[发明专利]以高岭土为原料制备拟薄水铝石及氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从高岭土中制备拟薄水铝石及氧化铝的方法，属无机非金属纳米材料技术领域。

背景技术

拟薄水铝石（pseudoboehmite）又称凝胶状薄水铝石、假一水软铝石。经拟薄水铝石煅烧得到的γ-Al₂O₃比表面积较高，具有丰富的中孔结构，化学性质非常活泼，在石油化工领域广泛用作催化剂载体。拟薄水铝石是γ-Al₂O₃的重要前驱体，它的制备过程直接影响到最后产品氧化铝的性能。

近些年，随着我国铝土矿资源的日益短缺，选择一种来源丰富、价廉的原料来生产拟薄水铝石具有重要的工业意义。高岭土含有硅铝成分，尤其海南高岭土储量大，硅、铝成分稳定，铁钛含量较小，成矿条件较高，并具有自然白度高、烧成亮度和强度高、成瓷性好等优点。目前海南省对高岭土矿的利用，仅仅限于矿物的开采和原料的初加工，产品的附加值低。

发明内容

本发明正是为了适应拟薄水铝石的制备需要，利用丰富的非金属矿物－高岭土为原料，为制备拟薄水铝石和纳米氧化铝提供一种切实可行的工艺，以解决现有技术对高岭土的综合利用效率不高的问题。

本发明以高岭土为原料制备拟薄水铝石的方法包括以下步骤：

（1）矿的煅烧和浸取

先将高岭土在100～120℃烘干，粉碎后过60～100目筛，再在650～750℃下煅烧2～3小时，使高岭土活化脱水得到偏高岭石（其反应式为：Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O→Al₂O₃·2SiO₂+2H₂O），然后将该偏高岭石浸入质量分数为20～30%的盐酸溶液中，搅拌下在85～110℃下反应1～3h，使偏高岭石含有的化学成分氧化铝与盐酸反应生成三氯化铝（其反应式为：Al₂O₃+6HCl＝2AlCl₃+3H₂O），抽滤得到滤饼及淡黄色滤液，待进一步处理。

（2）萃取滤液

将磷酸三丁酯与石油醚按照体积比3：7或4：6配成萃取剂，用该萃取剂萃取步骤（1）所得到的淡黄色滤液，直到淡黄色滤液颜色变成无色为止（用过的萃取剂也可多次循环利用），以除去淡黄色滤液中的杂质（比如铁离子、钛离子），萃取过程中水相：油相=1:1。

（3）配制偏铝酸钠溶液

在70～80℃下，将一部分上述萃取过后除去杂质的无色滤液缓慢滴入到碳酸氢铵与氨水的混合溶液中（反滴定法），控制溶液pH为8～9，此时滤液中的氯化铝与碳酸氢铵与氨水混合溶液充分反应生成氢氧化铝凝胶（其反应式为：2AlCl₃+6NH₄HCO₃→2Al(OH)₃+6NH₄Cl+6CO₂↑，AlCl₃+3NH₃·H₂O→Al(OH)₃+3NH₄Cl），经过滤得到白色胶状滤饼，干燥滤饼得到白色固体，将该白色固体缓慢加入到沸腾的氢氧化钠溶液中，直至白色固体完全溶解，溶解后得到偏铝酸钠溶液（Al(OH)₃+NaOH→NaAlO₂+2H₂O），其中，所述沸腾的氢氧化钠溶液是按质量比1：2将氢氧化钠溶于蒸馏水中，加热煮沸后形成的溶液。

（4）生成拟薄水铝石

将另一部分步骤（2）萃取过后除去杂质的无色滤液与步骤（3）配制得到的偏铝酸钠溶液混合，加热到80～90℃反应1-2小时，将pH值始终控制在9～10，生成白色凝胶状物（其反应式为：3NaAlO₂+AlCl₃+6H₂O→4Al(OH)₃+3NaCl），过滤生成的白色凝胶状物，用稀硝酸（浓度一般为1-5wt%）或者蒸馏水循环洗涤后，在50～110℃下干燥，得到白色固体，经研磨后得到拟薄水铝石粉末（其平均粒径5～10nm）。