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高效溶析剂分解铝酸钠溶液制备氢氧化铝的研究

黄灿  
【摘要】:氢氧化铝是一种重要的化工冶金原料,可作为催化剂、催化剂载体、阻燃填充剂,广泛应用于无机非金属材料、医药、固废处理、化工工业等领域。目前工业生产中制备氢氧化铝主要采用拜耳晶种法,该方法经过一百多年的发展和改良,对处理低硅铝土矿尤其是三水铝石型铝土矿,具有流程简单、作业方便、产品质量高等优势,但同时也存在晶种添加量大、分解速度慢、分解率低等问题。针对拜耳法分解速度慢、分解率低等问题,中科院采用了溶析法制备氢氧化铝,巧妙避开拜耳法工艺所必须的添加晶种这一步骤,具有工艺简单、反应迅速、高收率、高纯度及损耗小等优点。但是目前,溶析法使用的主要溶剂是甲醇,易挥发,毒性强。它对人类的神经系统和血液系统有很大的影响。国家规定,空气中最高浓度的甲醇不得超过50 mg/m~3,必须在甲醇气体现场佩戴防毒面具,排放废水,含量小于200 mg/L,,因此甲醇作为溶析剂给整个氢氧化铝的生产带来了诸多不便。本文针对这一问题,对甲醇溶析法中的溶析剂的选取进行改良,在保留溶析剂对铝酸钠溶液的高效分解效率情况下,找到可替代甲醇的新溶析剂。通过对比考查不同溶剂对铝酸钠溶液的分解效果,挑选出符合要求的新溶析剂;考察了温度、铝酸钠溶液浓度、溶析剂添加质量等工艺参数和辅助添加剂对溶析剂分解铝酸钠溶液效率的影响,确定最佳工艺条件与合适的辅助添加剂,实验结果表明:(1)“乙二醇”替代“甲醇”作为新的溶析剂可分解铝酸钠溶液制备氢氧化铝晶体粉末,保持了铝酸钠的高分解率,有效解决了甲醇溶析法对环境的污染等不足。(2)实验筛选出来的新溶析剂“乙二醇”对铝酸钠溶液已经取得了良好的溶析分解效果,在2.24g铝酸钠固体溶液中添加15g乙二醇条件下对铝酸钠的分解率可以达到70%,与相同条件下甲醇溶析铝酸钠溶液效果相当;(3)最佳工艺条件为28℃、反应时间4 h、搅拌速率小于500 r/min条件下,添加15 g乙二醇可以使样品中铝酸钠分解率达到最佳70%。(4)为了进一步提升乙二醇的溶析分解效率,开发了与乙二醇相匹配的三种辅助添加剂:正丁醇、B、TD;随着辅助添加剂的加入,大大提高了乙二醇对铝酸钠溶液的溶解和分解能力,提高了铝酸钠分解率。当添加剂的最佳加入量为6 g时,铝酸钠的最佳分解率为75%;b辅助添加剂B最佳添加质量为4 g时,铝酸钠最佳分解率为80%;c辅助添加剂TD最佳添加质量为6 g时,铝酸钠最佳分解率为77%。


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