧化铝的研究文献翻译

1、关于制备精细低碱氧化铝的研究摘要：生产精细和低碱的-氧化铝（-Al2O3）是一种被KC股份有限公司开发的商品级三氢氧化铝（三水铝矿，Al(OH)3）。对于该处理有两种情况 ，第一种生产低碱-氧化铝（0.05的Na2O），其具有50m的平均粒度；第二个中是产生了具有小于10m的平均尺寸的细产物。在第一种情况中，含有0.20的Na2O的植物氢氧化铝是第一流化床用氮气在400-600下，得到的无定形活性氧化铝。得到的中间产物用乙酸或草酸处理，然后用水洗涤，并加热到1200，以形成焙烧的氧化铝，具有Na2 O含量小于0.05。用0.2M的醋酸或草酸浸出20min，可产生含有0.04的Na2O的氧化铝产

2、品。在第二个情况中，为细和低碱氧化铝的制备方法的新技术使用磨碎机的工作也可以作为在80的浸取容器中进行。精细（平均粒径10m）和低碱（0.04的Na2O），氧化铝是由一个20min浸出工序用0.2M乙酸和并发碾磨制备。关键词：拜耳法;低碱氧化铝;氧化铝;活性氧化铝;氢氧化铝1. 简介精细和低碱氧化铝在许多工业中被应用。这种材料是一种在进料为生产氧化铝陶瓷及其他耐火材料的产品，由于其优异的化学工程领域稳定性，电性能和机械性能已在被广泛的使用。商业中经常使用10m的平均粒径（D50）的“精细和低碱-氧化铝”，并含有0.03至0.10的Na2O。氧化铝（Al2O3）主要是应用拜耳法将氢氧化铝（Al(

3、OH)3，水铝氧）在铝酸钠溶液中沉淀后通过煅烧制备出来的。在此沉淀期间，苛性NaOH在氧化铝结构中不能通过由水或酸的简单清洗而很容易地除去。这样的杂质降低了氧化铝陶瓷的电绝缘性,例如在制造火花塞或其它陶瓷绝缘体中被使用。细氧化铝还在致密陶瓷材料或催化剂载体的制造中广泛的应用。超细（0.5-5微米）或纳米尺寸的氧化铝的存在烧结过程中将提高氧化铝陶瓷的生产。精细氧化铝可以通过接种拜耳氢氧化铝与先前生产的精细氧化铝（-Al2O3）一起通过焙烧产生。接种良种不仅降低了需生产-氧化铝的煅烧温度，也产生具有较好的粉特性和性能，比未接种的材料较为优异。Sarikaya等人评估通过第一次蒸发乳化油中硝酸铝制造

4、超细氧化铝的一种技术认为，生产精细的-氧化铝前体物质的然后煅烧温度为 1000 条件下。Morinaga等人认为另一种技术使超细氧化铝（100 mm米粒子大小范围）基于纳米碱式碳酸铝铵和碳酸氢铵的硫酸铝铵反应而成的热分解。Isupov等人提出了各种用于生产精细和低碱-氧化铝从拜耳三氧化二铝方法。最近提出一项实验室技术制作精细低碱水材料的第一次治疗技术级铝氢氧化铝（85-90m的颗粒平均粒径）包含 0.14%的Na2O在90温度下从某氧化铝厂与锂盐(锂氯化物，硝酸盐和硫酸盐）。这中允许锂离子的插层结构的氢氧化铝，在随后的1200煅烧下形成板状的具有平均直径范围在5-10m，进一步研磨将生产出更好

5、的产品，最终产品的平均粒径将在3m。生产实践中显示，生产低碱氧化铝是在煅烧过程中使用氟化铝，氟会与碱反应并以气态形式被除去。在近年来的生产实践中证明，氟化物排放到大气中的担忧已经否定了这种技术。加热含有0.26%的Na2O氢氧化铝与硅质材料产品到1280，直至样品中仅含有0.02%的Na2O，在这个过程中，碱与硅酸盐形成的石英岩反应及通过筛选从氧化铝分离。这种技术制备的最终的氧化铝产品中含有潜在污染的未反应的硅。硼酸氧化焙烧也被建议作为一种去除烧碱法。在这种技术中，氢氧化铝与硼酸混合加热效达到碱溶解的效果，形成硼酸钠。水可以用来溶解硼酸钠，得到含有一般0.05% Na2O氧化铝产品。使用硼酸在

6、去除碱的过程带来了诸多不利。硼酸在窑热区易挥发而在冷端凝结，它也会与耐火材料的砖反映损坏窑。同时，在氧化铝焙烧过程中，氧化硼是一种矿化剂促进晶体生长，从而防止形成精细的产品。随着对-氧化铝精细程度和低碱要求的提高，安装一个简单而有效的方法是必须的，那就是用拜耳法去处理氢氧化铝（Al(OH)3）。碱可以很容易地通过酸洗涤而除去，只要它是暴露的，不是被困在氢氧化铝沉淀结构中。有机酸具有比其它无机酸的优势，他们可以完全破坏形成在氧化铝焙烧过程中形成的的二氧化碳，因此在最终产品中没有污染。细磨时可使氢氧化铝附聚物转化为一个较小的刚性结构。这项研究是一个可以很容易通过拜耳法氧化铝厂生产低碱-氧化铝技术。

7、该方法是基于活性氧化铝的处理（从氢氧化铝料煅烧形成）由乙酸和草酸除去碱，像作为浸出容器的轧机工作也被用来磨加工在醋酸中的活性氧化铝，生产精细和低钠产品的研究。2. 实验所有的化学品和试剂用于本研究的分析级。用蒸馏水制备所有的解决方案。在实验中使用的氢氧化铝来自韩国化学公司的氧化铝精炼厂，包括Al(OH)3 99. 7%，Na2O 0.20%，SiO2 0.01%，Fe2O3 0.01%，和水分9%。该材料具有50m平均粒径，表面积为0.20m2/g。煅烧生产活性氧化铝是用一个垂直的管式炉结合石英柱，氢氧化铝在氮气中进行流化过程。制备活性氧化铝，氮气也流入炉柱，23 cm/s，使50g的氢氧化铝

8、在试验温度300-600下流化进行。优良的低碱氧化铝的制备是在轧机中研磨进行。分析仪检查产品的粒度分布与粒度。X射线荧光光谱仪测定氧化铝的碱含量。X射线衍射分析（XRD）是使用衍射仪的CUK辐射。氧化铝与比表面分析仪和扫描电子显微镜分析了比表面积和形状的活性。碱浸出实验在一个三向管中进行，在1 L的圆底烧瓶中安置一个250 rpm搅拌器的和一个冷凝器。该反应器浸入恒温水浴中应保持一个恒定的试验温度，范围在25-100C。在每次实验中， 250 g活性氧化铝悬浮在250 ml的酸溶液中。被酸处理过的材料用蒸馏水洗涤（250 ml），然后用离心机离心去除多余的有机酸。在第二个试验中，碱浸出和研磨同

9、时使用一种特殊的研磨工作，也在浸出容器进行。第一次在轧机中放入250 g活性氧化铝，250 ml 0.1-0.7M的有机酸，填充大约轧机容积30%的氧化锆球（直径3 mm）。轧机的磨损也用热水夹套将轧机室加热到80，进出产品在1200下煅烧得到煅烧的氧化铝(-氧化铝)。3.结果与讨论3.1.活性氧化铝的制备氢氧化铝晶体结构中捕捉的碱是非常难以除去的。因此，在本次低碱氧化铝研究中最关键的是使氢氧化铝本研究将氢氧化铝转换为活性氧化铝开放其晶体结构，从而使碱浸出。在实验室中有许多方法被研究人员采用去生产活性氧化铝，包括机械化学活化或活性氧化铝氢氧化铝闪速焙烧。在垂直的管式炉中，温度在500600范围

10、内，氢氧化铝在氮气中流化，原三水铝石转化为一种具有高表面积和比原料高活性的非晶体中间相（活性氧化铝）。图1表明具体表面积的变化取决于煅烧温度和时间。对于使用的样品，在500下煅烧20min表面积达到最大312 m2/g。在550-600下煅烧5分钟得到最低表面积的氧化铝中间体（200-250 mg/m2）。相比原氢氧化铝（图2.a），虽然材料有相同的粒子形态，但是活性氧化铝的中间具有高表面积，可能是由于在活性材料的微结构中形成的裂缝所导致的（图2.b）。然而，在图3中，三水铝石（Al(OH)3）和勃姆石（AlOOH）的晶体结构在600时被完全破坏。同在该温度下，三水铝石和勃姆石的峰也完全消失。

11、当温度达到400时开始有所变化，XRD衍射图案显示三水铝石的峰慢慢消失，勃姆石的峰开始显现。在表面积的增加可能是由于脱水增加了孔隙引起的。从三水铝石转变为勃姆石也是由于结构失水导致的。当温度达到600C时完全脱水形成活性氧化铝。在这项研究中选择500的温度对随后需要酸浸的活性氧化铝进行煅烧。在XRD图谱中显示，虽然勃姆石的相位中仍然存在这个温度没能完全脱水的氢氧化铝，但其表面积的测量表明（图1），当高于500的活化温度时会减少表面积。在很高的活性温度下活性材料的孔隙率可能会很低，这将不利于浸出阶段。500煅烧后的剩下的勃姆石不能似乎不能很好的影响浸出过程除去碱的有效性并且将会破坏随后煅烧到12

12、00的煅烧-氧化铝产品。图1.温度对焙烧产物的比表面积的影响（a）：氢氧化铝的SEM照片（b）：活性氧化铝的SEM照片（500C，20min）图2. （a）：氢氧化铝的SEM照片；（b）：活性氧化铝的SEM照片（500C，20min）3.2. 低碱氧化铝的制备大多数商业低碱-氧化铝产品含有99.8% Al2O3,0.05% Na2O, 0.01% SiO2, 和0.01% Fe2O3。在这项研究中，从活性氧化铝中除去的碱通过与活性氧化铝（平均粒径50m）反应被除去，得到醋酸或草酸。活性氧化铝中的碱与有机酸的方程，分别如下：NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O （1）2Na

13、OH + H2C2O4 Na2C2O4 + H2O （2）值得注意的是，相比草酸（2mol草酸需要1mol的碱NaOH除去）与用来浸出用的乙酸（1:1摩尔化学计量数的化学计量数是不同的。然而，依据图.4-7，乙酸的强电离（高电离的K值）似乎是解释在相同浓度下更有效的浸出碱的决定性因素的原因。图3.热处理或未经处理的氢氧化铝粉末X射线衍射（G：三水铝石Al（OH）3，B：勃姆石AlOOH，）图4. 80下氢氧化铝中的碱与1M有机酸反应变化图图5.随着与酸反应时间的变化碱在氧化铝中的含量变化图图6.随着温度的变化碱在最终产品中含量变化图图7.碱在最终产品中的含量随着有机酸浓度的变化图图8.不同研磨

14、时间下的氢氧化铝和最终-氧化铝的PSD图图9.不同研磨时间应用酸浸出下碱在最终氧化铝产品中的含量图浸出植物氢氧化铝1 m的有机酸在80 60分钟以上，表明在碱水平下降了50%，如图4所示。原碱水平从0.20%下降到0.10%，在最好的情况下，用醋酸或草酸。另一方面，活性氧化铝的浸出（到500）用0.2 M醋酸或草酸可降低煅烧产品的碱含量（煅1200，-氧化铝）低于0.04%如图5所示。在80，只花了5分钟的浸出降低碱水平小于0.04%用0.2M醋酸钠。一个较长的浸出时间进一步降低钠含量0.036%氧化钠60分钟后草酸表现稍差，但它也降低了苏打到可接受的水平（0.0400.042% Na2O）。

15、最终产品的平均粒径在50不变M。温度的影响如图6所示。浸出活性氧化铝在25 20分钟在0.2M醋酸和草酸会减少钠含量小于0.042%和0.046%，Na2O，分别。钠水平可以进一步减少到0.038%的乙酸作为温度提高到了80100.3.3.简单的经济分析化工级氢氧化铝的价格和煅烧氧化铝约300美元/吨，5000美元/吨，分别，在市场。低碱-氧化铝的要求更高的价格在900美元/吨us750D50的50M的产品，而更精细的材料（D50的1.5m）的售价为1500900美元/吨。在KC公司，焙烧成本增加约70美元80 /吨产品从拜耳法生产厂原料氢氧化铝的成本，而产生的罚款和低碱-酸处理氧化铝又将增加1.6美元/吨产品。虽然在生产优质低碱氧化铝由拜耳植物不被大众容易访问的成本信息，产所需的产会花费高达1200美元/吨生品。然而，传统的过程会造成更多的环境问题。4.结论生产低碱氧化铝（0.04%