晶种分解法制取超细氢氧化铝粉实验
高纯超细氢氧化铝热分解动力学的研究
第34卷第2期 湖南有色金属 ^2018 年 4 月HUNANNONFERROUS METALS高纯超细氢氧化铝热分解动力学的研究宁夏(中南大学冶金与环境学院，湖南长沙410083)摘要:氢氧化铝热分解过程的精确调控对于氧化铝质量保证至关重要。
以高纯超细氢氧化铝为原料,通过测定产品X 衍射分析、差热分析，对其分解动力学进行了研究。
数据表明，在240 ~300 丈和330 ~525丈温度段脱水动力学机理均为三维扩散，活化能分别为398.41 k j /m 〇l 、110. 66 k j /mol 。
对比分析表明,粒度和碱含量对氢氧化铝热分解有较大的影响。
关键词：氢氧化铝；热分解;动力学中图分类号：TF 821文献标识码：A文章编号：1003 -5540(2018)02 -0045 -03高比表面、高活性冶金级氧化铝是现代铝电解的原料m ，但其中总含有a - A l2〇3(«^10%)，高含 量a -A l2〇3会显著降低氧化铝在熔盐中的溶解度。
众多氧化铝物相（a - A l2〇3、y - A l2〇3、- A l2〇3、 -A l2O 3、尤-A l2O3、p -A l2O3以及 y S - A l2O 3等[2’3])因其物化性质不同，而被广泛应用于化学化 工、陶瓷材料等领域，是新世纪以来新材料产业中用 途广、产值高、产量大的先进材料之一[4]。
上述氧化 铝的前驱体主要是氢氧化铝（A l ( O H ) 3)，其中以铝 酸钠溶液为原料分解制得的氢氧化铝（g ib b s ite 型， 三水铝石）为主。
因而，在三水铝石型A l (O H )热 分解制备特定氧化铝时，热分解过程调控原理和技 术是精准调控物相和保证产品质量的关键。
因此， 研究不同种类氢氧化铝分解动力学显得尤为重要。
国内外学者对于不同种类氢氧化铝的热分解规 律、分解动力学模型做了大量的研究[5’6]，尤其对于 工业级氢氧化铝产品，脱水分解机理相关研究已比 较透彻。
超细活性氢氧化铝晶种制备及工业应用
轻 金 属
２０１６年第 ８期
超 细 活 性 氢 氧化 铝 晶种 制备 及 工业 应 用
刘焦萍 ，李壮 ，张建平 ，曹 国喜
（河 南能源化 工 集 团研 究 院 ，河 南 郑 州 ４５００４６）
摘 要：超 细活性 氢氧化铝晶种制备是 拜耳 法生产 高白氢氧化铝微 粉的关键环 节。本 文对比 了不 同引发 剂制备 超细 活性氢氧化 铝晶种 的效果 ，以碳酸氢钠作为引发剂制备 出粒度细 、形貌规整、活性好 的氢氧化铝 晶种 ，将其应用于 中关 铝业万吨级高白氢氧化铝微粉工业生产 中，通过料液环形布料、高剪切 传质等技术进 一步强化 了晶种 活性，获得 了各 项 指 标 良好 的 氢氧 化 铝 微 粉 产 品 。 关 键 词 ：超 细 活性 晶种 ；拜 耳 法 ；氢氧 化 铝微 粉 ；工 业应 用 中图分类号 ：ＴＦ８０ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００２—１７５２（２０１６）０８—００２２—５ Ｄ０Ｉ：１０．１３６６２／ｊ．ｅｎｋｉ．ｑｊ 氢钠 作 引发 剂 制 备超 细活 性 氢 氧化 铝 晶种进行 了探 讨 ，考 察 了各 因 素对 晶种 粒 度和形貌的影 响情况 ，确定了制备工艺，将该晶种制 备 工艺 应用 于 中美铝 业高 白氢氧 化铝 微粉 工业 生产 中 ，通过 进 一步强 化 晶种活 性 ，获 得 了各项 指标 良好 的氢 氧化铝 微粉 产 品 。
１ 实验
１．１ 实验原 料 （Ｉ）铝酸钠溶液 ：取 自某拜耳法氧化铝生产厂 ，
经 净 化 处 理 后 备 用 ，其 溶 液 成 分 Ａ１：Ｏ 浓 度
１７４．４８ｇ／Ｌ、仪ｋ １．４４ ；
（２）碳酸 氢钠 、硫 酸铝 、硝 酸 铝 、氯 化铝 ：均为 分 析纯 。 １．２ 实验设 备
超细氧化铝粉体的制备工艺及其性能
超声场的作用：控制陈化时前驱体颗粒尺寸不要太大， 破坏颗粒便面氢键，其冲击波是生长中的晶粒破碎而增 大形核率。
11/14/2014
4、热分解法制备超细高氧化铝
制备流程：一般是胶体制备、干 燥、煅烧。在制备过程中要注 意采取措施防止颗粒团聚 ， 影响煅烧后Al2O3粉体粒径。 Al(NO3)3+3NH3· H2O=Al(OH)3↓+ 3NH4NO3 2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
制备过程中的反应：
2012年4月10日
图3 粉煤灰 7( 3Al2O3.2SiO2) + 2SiO2 + 68CaCO3 →3(12CaO.7Al2O3) + 16(2CaOSiO2 ) + 68CO↑ 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O →2Al(OH)3 + Na2CO3 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
图5 超细活性氧化铝
影响因素：主要的影响因素有干燥方式，硝酸铝乙醇溶液 的浓度，前驱体结晶时的反应温度 。
11/14/2014
超细氧化铝的性能及用途
性能：超细晶氧化铝不仅 具有高强度、高模量、 耐高温等优良机械性能， 而且还有很好的高温抗 氧化性，耐腐蚀性和电 绝缘性 。
图6 各种氧化铝陶瓷制品
用途：以纳米a-Al2O3 粉体为原料制备Al2O3 陶瓷及其陶 瓷复合材料等得到了广泛的应用，它为降低陶瓷材料的 烧结温度，改善制品的微观结构，提高材料的力学性能。 超细氧化铝粉体在制备弥散合金等新型材料领域也有很 大的作用。
粉体，以达到改善Al2O3性能 的目的。 所用设备：球磨机、高能球磨机、行星磨、塔式粉 碎机和气流磨。其中最常用的是球磨机。 图2 研磨设备
种分制备超细氢氧化铝过程分解率影响因素及结晶机理分析
１实 验
１ ． １ 实验 原 料及 设 备
（ Ｌ） ，ｃ为某一时刻铝酸钠溶液 中氧化铝 的浓度
（ ｇ ／ Ｌ） 。
氢 氧 化 铝微 粉 ： 中 国铝 业 中 州 分 公 司 产 品 ， ｄ ５ ０ ＝ ８ ｍ，ＡＩ （ ＯＨ） 纯度 ＞９ ８ ． ５ ％ ；结 晶硫 酸 铝 （ ＡＲ） 和 氢 氧化 钠 （ ＡＲ） ： 天津 科 密 欧 产 ；去离 子 水 ：
的粒度 分布、颗粒形貌和优化 生产工艺有重要的指导作 用。本文通过研 究温度 、苛性碱浓度和种子 率等主要 因素对
分 解率的影响 ，揭示其影响规律 ，并对超细氢氧化铝 的结晶机 理进 行 了分析 。 关键词 ：超 细氢氧化铝， 种 分， 分解率， 结 晶机理
前 言
超细氢氧化铝是一种用途广泛 的化工产品 ， 在 电子 、化工 、电缆及橡塑等行业应用广泛ｎ 。超细 氢氧化铝主要是通过铝酸钠溶液种子分解的方法来 生产ｌ ２ ＇ ］ ］ 。 研究种子分解过程中各因素对分解率影响 及其结晶机理对于控制氢氧化铝 的粒度分布 、 颗粒 形貌和优化生产工艺有重要 的指导作用 。 国内外对铝酸钠溶液分解制备氢氧化铝过程进
２试 验 结 果 与 讨 论
２ ． １ 温 度对 分 解 率 的影 响
温度是影响晶体生长的最主要参数之一 。 在其
・
４ ６・
铝
镁
通
讯
２ ０ １ ７ 年№ ２
它条件相 同情况下 ， 晶体生长速率随着温度 的升高 而增大。 但粒子的扩散速率和相界面上的反应速率
不 仅 与温度 有关 ， 还 与溶 质 的过 饱 和度 有 重要 的关
液， 其分解率随着苛性碱浓度的增加而降低 。 这是 因为 ， 根据 Ｃ ． Ｍｉ ｒ ｓ ａ 的氧化铝的平衡溶解度模型ｎ ， 苛性碱浓度越高 ，氧化铝的平衡溶解度值也越大 ，
利用氢氧化铝烘干机收尘粉料生产超微细氢氧化铝的探讨_刘焦萍
世界有色金属2001年第2期W ORLD NONFERR OUS METALS 利用氢氧化铝烘干机收尘粉料生产超微细氢氧化铝的探讨中州铝厂科技处 刘焦萍 张文豪 韩 敏 摘 要 超微细氢氧化铝在众多生产领域中被采用,目前一些超微细氢氧化铝的生产方法较为复杂。
本文对利用氢氧化铝烘干机收尘粉料作晶种生产超微细氢氧化铝的可行性进行了探讨,发现通过控制一定的分解条件,可以得到-10μm>98%的超微细氢氧化铝产品。
关键词 超微细氢氧化铝 烘干 收尘粉料 活性晶种 超微细氢氧化铝是指最大粒径小于10μm的氢氧化铝产品。
氢氧化铝产品细化后,其比表面积增大,白度增高,容重变小,具有一系列优越的理化指标,因此在众多生产领域中被广泛采用。
目前,国内超微细氢氧化铝的生产,主要是通过对烘干后的氢氧化铝进行机械研磨得到的。
研磨作业需很高的能量,生产成本高,同时,研磨也有个限度,当细到某一尺寸大小时,它就很难继续进行微细作业,使得机械研磨生产方法受到限制。
据有关资料介绍,控制好分解条件,加活性晶种从铝酸钠溶液中分解出细氢氧化铝是最经济的〔1〕,陈肖虎利用活性较大的超细氢氧化铝作为分解晶种〔2〕,潘泽琳利用种分自发接触成核作为分解晶种〔3〕,都分解出-10μm>98%的微细氢氧化铝,但可以看出,这些活性晶种的来源及生产方法都比较复杂,那么能否寻找一种简便易得的晶种呢?本文对利用氢氧化铝烘干机收尘粉料作活性晶种生产超微细氢氧化铝的可能性进行了探讨。
1 氢氧化铝烘干机收尘粉料的特性中州铝厂的非冶金氢氧化铝生产,是利用旋转闪蒸干燥机进行氢氧化铝烘干的,其粉尘收尘设备为布袋收尘器。
闪蒸干燥设备产量高,使得布袋收尘粉尘量大(每小时约有1t的粉尘),由于氢氧化铝粉尘的粒度细,附碱高,从而影响了非冶金氢氧化铝的质量。
布袋收尘粉料的检测结果见表1。
表1 氢氧化铝烘干机收尘粉料的特性化学成分 %附碱(%)白度(%)粉度分布 (%)SiO2Fe2O3Na2O灼减D50μm≤1μm≤3μm≤5μm≤7μm≤9μm≤11μm≤13μm0.0580.0030.11834.610.02797.624.558.031.162.677.696.299.310033利用氢氧化铝烘干机收尘粉料生产超微细氢氧化铝的探讨世界有色金属2001年第2期W ORLD NONFERR OUS METALS 从表1可看出,氢氧化铝烘干机布袋收尘粉料为三水铝石型氢氧化铝,其附碱较高,SiO2含量高,粒度较细,若混入产品中,会引起非冶金氢氧化铝产品粒度的两极分化,影响产品指标的稳定。
二段种分法生产超细氢氧化铝微粉
粒径 ＜１
ｍ 的氢 氧 化 铝 被 称 为 超 细氢 氧 化
从 图 １可 见在 第 一 阶段 分 解 后 的产 物是 大 量 附 聚在 晶种旁 成 团 的近 似棱 形 的 晶核 。
第二 阶段 在 二 级 分 解 槽 中 加 入 铝 酸 钠 溶 液 ， 冷
铝微粉， 它具 有粒 径 小 ， 比表 面 积 大 等 特 点 ， 广 泛 它 应用 于 冶 金 、 械 、 工 、 机 化 电子 、 医学 、 空 及 国防 等 航
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２０ ０ ２年 第 １ Ｏ期
轻
金
属
・ ５・ １
二 段 种 分 法 生 产 超 细 氢 氧 化 铝 微 粉
林 齐 ， 磊 张
（ 州铝 厂轻 金属 研 究所 ， 贵 贵州 贵 阳 ５ ０ １ ） ５ ０４
摘要 ： 二段种夯法首 先在 第一级分解槽 中加 入铝酸钠溶 液和特种 晶种进 行分解。 其次将一级 种分 浆液 和新 铝酸钠溶 液
收 稿 日期 ：０ ２—０ ２０ ３—０ ５
好 。本工 艺 的 关键 在 于 控制 好 第 一 阶段 浆 液与 第 二 阶段 铝酸 钠 溶 液 混 合 时 的 温 度 差 、 ２ 浓 度 差 ， Ａ１ Ｏ３ 使
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．
１ ． ６
林
齐， 张
磊 ： 段种 分 法 生产 超 细氢 氧 化铝 微 粉 二
内的溶 液 产 生 了定 向 的 温 度 差 和 定 向的 ， 散 开 来 分 的晶 核此 时 在 温 度 差 和 Ｏ３ 度 差 的作 用 下 ， 浓 重
１ 二 段 种 分 法 原 理
目前生 产超 细 氢氧 化铝 微 粉 的主 要方 法 有有 机 铝分 解 法 、 电解 金 属铝 法 、 分法 、 分 法 ， 工 艺 水 碳 种 本 采用 的 是特 殊种 分 法 ， 即二 段 种分 法 。 二段 种 分法 分 为二 个 阶段 ：
超细氢氧化铝的制备方法
超细氢氧化铝的制备方法作者：李金磊何静宇来源：《中国科技博览》2014年第27期[摘要]超细氢氧化铝的生产方法可分为机械法和化学法二大类。
化学法有微乳液法、金属醇盐法、超重力法、固相法及铝酸钠溶液碳分法、种子分解法等。
[关键词]超细；氢氧化铝；粒度中图分类号：TQ133.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0034-011 前言超细氢氧化铝具有阻燃、填充、消烟等多重功能，能与磷等多种物质产生协同阻燃效应，是一种用途广泛的化工产品，已成为化工、电子、电缆、橡胶、塑料等行业中重要的环保型阻燃剂。
随着新兴材料工业的兴起及人类对环保要求的提高，其需求量越来越大，同时对产品的质量和使用性能也提出了更为严格的要求。
与国外同类产品相比，我国用铝酸钠溶液制备的超细氢氧化铝产品，存在粒度分布宽、容重偏低、颗粒形貌难以有效控制等问题，影响了产品的使用性能。
2 超细氢氧化铝的制备方法超细氢氧化铝的生产方法可分为机械法和化学法二大类。
化学法有微乳液法、金属醇盐法、超重力法、固相法及铝酸钠溶液碳分法、种子分解法等。
2.1 机械粉碎法机械粉碎法就是在粉碎力的作用下，使固体料块或粒子发生变形进而破裂，产生更微细的颗粒。
机械粉碎法主要用于制备脆性材料的微粉，具有产量大、生产工艺简单等优点，主要用于生产一些对纯度和粒度要求较低的粉体[1]。
机械法制备超细氢氧化铝微粉是将普通冶金级氢氧化铝进行洗涤、烘干，之后采用搅拌磨或球磨等将其加工成氢氧化铝微粉。
采用雷蒙磨、球磨等机械生产的氢氧化铝微粉粒度较粗，粒度分布宽，颗粒形貌不规则，最大颗粒可达15——20um，在电线、电缆的生产过程中，加工性能差，抗折强度、延伸率较低，与化学法生产的氢氧化铝相比其氧指数小，阻燃效果差。
采用气流磨等粉碎机械虽可以加工生产平均粒径小于1.5～2.0um的超细粉体，但产品存在颗粒形貌不规则、吸油值高等问题，影响其使用性能，而且设备复杂、生产能耗高。
一种低晶种比率生产超细氢氧化铝的工艺方法研究
一种低晶种比率生产超细氢氧化铝的工艺方法研究邓魁,裴广斌,王茜(洛阳中超新材料股份有限公司,河南洛阳471800)摘要:在较高N k (铝酸钠溶液中氧化钠质量浓度,g/L)的偏铝酸钠溶液中种分得到用于晶种制备的氢氧化铝,过滤、洗涤后,在水中湿磨滤饼得到D 50粒度为1.0μm 左右的氢氧化铝浆液,将此浆液按最终晶种比率(晶种中氧化铝含量与溶液中氧化铝含量的比值)小于0.3%的比率,在35~42℃的铝酸钠溶液中分散50~70min 后,加至较低N k 、58~70℃的过饱和铝酸钠溶液中种分35h 左右,过滤,将滤饼洗涤、干燥、分散后得到D 50粒度为2.0μm 左右的氢氧化铝粉体,使用XRD、SEM 对粉体进行了表征,表明粉体为三水铝石(Gibbsite),主要晶型为伪六角块状或四角块状。
还对影响产品粒度的重要条件进行了讨论。
该工艺有效地解决了超细氢氧化铝生产流程中循环母液杂质累积的问题,同时具有更低的生产成本。
关键词:超细氢氧化铝;铝酸钠溶液;种分;晶种比率;晶种中图分类号:TQ133.1文献标识码:A文章编号:1006-4990(2020)10-0121-04Research on preparation process of super ⁃fine aluminum hydroxide with low crystal seed ratioDeng Kui ,Pei Guangbin ,Wang Qian(Luoyang Zhongchao New Materials Co.,Ltd.,Luoyang 471800,China )Abstract :The aluminium hydroxide was firstly produced by the seeded precipitation process from the sodium aluminatesolution with a higher Nk value (mass concentration of sodium oxide in sodium aluminate solution ,g/L )for the crystal seed.After filtration and washing ,the aluminium hydroxide serosity with the medium grain diameters D 50of about 1.0μm was grinded and obtained by wet ball⁃milling in water.The serosity subsequently was added and dispersed into a sodium aluminate solution at a temperature of 35~42℃for 50~70min ,at a final crystal seed ratio of below 0.3%(the ratio of alumina contents between crystal seed and solution ).Then the new serosity was added into a sodium aluminate solution with a lower N k value and a temperature of 58~70℃,after a retention time of about 35h the sodium aluminate solution was filtered ,the filter cakewas washed and dried.The aluminium hydroxide powder with a particle size of about 2.0μm was obtained.Characterization of XRD and SEM indicated that the product was gibbsite with pseudo⁃hexagonal or tetragonal block shape.And several impor⁃tant conditions of influencing the particle size were also discussed.The process solved effectively the accumulatiton problem of impurities in the aluminium hydroxide production process and had the lower production cost.Key words :super⁃fine aluminum hydroxide ;sodium aluminate solution ;seeded precipitation ;crystal seed ratio ;crystal seed超细氢氧化铝是一种用途广泛的工业化学品,由于其具有阻燃、消烟、无毒等特点,被应用于电力、电子、建材、交通等领域[1-3],全球消费量在30万t/a 以上。
一种添加超细氢氧化铝晶种的碳酸化分解方法[发明专利]
![一种添加超细氢氧化铝晶种的碳酸化分解方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fb06c7c5ed630b1c58eeb5d3.png)
专利名称：一种添加超细氢氧化铝晶种的碳酸化分解方法专利类型：发明专利
发明人：娄东民,张吉龙,刘伟,李太昌,武福运,刘焦萍,潘海娥,韩敏,王永红,郭东峰,栗志林,王涛,李华,张文豪
申请号：CN200410037938.7
申请日：20040514
公开号：CN1594096A
公开日：
20050316
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种添加超细氢氧化铝晶种的碳酸化分解方法，涉及一种氢氧化铝生产工艺。
首先将烧结法铝酸钠精制液用泵送入三层桨叶式搅拌锥底碳分槽组，从1碳分槽上部加入晶种比为0.1％～0.3％、粒度1～3μm的超细氢氧化铝晶种，各槽按照40％、30％、20％、10％的分解率控制通入CO气量。
本发明的方法通过添加细氢氧化铝晶种的连续酸化分解、改变通气搅拌条件，制取的氢氧化铝－
45μm＜5％，磨损指数17％以下。
申请人：中国铝业股份有限公司
地址：100814 北京市海淀区复兴路乙12号中国铝业股份有限公司
国籍：CN
代理机构：中国有色金属工业专利中心
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铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶机理初步研究
铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶
机理初步研究
铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶机理初步研究
随着科学技术的不断进步，氢氧化铝作为一种高档的材料，在工业上
被广泛应用。
近年来，一种新的制备超细氢氧化铝的方法——铝酸钠
溶液晶种分解法受到了研究者的关注。
本文通过对该方法的初步研究，探讨了其制备超细氢氧化铝结晶机理。
铝酸钠溶液晶种分解法的制备流程分为三步：晶种制备、晶种分解、
超细氢氧化铝结晶制备。
其中，晶种分解过程是该方法的关键步骤，
其机理如下：
1. 晶种加热：晶种在高温下发生碳酸钠和氢氧化铝的共晶反应，生成
碳酸铝和钠氟硅酸盐等物质。
晶种中的钠离子经过配位作用，被氟硅
酸根取代，此时晶种发生一次固液相反应，产生了一些氢氧化铝微晶
均匀分布于溶液中。
2. 晶种溶解：晶种中的氢氧化铝微晶逐渐溶解，同时重新结晶成更小
的晶体，使溶液中的氢氧化铝晶体尺寸不断减小。
3. 超细氢氧化铝结晶：在溶液中添加一些酸性物质，如盐酸、硫酸等，调节溶液pH值，使晶体在适宜的条件下浓缩、共生。
这样，氢氧化铝
微晶会重新形成更多、更小、更均匀的超细晶体。
此外，该方法在实际应用中还要考虑一些其他的工艺条件，如溶液中
铝离子、钠离子、温度、搅拌速度、pH值等的控制。
总之，铝酸钠溶液晶种分解制备超细氢氧化铝结晶是一种新兴的方法，其机理的探究有助于更好地掌握该技术，提高制备效率和产品质量。
种分分解法生产微粉氢氧化铝_韩敏
采用二级干燥方法 :一级浆叶式干燥和
二级旋 转闪蒸干 燥[ 3] , 这 两种设备 在化工 、 医药等行业应用比较普遍[ 4] , 但应用于氧化
灼减 34.38 34.46 34.50
附碱/ % 白度/ %
0.011 0.010 <0.015
97.24 96.95 >95
注 :D 50重量平均径
4 生产微粉氢氧化铝的经济效益
4.1 生产成本 微粉 A l(OH)3 的成本 为 1212 元/ t , 普
通 A l(OH)3 的成本为 778 元/ t 。 4.2 销售价格
2 微粉氢氧化铝浆液的生产
目前 , 我 们 已 在 实 验 室 研 制 出 微 粉 A l(OH)3的种分分 解技术 。 在这 项技术中 ,
产品的平均粒径可以通过改变晶种的比表面 积 、分解温度 、搅拌型式等来实现 。 本方法流 程简单 , 容易实现大规模生产 , 并且可以根据 市场的需求 , 通过控制分解条件生产出各种 粒径的微粉 A l(OH)3 。 2.1 试验方法
2 王明 伟 , 译 .多 品种 氢氧 化铝 和氧 化铝 的开 发 [ J] .国 外轻 金 属文 献 译文 集氧 化 铝专 辑 , 1994 (17):9
3 刘焦萍 , 王二星 .氢氧化铝闪蒸干燥技术的 开发 及应用[ J] .轻金属中州铝厂 专辑 , 2000(10):100
4 潘永康 , 王喜忠 , 等 .现 代干燥 技术[ M] .北京 : 化学工业出版社 , 1998
白 度