活性镁铝尖晶石载体的研制
一种镁铝尖晶石的制备方法[发明专利]
![一种镁铝尖晶石的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c8b7c3250a4e767f5acfa1c7aa00b52acec79c7f.png)
(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011342274.0(22)申请日 2020.11.25(71)申请人 中国石油天然气股份有限公司地址 100007 北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦(72)发明人 王东军 王玉军 何玉莲 王伟众 贾云刚 姜伟 赵仲阳 金书含 辛颖 何昌洪 朱丽娜 赵铁凯 邓旭亮 李影辉 赵光辉 董平 牛明 邵荣兰 洪梅 (74)专利代理机构 北京律诚同业知识产权代理有限公司 11006专利代理师 高龙鑫 王玉双(51)Int.Cl.C01F 7/162(2022.01)(54)发明名称一种镁铝尖晶石的制备方法(57)摘要本发明涉及一种镁铝尖晶石的制备方法，包括以下步骤：(1)制备包含镁和铝的金属盐溶液，所述金属盐溶液的浓度为0.1～0.8mol/L，并且其中，镁和铝的浓度之比为1:1～1:5，制备沉淀剂混合溶液；(2)所述金属盐溶液和所述沉淀剂混合溶液分别由气体通过管路带入混合室中，在混合室中的高压空气使反应物快速地混合均匀，然后被两股气流带出混合室，在混合室外，两股气流携带混合均匀的混合溶液对撞并同时发生共沉淀反应，得到前驱体；(3)在所述前驱体上加入表面活性剂溶液得到前驱体粒子；(4)将所述前驱体粒子在搅拌的条件下老化、洗涤、干燥；(5)将干燥后的前驱体粒子焙烧，得到镁铝尖晶石。
权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 114538491 A 2022.05.27C N 114538491A1.一种镁铝尖晶石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备包含镁和铝的金属盐溶液，所述金属盐溶液的浓度为0.1～0.8mol/L，并且其中，镁和铝的浓度之比为1:1～1:5，制备沉淀剂混合溶液；(2)所述金属盐溶液和所述沉淀剂混合溶液分别由气体通过管路带入混合室中，在混合室中的高压空气使反应物快速地混合均匀，然后被两股气流带出混合室，在混合室外，两股气流携带混合均匀的混合溶液对撞并同时发生共沉淀反应，得到前驱体；(3)在所述前驱体上加入表面活性剂溶液得到前驱体粒子；(4)将所述前驱体粒子在搅拌的条件下老化、洗涤、干燥；(5)将干燥后的前驱体粒子焙烧，得到镁铝尖晶石。
镁铝尖晶石的制备方法研究
镁铝尖晶石的制备方法研究镁铝尖晶石因具有优异的化学、光学、热力学性质而倍受学术界及工业部门关注。
本文介绍了镁铝尖晶石的制备方法，比较了它们之间的优缺点及适用范围。
标签：镁铝尖晶石；固相反应法；湿化学法镁铝尖晶石为标准型AB2O4构造，Mg2+置于四面体中，Al3+置于八面体中，其具有高熔点（2135℃）、高硬度（莫氏硬度为8）、高强度（常温，135-216MPa；1300℃，120-205MPa）、高电阻率、宽的能量带隙、热膨胀系数小（30-1400℃，9×10-6℃-1）、密度较低（3.58g/cm3）、抗腐蚀及热震性能好等优异性能，所以镁铝尖晶石在窗口材料、绝缘材料、耐磨材料及耐火材料中得到广泛应用。
目前，制备镁铝尖晶石的方法主要是固相反应法和湿化学法。
一、固相反应法（一）烧结法批量制备镁铝尖晶石最常用的方法是含有Mg、Al前驱体的传统的固相烧结法，具体有它们的氧化物、氢氧化物以及碳酸盐类等。
以方镁石和刚玉为原料来制备镁铝尖晶石，其反应机理是在较高的温度（>1400℃）下，阳离子Mg2+和Al3+之间的相互扩散，但是固相烧结法生成的镁铝尖晶石会产生8%的体积膨胀，此膨胀相当于2.6%的线性膨胀，阻碍了镁铝尖晶石的烧结。
通常情况下，在工业生产中采用二步煅烧法来控制镁铝尖晶石的体积膨胀，以获得致密的镁铝尖晶石颗粒。
因为二步煅烧法包含两段烧制周期，所以固相烧结法制备镁铝尖晶石会增加成本。
于是，大量学者致力于研究镁铝尖晶石的体积膨胀机理以及降低镁铝尖晶石的生产成本。
（二）电熔法电熔镁铝尖晶石是以氧化铝粉和高纯轻烧氧化镁粉为主要原料，在电弧炉内经2000℃以上高温熔炼而成。
电熔法制备的镁铝尖晶石纯度很高，因为此方法生产过程中温度很高，使得原料中的杂质挥发。
然而，电熔法能源消耗量大，所以对于一些电力昂贵的国家的企业此方法是不可行的。
（三）熔盐合成法熔盐合成法是新型的镁铝尖晶石的合成方法，其采用低熔点的盐熔体作为反应介质，利用反应物在熔盐中的溶解，将某些通常情况下的固相反应变为液相之间的反应，从而有利于反应物的传质和扩散，最终达到降低反应温度和提高反应速率的效果。
镁铝尖晶石的制备
综合设计性实验———镁铝尖晶石的制备与性能检测实验学校：攀枝花学院院系：材料工程学院专业：材料科学与工程班级： 2014级1班指导教师：李亮学生：冯扬学号： 201411101021实验地点：工程实训中心同组人：杜燕、方公军、董志雄、夏良华实验时间：2017.5.8～2017.5.31攀枝花学院本科学生产品实训任务书注：任务书由指导教师填写。
目录1 绪论 (1)1.1 镁铝尖晶石 (1)1.1.1 镁铝尖晶石的分类 (1)1.2 镁铝尖晶石的用途 (1)1.3 产品标准 (1)1.4 产品的市场状况 (2)2 原料的选择及设备 (3)2.1 原料的选择 (3)2.2 设备 (4)3 产品实训过程 (5)3.1 实验流程图 (5)3.2 实验配方 (5)3.3 实验过程 (5)3.3.1 配料及混合搅拌 (5)3.3.2 浇注成型 (6)3.3.3 镁铝尖晶石的烧成 (7)3.3.4 出炉 (8)4 性能检测 (10)4.1 测定收缩率 (10)4.2 测定吸水率 (10)4.3 试样体积密度 (11)4.4 测试抗折强度 (11)5 数据分析 (13)5.1 对收缩率的数据分析 (13)5.2 对吸水率的数据分析 (13)5.3 对体积密度的数据分析 (13)5.4 对强度的数据分析 (13)5.5 对结果的评价 (13)5.6 与产品标准的对比 (14)6 总结 (15)7 心得体会 (16)8 参考文献 (16)1绪论1.1镁铝尖晶石镁铝尖晶石属于一种镁铝氧化物，其主要成分为氧化铝和氧化镁。
镁铝尖晶石有天然形成和人工合成两种，其化学式为MgAl2O4或者MgO·Al2O3。
尖晶石理论含量为：MgO=28.3%、Al2O3=71.7%，天然铝镁尖晶石极少发现，工业上应用的镁铝尖晶石全部都是人工合成的。
1.1.1镁铝尖晶石的分类我国镁铝尖晶石采用烧结法和电熔法两种生产工艺。
原料主要是菱镁矿和工业氧化铝粉或铝矾土。
镁铝尖晶石生产工艺
镁铝尖晶石生产工艺镁铝尖晶石是一种重要的无机材料，具有优良的热稳定性和电绝缘性能，被广泛应用于电子、通信、航空航天等领域。
在工业生产中，制备高纯度的镁铝尖晶石是至关重要的一环。
下面将介绍一种常见的镁铝尖晶石生产工艺流程。
制备原料。
镁铝尖晶石的制备主要原料包括氧化镁和氧化铝。
通常采用氧化铝和氧化镁的混合粉末作为原料。
这些原料需要经过严格的筛分和称量，确保原料的纯度和配比符合生产要求。
混合原料。
将经过筛分和称量的氧化铝和氧化镁粉末进行混合均匀。
混合的过程需要控制好混合时间和混合速度，确保原料充分混合均匀，以提高后续烧结过程中的反应性和致密性。
然后，成型。
将混合均匀的原料粉末进行成型，常见的成型方法包括压制成型和注射成型。
通过成型工艺可以使原料粉末在一定的压力下形成所需的形状和尺寸，为后续的烧结过程提供良好的基础。
接着，烧结。
将成型后的镁铝尖晶石坯体放入烧结炉中进行烧结。
烧结过程是将原料粉末在一定的温度和气氛下进行固相反应，使其结晶成为稳定的镁铝尖晶石晶相。
烧结工艺需要严格控制烧结温度、时间和气氛，以确保产物的质量和性能。
成品处理。
经过烧结后的镁铝尖晶石坯体需要进行后续的成品处理工艺，包括切割、抛光、清洗等工序。
这些工序可以使镁铝尖晶石坯体具有更好的表面质量和尺寸精度，满足客户的需求。
总的来说，镁铝尖晶石的生产工艺是一个复杂而严谨的过程，需要经过多道工序的精心控制和操作。
只有在严格遵循工艺流程和质量标准的情况下，才能生产出高质量的镁铝尖晶石产品，满足市场需求。
希望通过本文的介绍，能够让读者对镁铝尖晶石的生产工艺有更深入的了解。
镁铝尖晶石生产过程
镁铝尖晶石生产过程镁铝尖晶石是一种重要的磁性材料，它能够用于制造磁铁，具有很强的耐热性能。
它的生产过程主要有如下几个步骤：一、镁铝尖晶石原料准备：镁铝尖晶石的原料主要为镁粉末、铝粉末、氧化镁和氧化铝。
其中，镁粉末料一般是用熔融法制成，将镁氧化物熔融在高熔点的基体中，可以制成成型高熔点的粉末；铝粉末料一般利用高温技术，将铝氧化物熔融在基体中，可以制成成型铝粉末。
二、镁铝熔炼：首先，将镁粉末料和铝粉末料混合搅拌均匀，然后放置在一定温度下熔炼，使用湿法制备，湿法制备的生产工艺非常简单，但是熔炼时间需要1小时，湿法制备的生产工艺较为繁琐，最佳的制备工艺是在真空状态下使用呼吸铝法制备，以较高的熔炼效率和更好的粉体质量完成熔炼。
三、湿法制备：湿法制备的关键步骤是要将镁铝粉末料表面覆盖一层氧化膜，这是必要的，因为它可以有效地控制熔融熔体粉末和热反应收缩。
所需的原料可以是水性高分子溶液，根据要求可采用溶剂稀释，也可以使用水溶性固体材料，例如硅酸钠、苯基亚硅酸钠、淀粉等。
四、烧结：烧结是尖晶石晶簇形成的关键步骤，也是控制尖晶石结构和性能的关键步骤。
首先，将镁铝粉末进行分散，然后使用电极烧结机加热。
通常，温度保持在750～850℃之间，加热时间为10～50分钟。
加热后，粉末变成尖晶石晶体，其中晶体簇孵化和活化时间约为2到3小时。
五、粉碎粒度调整：烧结完成后，镁铝尖晶石粉末经过清破、干燥和打碎处理，最终获得相应的粉体粒度。
六、包装环节：镁铝尖晶石粉末成品通常应采用塑料袋包装，以防止氧化因接触空气而受到影响，并且袋子要紧密密封保证产品的纯度。
镁铝尖晶石的合成方法、途径及应用行业
镁铝尖晶石的合成方法、途径及应用行业镁铝尖晶石具有良好的抗侵蚀能力，热震稳定性好，其最主要的用途：一是代替镁铬砂制造镁铝尖石砖用于水泥回转窑，不但避免了铬公害，而且具有极好的抗剥落性，二是用于制作钢包浇注料，大大提高钢包衬的抗侵蚀能力。
其应用范围还在不断扩大，如镁铝尖晶石制品用于有色冶金、玻璃工业等。
镁铝尖晶石是极具发展前景的高级耐火原料。
尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因含有镁、铁、锌、锰等元素，可以分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。
由于含有不同的元素，不同的尖晶石可以有不同的颜色。
(镁铝尖晶石原料)1镁铝尖晶石原料的合成方法(1)轻烧法活性镁铝尖晶石粉(2)烧结法烧结镁铝尖晶石砂，主要指以轻烧镁粉、工业氧化铝或优质铝矾土为原料，经配合、磨细、成形煅烧制得镁铝尖晶石原料。
从合成镁铝尖晶石的机理可以推知：增大原理细度、提高成型压力、升高合成温度，换句话说就是减少扩散距离、增大接触面积、提高扩散能力都有利于镁铝尖晶石的合成反应。
(3)电熔法电熔镁铝尖晶石砂，主要指采用轻烧镁粉、工业氧化铝或优质矾土为原料，经配料、熔融、冷却、破碎后制成。
电熔镁铝尖晶石的主要优点是晶体发育好、晶粒尺寸大、组织结构致密、抗侵蚀性强。
（电熔镁铝尖晶石）2镁铝尖晶石的合成方法合成镁铝尖晶石的方法主要有烧结法和电熔法。
烧结法是指将氢氧化铝、烧结氧化铝等原料与碳酸镁、氢氧化镁等含镁原料，按照要求组成配料，共同细磨，压球(坯)，于1750℃以上的回转窑或竖窑中高温煅烧，即可得到烧结法合成的镁铝尖晶石，具体而言，可以分为一步法、一步半法和二步法。
一步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料一步半法烧结合成轻烧镁粉+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料二步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→轻烧(1300℃左右)→破碎→成型→烧成→尖晶石熟料另外，将压制的合成尖晶石生料球在1200~1300℃的低温下煅烧，可以制得活性尖晶石，与烧结尖晶石不同，活性尖晶石中含有未反应的w(Al2O3)10~15%，w(MgO)5%~10%。
镁铝尖晶石粉体的制备与表征
原理：利用X射线与物质相互作用产生的衍射现象进行结构分析
设备：X射线衍射仪
测试条件：选择合适的测试温度、湿度和压力
分析方法：通过分析衍射图谱，确定晶格参数、晶型和晶粒大小等结构信息
扫描电子显微镜
透射电子显微镜
原理：利用电子束穿透样品，通过检测透射电子成像
应用：用于镁铝尖晶石粉体的微观结构分析
其他领域
生物材料：用于制备生物医学材料，如人工骨、人工关节等
光学材料：用于制备光学器件，如透镜、棱镜等
电子材料：用于制备电子器件，如电容器、电阻器等
陶瓷材料：作为添加剂，提高陶瓷的力学性能和耐磨性
镁铝尖晶石粉体的研究进展与展望
研究进展
镁铝尖晶石粉体的制备方法：固相反应法、水热法、溶胶-凝胶法等
优点：生产效率高，产品质量好
缺点：能耗高，设备复杂
应用：广泛应用于镁铝尖晶石粉体的制备
化学法
原料：氧化镁、氧化铝、碳酸钙等
反应条件：高温、高压、长时间
反应原理：氧化镁和氧化铝在高温高压下反应生成镁铝尖晶石
产物：镁铝尖晶石粉体
纯化方法：洗涤、过滤、干燥、研磨等
性能测试：XRD、SEM、TEM等
镁铝尖晶石粉体的表征技术
镁铝尖晶石粉体的表征方法：XRD、SEM、TEM、BET等
镁铝尖晶石粉体的应用领域：耐火材料、陶瓷、电子、环境等
镁铝尖晶石粉体的研究展望：提高纯度、降低成本、扩大应用范围等
展望
镁铝尖晶石粉体的应用领域将进一步扩大
制备技术将进一步改进，提高生产效率和产品质量
性能研究将进一步深入，提高镁铝尖晶石粉体的综合性能
玻璃领域
镁铝尖晶石粉体在玻璃生产过程中的作用
镁铝尖晶石粉体在玻璃行业中的应用
活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理
第 54 卷第 5 期2023 年 5 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.5May 2023活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理全正煌，王周福，刘浩，马妍，王玺堂，董云洁，邓承继(武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，湖北 武汉，430081)摘要：为寻找无铬化耐火材料在铜冶金领域的替代材料，制备高致密度镁铝尖晶石材料，探究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀机理。
采用轻烧氧化镁与工业氧化铝为主要原料，经不同轻烧温度合成活性镁铝尖晶石，并对其烧结性能进行表征，利用静态坩埚法，研究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀能力。
研究结果表明：合成的活性镁铝尖晶石原料的晶粒粒径小，烧结活性高的标准活性镁铝尖晶石原料的最适宜轻烧温度为1 400 ℃。
所合成活性尖晶石原料在1 750 ℃保温3 h 后可烧结合成致密尖晶石材料，致密尖晶石材料中尖晶石晶粒发育良好，呈致密镶嵌结构，晶粒分布均匀，平均粒径在7.26 μm 左右，材料密度达3.29 g/cm 3，显气孔率为3.53%。
镁铝尖晶石与铜熔炼渣反应可形成液相与Mg(Fe 2+)Al(Fe 3+)2O 4尖晶石相；且材料致密化程度对抗渣渗透起关键作用，对比传统工业上应用的电熔尖晶石原料，所合成出的活性尖晶石表现出较高烧结活性，可提高材料致密化程度，从而提高材料抗渣渗透能力。
关键词：轻烧温度；活性镁铝尖晶石；致密化；铜熔炼渣中图分类号：TB35 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）05-1720-10Synthesis of active magnesium aluminate spinel and corrosionresistance to copper smelting slagQUAN Zhenghuang, WANG Zhoufu, LIU Hao, MA Yan, WANG Xitang,DONG Yunjie, DENG Chengji(The State Key Laboratory of Refractory and Metallurgy, Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081, China)Abstract: In order to find the replacement of chromium-free refractory in copper metallurgy, high density magnesium aluminate spinel material was prepared and the corrosion resistance mechanism of spinel material to copper smelting slag was investigated. The light burning magnesium powder and industrial alumina were prepared as the main raw materials. The influence of light burning temperature on the synthesis of active spinel was收稿日期： 2022 −04 −28； 修回日期： 2022 −07 −03基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(U21A2057，U20A20239)；湖北省重点研发计划项目(2021BAD002)(Projects(U21A2057, U20A20239) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2021BAD002) supported by Key Research and Development Project of Hubei Province)通信作者：王周福，博士，教授，从事新型耐火材料服役性能研究；E-mail ：****************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.05.007引用格式： 全正煌, 王周福, 刘浩, 等. 活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(5): 1720−1729.Citation: QUAN Zhenghuang, WANG Zhoufu, LIU Hao, et al. Synthesis of active magnesium aluminate spinel and corrosion resistance to copper smelting slag[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(5): 1720−1729.第 5 期全正煌，等：活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理researched, and the sintering properties of the active spinel were characterized. The static crucible method was used to investigate the corrosion resistance mechanism of magnesium aluminum spinel to copper smelting slag.The results showed that the optimum light burning temperature of the synthesis of active spinel with small grain size and high sintering activity is 1 400 ℃. The compact spinel material is sintered at 1 750℃ for 3 h using active spinel, which has uniform grain size distribution of 7.26 μm, and bulk density of 3.29 g/cm3, and apparent porosityof 3.53%. The liquid phase and Mg(Fe2+)Al(Fe3+)2O4spinel phase can be formed by the reaction of magnesiumaluminate spinel with copper smelting slag. The densification degree of the material plays a key role in the resistance to slag penetration. Compared with the fused spinel raw material used in traditional industry, the synthesized active spinel shows higher sintering activity, which can improve the densification degree of the material and thus improve the resistance to slag penetration of the material.Key words: light burning temperature; active magnesium aluminate spinel; densification; copper smelting slag有色金属铜的冶炼在国民经济中占有极其重要的地位，由于火法炼铜法具有对原料适应性强、能源消耗低和生产效率高等一系列优点[1−3]，因此目前大部分铜冶炼工艺为火法冶炼。
镁铝尖晶石合成
镁铝尖晶石合成镁铝尖晶石是一种重要的陶瓷材料，具有高温稳定性、耐腐蚀性、机械强度高等优点，在航空航天、电子器件、化工等领域得到广泛应用。
合成镁铝尖晶石的方法有多种，其中包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等。
本文将重点介绍镁铝尖晶石合成的方法及其影响因素。
一、溶胶-凝胶法合成镁铝尖晶石1. 溶胶-凝胶法原理溶胶-凝胶法是通过控制金属离子水解反应和聚集作用，形成纳米级别的氢氧化物凝胶，再经过高温处理形成均匀的氧化物粉体。
最终通过还原或碳化等方法得到所需产品。
2. 溶胶-凝胶法合成条件（1）前驱体选择：一般采用硝酸盐或乙酸盐作为前驱体。
（2）pH值：pH值对溢出物的产生和粒度分布有很大影响。
通常在pH=7-9范围内进行反应。
（3）温度：反应温度一般在60℃-90℃之间。
（4）时间：溶胶-凝胶法合成需要较长的时间，一般在24小时以上。
3. 溶胶-凝胶法合成优缺点（1）优点：制备的粉体颗粒均匀，纯度高，晶型完整，可控性强。
（2）缺点：制备过程复杂，需要多次煅烧和还原等后续处理步骤。
同时，溶胶-凝胶法合成的产品价格较高。
二、水热法合成镁铝尖晶石1. 水热法原理水热法是将前驱体在高温高压下进行反应，形成所需产物。
水热反应过程中，水分子起到了模板作用，在形成晶体结构时发挥了重要作用。
2. 水热法合成条件（1）前驱体选择：一般采用硝酸盐或乙酸盐作为前驱体。
（2）温度：反应温度一般在150℃-250℃之间。
（3）压力：反应压力一般为10MPa左右。
（4）时间：反应时间一般在12小时以上。
3. 水热法合成优缺点（1）优点：制备过程简单，无需后续处理步骤。
同时，水热法合成的产物晶粒尺寸较小，分散性好。
（2）缺点：水热法合成的产品质量不够稳定，易受前驱体、温度、压力等因素的影响。
三、共沉淀法合成镁铝尖晶石1. 共沉淀法原理共沉淀法是将金属离子在一定条件下沉淀出来形成氢氧化物，再经过高温处理得到所需产物。
共沉淀法是一种简单易行的方法，适用于大规模生产。
镁铝尖晶石的制备及在催化反应中的应用
Le wis 酸性，吡啶吸附表明镁铝尖晶石表面存在两 种强度的 L 酸中心：较强的（1605 !1615c m-1 ）和较 弱的（!1591c m-1 ）。CO2 的线性吸附发生在两类 Le wis 酸中心：包括六配位铝的低频带（2360c m-1 ） 和包括四配位镁的高频带（2375c m-1 ）。相对于吡 啶，CO 和 CO2 的线性吸附量很小。吡啶可以化学 吸附在每个酸中心上，而 CO 和 CO2 只能化学吸附 在那些非常强的酸中心上。Lercher［24 ］通过镁铝混 合氧化物吸附丙酮、吡啶和二氧化碳后的红外光谱
略高，中孔和大孔体积相当；在500 C !900 C 升温 过程中，两种材料比表面的减小趋势相同，孔体积变 化不大。Morterra 等［23 ］用 Mg（N0 3 ）2 溶液浸渍氧 化铝后缓慢加热到340 C ，硝酸盐热分解。继续加 热到400 C ，XRD 谱图中出现镁铝尖晶石的特征衍 射峰，同时表面羟基的的红外振动峰变得更加不对
复合氧化物不仅本身具有催化活性，而且被广 泛地用作负载型金属催化剂的载体材料。它不仅兼 备两种氧化物优点，并具备两种氧化物未具备的新 优点，使包括尖晶石在内的复合氧化物的开发成为 当今催化领域的一个重要研究方向。尖晶石型复合 氧化物已成为重要的催化材料［1 -2 ］。镁铝尖 晶 石 复合氧化物 MgAl 2 0 4 同时具有酸性和碱性两种活 性中心，性质稳定，不易烧结，它的催化作用及其作 为载体的重要作用已逐渐引起人们的关注。
活性镁铝尖晶石载体的研制
（ 山东铝业股份有限公 司 研究 院， 山东 淄博 ２５ ６ ） ５ ０５
摘 要： 由于镁 铝尖 晶石载体具有较高 的晶格破坏温度 ， 在低 温变换催 化反应 中， 表现 出很好 的耐温活 性 ， 为此 ， 用优化 筛
选 的方法 ， 对活性镁铝尖晶石载体的合成进行了实验 。 固体氯化镁溶解于氧化铝浓度 ５ Ｌ 初温 ５ 将 ０ｓ 、 ／ Ｏ℃的铝酸钠溶液 中，
２ 实验部分
２１ 实验原料 ．
收 稿 日期 ：０６ １— ０ ２０ — ０ ３
作 者简介 ： 晏国 （９ ８ ） 男 ， 殷 １６ 一 ， 山东 安丘人 ，９ ２年毕业 于吉林 大 １９ 学物理化学专业。现为山东铝业股份有限公 司研究 院工程 师 ， 事 从 各种氧化铝异形载体研制等新产品开发工作 。
镁 铝尖 晶石 … 同时具 有酸性和碱 性两种 活性 中心 ， ， 性质稳定 ，
不 易烧结 。镁铝尖 晶石属 立方 晶系 ，其单 位 晶胞 由 ３ 立方 密堆集 的氧离子 和 ｌ 个 在八 面体 空 隙 中 ２个 ６ 的铝离 子 以及 ８个在 四面体 空隙 中镁 离子 组 成 ， 其 结 构是：镁 铝尖 晶石 的饱 和结 构使 其 比 一 ｌ Ａ２ 具 ｏ
制事 故大 幅降低 。２ ０ ０ ６年 有 ｌ ２班次 实现 万 吨无轧
量 由 １ 万 ｔ 升到 ３ ． ８ 提 ． ｔ 幅 ６ ％以上 。 ２万 ， 增 ０
废， 减轻轧 槽磨损 而提高 其使 用寿命 ， 单套轧 辊轧制
Ｔ ｃ ｎ ｌｇｃ ｌ ｅｉｎａ ｄＡｐ ｌ ａｉｎｏ ｅ ｏ ｊ ｇ ｔ ａ ｓ ｏ ｏｌ ｇ ｅｈ ｏｏ ｉａ Ｄ ｓ ｐｉ ｔ ｆｈ ｎ ｕ ａｅ ｓ ｒ ｌｎ ｇ ｎ ｃ ｏ ｔ Ｃ Ｐ ｆ Ｒ ｉ
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( 试验研究 (
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殷晏国 $ 许智芳 $ 张新峰
! 山东铝业股份有限公司 研究院 $ 山东 淄博 NBB12B "
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( % 由 于镁 铝尖 晶石载 体具 有较 高的 晶格破 坏温 度 $ 在 低温 变换催 化反 应中 $ 表现 出很好 的耐 温 活 性 $ 为 此 $ 用 优 化 筛
%""""结
论
%&’"""4 以低硅大孔拟薄水铝石为骨料 $ 加入干胶粉 $
按化学计量将硝酸镁盐溶解于胶溶溶液中 $ 捏合 & 成 型 &活化焙烧可获得晶型完整 & 活性高的镁铝尖晶石 载体 %
%&!"""" 将镁盐 溶解于 氧 化铝 含量 0-4%!$ 的铝 酸 钠 溶
液中制得凝胶粉 $再加入 ’-D 的干胶粉 $ 用胶溶溶液 捏合成型 $ 烘干 & 焙烧制得耐热稳定性好的镁铝尖晶 石载体 $ 是可工业化的好方案 %
- $""""./01234567
温度 !L
) # 由于硝酸镁是强 酸弱 碱 盐 $ 其 水 溶 液 和 铝酸
钠溶液中和可生成拟薄水铝石与 6%7 粉体混凝物 $ 经 1--48 焙烧 $可制得镁铝尖晶石粉体 92:% 由于此中 和是共沉淀法 $ 生成的凝胶难以过滤 $ 且焙烧后晶型 不够完整 %
%& ’( 孔容 !+#$ %& ’( ! 比表面积 !+#) !
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万方数据
殷晏国等
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)--1 年第 2 期
载体经 5 射线衍射仪检测 $ 镁铝尖晶 石峰值较 高且尖锐 $说明此工艺制得的载体晶型较完整 %
$""""焙烧温度对晶型的影响
用 2 中 / # 的实验步骤制备的粉体与 ’-D 拟 薄 水铝石干胶粉捏合成型 $ 在不同的温度下焙烧得到 载体的物化指标如表 / 所示 %
)02.34 )/-.0 )2-.)
采用浸入法 $ 镁盐溶液可浸入到拟薄水铝石粉 体中 $ 与混合凝胶法相比 $ 较少破坏粉 体的孔 径 $ 粉 体在成型后孔容 & 比表面很少被破坏 $ 符合低温变换 催化剂载体的物化指标要求 % 综合上述 2 种实验方法 $ 从载体的物化指标及 原料的来源考虑 $ 采用第 2 种实验方法可以制得晶 型比较完整的镁铝尖晶石载体$该载体在 /--=1--4> 焙烧后$经 5 射线衍射仪测试 $虽都为尖晶石相 $但峰 的强度及宽度有明显的区别 % 随温度的升高 $尖晶石 的晶型越加完整 %
:=;
N" 低硅大孔拟薄水铝石与硝酸镁水溶液一起中和制
成凝胶 $ 烘干后 $ 用胶溶溶液挤条成型 $活化焙烧 # <" 铝酸钠溶液与一定浓度的硝酸镁溶液中和制得粉 体 $之后成型 ’ 焙烧 # O" 将固体氯化镁溶解于铝酸钠 溶液中制得粉体 $之后成型 ’焙烧 #
温变换催化反应中 $ 由于存在 3117DE 以上的反应压 力 $ 使得活性氧化铝载体容易粉化 $ 使催化剂降低或 者失去催化活性 $ 因此低温变换催化剂载体的更新 换代势在必行 #
3N151 3N25< 3365N
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 制事故大幅降低 # 0112 年有 34 班次实现万 吨无轧 量由 3567 万 $ 提升到 854,万 $$ 增幅 219 以上 #
废 $ 减轻轧槽磨损而提高其使用寿命 $ 单套轧辊轧制
/ #将氯化镁固体按化学计量在搅拌下溶解于氧
化铝浓度为 0-4%!$ 的铝酸钠溶液中 $ 由于是慢慢溶 解 $ 氯化镁分子与铝酸钠分子能充分接触 $ 制出的粒 子较粗 $ 表 面活 性不高 $ 因而料浆易于过滤 和洗涤 $ 烘干后不易团聚 $得到的粉体物化指标好 "见表 2 #%
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强度 !+, !颗 & ’*
0-1-?-I-’---
)’3.3 ’I/.’0’.0 ’/?.0 3?.?
-./3)42 -./0?4/ -./004-.21)42 -.2’/4’
G 射线检测 晶型不完整 晶型不完整 晶型不完整 晶型完整 晶型完整
由表 / 可以看出 $ 随着温度的升高 $6%74 分 子 与 EF)72 分子之间移 动加强 $ 更容易形 成尖晶石结 构 % 由于温度的升高 $ 物料粒子间发生凝结 $ 比表面 积和孔容都有一定程度的下降 % 作为低温变换催化 剂载体有合适的孔容和比表面积要求 % 因此 $ 焙烧的 温度要适当 %
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