[发明专利]一种利用高硅含铝物料制备勃姆石的方法

说明书

本发明属于无机材料制备技术领域，具体公开了一种勃姆石的制备方法，包括下述步骤：步骤1)：将包含高硅含铝物料、石灰、MOH的浆料进行水热处理，固液分离得到含铝碱液；所述的M为碱金属元素；控制含铝碱液中的MOH的浓度为5～30g/L；M/Al摩尔比为1～5；步骤2)：将含铝碱液升温至60～160℃，向溶液中鼓入含CO₂的气体，当溶液的pH下降至9.8～11.0停止通入CO₂，反应结束后，固液分离，得到勃姆石。本发明可以采用低品质的铝原料高选择性地浸出氧化铝并制得勃姆石。

技术领域

本发明涉及一种从高硅含铝物料中制备勃姆石的方法，属于无机材料制备技术领域。

背景技术

我国是铝资源消费大国，近年来全国的氧化铝生产量和消费量均占全球总量的50％以上，而我国可供开采的铝资源储量却不足全球总量的3％。2019年我国铝土矿开采量达7500万吨，进口铝土矿超过10000万吨，铝资源对外依存度超过57％。我国蕴藏有大量的高硅铝土矿、粘土、赤泥、粉煤灰、煤矸石、尾矿等低质铝资源(本发明也称为高硅含铝物料)，开发利用这些低质铝资源可以延缓高品质铝土矿资源的消耗，对于资源与环境的可持续健康发展具有重要意义。

勃姆石是1925年德国化学家约翰·勃姆在铝土矿中发现的水合氧化铝γ-AlOOH，并以其名字命名为Boehmite。纯的勃姆石是白色晶体，其中往往含有杂质而显黄绿色或棕红色，当温度超过400℃时分解为γ－Al₂O₃。由于勃姆石具有比表面积和孔隙率大、胶溶性和分散性好、耐热温度高、硬度低等特殊的性质，其在阻燃、表面涂层、催化剂及载体、锂电池隔膜、陶瓷、半导体等领域获得了广泛的应用。

由于天然勃姆石来源有限，并受原料纯度、结构和形貌等限制，生产中使用的勃姆石大多采用人工合成而获得。目前人工合成勃姆石的方法主要有水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法、电化学法、水热耦合法等，所用原料主要是纯度较高的化学试剂，如硫酸铝、氯化铝、硝酸铝等，生产成本较高、工艺较复杂。因此，研究开发可替代性的铝原料，制备出成本更低、性能更优的勃姆石产品，将在市场竞争中显示更大的竞争优势。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种利用高硅含铝物料制备高质量勃姆石的方法。

现有的制备勃姆石的方法主要是利用化学纯试剂为原料，制备成本高，产物附加值并不理想。针对该技术问题，本发明尝试采用低品质的含铝物料作为原料制备勃姆石，然而，研发初期发现，由于原料的成分复杂，处理过程中存在诸多副反应，目标产物的选择性、收率以及形态均不理想，针对该技术问题，本发明人经过深入研究，提供以下技术方案：

一种利用高硅含铝物料制备勃姆石的方法，包括下述步骤：

步骤1)：

将包含高硅含铝物料、石灰、MOH的浆料进行水热处理，固液分离得含铝碱液；所述的M为碱金属元素；

控制含铝碱液中的MOH的浓度为5～30g/L；M/Al摩尔比为1～5；

步骤2)：

将含铝碱液搅拌升温至60～160℃后，向溶液中鼓入含CO₂的气体，当溶液(反应液)的pH(也称为反应终点pH)下降至9.8～11.0后停止通入CO₂，反应结束后，固液分离，得到勃姆石。

为解决低品位含铝物料原料所致的副反应复杂，目标反应的选择性差，产物杂相、目标产物的产率/收率以及形态差等诸多问题，本发明创新地研究发现，基于所述的步骤(1)和步骤(2)的联合工艺，进一步配合步骤(1)反应终点的MOH的浓度、M/Al摩尔比、步骤(2)的温度以及终点pH条件的协同控制，能够意外地改善目标反应的选择性，可以高选择性地获得勃姆石晶相产物，不仅如此，还能够意外地调控制得的材料的形貌。本发明技术方案，可以基于低价值的原料高选择性地获得高质量的勃姆石产品，具有重大的工业利用价值。