专利名称：一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法
技术领域：
本发明涉及煤系高岭岩或粉煤灰资源化深加工利用领域，特别是一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法。
背景技术：
煤系高岭岩和粉煤灰在传统上被用作水泥、陶瓷原料、造纸、涂料和填料，鉴于国内外市场铝土矿资源严重短缺，近年来煤系高岭岩和粉煤灰也被用作生产氧化铝的原料，目前因产品定位主要是一些初加工的低附加值产品，资源利用不充分、经济效益不明显。
片状氧化铝除具有氧化铝本身的优良的物化性能外，还由于其在厚度尺度上为纳米级或近于纳米级，径向尺度上为微米级，从而兼有纳米粉体和微米粉体的双重特性，既能与其它活性基团有效结合，又不易发生团聚；人工合成的片状氧化铝粉体纯度高、面厚比可调，粉体本身近乎无色透明。在珠光颜料、化妆品、汽车面漆、填料及磨料领域等中有巨大的应用潜力。
酸法处理煤系高岭岩或粉煤灰制备片状氧化铝的主要技术难点在于1)净化去除浸提液中的铁、锰等杂质离子，特别是铁离子的去除，常见的除铁方法如萃取、离子交换、重结晶、碱介质除铁等技术不能达到经济有效除铁目的；2)氧化铝晶形难以控制，片状氧化铝通常用熔盐法、高温烧结法、水热法、涂膜法、机械法等制备，通常这些方法步骤复杂，工艺条件要求严格，产品纯度低，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法。
以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法是以煤系高岭岩或粉煤灰为原料，经粉碎、磁选、煅烧、酸浸提得铝盐，经纯化、精制、整形后热解制得片状超细氧化铝，具体步骤如下1)将煤系高岭岩或粉煤灰烘干，粉碎，干法磁选，然后在550～850℃下煅烧1～4小时，与质量百分比浓度为20～35％的酸混合，在100～250℃下浸提1～4小时；过滤或离心分离，即得铝盐溶液；2)将步骤1)制得的铝盐溶液用碱调节pH至3～5，过滤或离心分离，得到纯化铝盐溶液；
3)将步骤2)所得纯化铝盐溶液蒸发浓缩至饱和加入整形剂，按铝∶整形剂的摩尔比为1∶50～300，冷却至室温，析出铝盐，经过滤或离心分离，即得精制片状铝盐；母液循环利用。
4)将步骤3)所得精制片状铝盐放入煅烧炉热解，以2～20℃/min的速率升温至400～500℃，保温1～2小时；然后以100～200℃/min的速率升温至1000～1300℃，保温1～2小时，得片状超细氧化铝产品。
所述的酸为盐酸、硫酸或硝酸。整形剂为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸或它们之间的复配物。
本发明与现有技术的比较所具有的优点是制备工艺简单，操作条件温和，原料便宜易得，母液可循环利用，成本低；制备的片状超细氧化铝形貌规整、粒径均匀、粒度分布窄，面厚比大。
具体实施例方式
本发明的以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法，通过控制体系的pH条件，使铝浸提液中的铁、锰、铅等杂质大部分以沉淀的形式去除，再将经纯化的铝盐溶液蒸发浓缩至饱和，加入沉淀剂、整形剂，用盐析法重结晶，得到精制的片状铝盐。所用的沉淀剂、整形剂是同一类有机酸，即甲酸、乙酸、丙酸、丁酸或它们之间的复配物。
本发明的以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法，其特征在于将精制片状铝盐通过程序升温，高温煅烧，分别控制脱水和酸根以及氧化铝相转变阶段的升温速率，得片状超细氧化铝产品。
本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
实施例11)将煤系高岭岩烘干，粉碎，干法磁选，然后在550℃下煅烧4小时，与质量百分比浓度为20％的硫酸混合，在250℃下浸提1小时；过滤，即得硫酸铝溶液；2)将步骤1)制得的硫酸铝溶液用氢氧化钠调节pH至3，过滤，得到纯化硫酸铝溶液；3)将步骤2)所得纯化硫酸铝溶液蒸发浓缩至饱和，按铝∶甲酸的摩尔比为1∶50的比例加入甲酸，冷却至室温，析出硫酸铝，过滤，即得精制片状硫酸铝；母液循环利用。
4)将步骤3)所得精制片状硫酸铝放入煅烧炉热解，以2℃/min的速率升温至400℃，保温1小时；然后以100℃/min的速率升温至1000℃，保温1小时，得片状超细氧化铝产品。
实施例21)将粉煤灰烘干，粉碎，干法磁选，然后在850℃下煅烧1小时，与质量百分比浓度为35％的硝酸混合，在100℃下浸提4小时；离心分离，即得硝酸铝溶液；2)将步骤1)制得的硝酸铝溶液用碳酸氢钠调节pH至5，离心分离，得到纯化硝酸铝溶液；3)将步骤2)所得纯化硝酸铝溶液蒸发浓缩至饱和，按铝∶乙酸的摩尔比为1∶300的比例加入乙酸，冷却至室温，析出硝酸铝，离心分离，即得精制片状硝酸铝；母液循环利用。
4)将步骤3)所得精制片状硝酸铝放入煅烧炉热解，以20℃/min的速率升温至500℃，保温2小时；然后以200℃/min的速率升温至1300℃，保温2小时，得片状超细氧化铝产品。
实施例31)将煤系高岭岩烘干，粉碎，干法磁选，然后在650℃下煅烧3小时，与质量百分比浓度为30％的盐酸混合，在125℃下浸提4小时；过滤，即得氯化铝溶液；2)将步骤1)制得的氯化铝溶液用碳酸钠调节pH至5，离心分离，得到纯化氯化铝溶液；3)将步骤2)所得纯化氯化铝溶液蒸发浓缩至饱和，按铝∶丙酸的摩尔比为1∶50的比例加入丙酸，冷却至室温，析出氯化铝，经过滤或离心分离，即得精制片状氯化铝，母液循环利用；4)将步骤3)所得精制片状氯化铝放入煅烧炉，以2℃/min的速率升温至500℃，保温2小时；然后以200℃/min的速率升温至1300℃，保温1小时，得片状超细氧化铝产品。
实施例41)将煤系高岭岩烘干，粉碎，干法磁选，然后在750℃下煅烧1小时，与质量百分比浓度为30％的硝酸混合，在125℃下浸提3.5小时；过滤，即得硝酸铝溶液；2)将步骤1)制得的硝酸铝溶液的pH调至3，过滤或离心分离，得到纯化硝酸铝溶液；
3)将步骤2)所得纯化硝酸铝溶液蒸发浓缩至饱和，按铝∶丁酸的摩尔比为1∶100的比例加入丁酸，冷却至室温，析出硝酸铝，经过滤或离心分离，即得精制片状硝酸铝，母液循环利用；4)将步骤3)所得精制片状硝酸铝铝放入煅烧炉，以20℃/min的速率升温至500℃，保温1小时；然后以100℃/min的速率升温至1000℃，保温2小时，得片状超细氧化铝产品。
实施例51)将煤系高岭岩烘干，粉碎，干法磁选，然后在850℃下煅烧1小时，与质量百分比浓度为35％的硫酸混合，在125℃下浸提3.5小时；过滤，即得硫酸铝溶液；2)将步骤1)制得的硫酸铝溶液用氢氧化钠调节pH至4，过滤或离心分离，得到纯化硫酸铝溶液；3)将步骤2)所得纯化硫酸铝溶液蒸发浓缩至饱和，按铝∶丙酸的摩尔比为1∶150摩尔比的比例加入丙酸，冷却至室温，析出硫酸铝，过滤，即得精制片状硫酸铝，母液循环利用；4)将步骤3)所得精制片状硫酸铝放入煅烧炉，以5℃/min的速率升温至500℃，保温1.5小时；然后以200℃/min的速率升温至1200℃，保温2小时，得片状超细氧化铝产品。
实施例61)将粉煤灰烘干，粉碎，干法磁选，然后在850℃下煅烧1小时，与质量百分比浓度为35％的硫酸混合，在125℃下浸提3.5小时；过滤，即得硫酸铝溶液；2)将步骤1)制得的硫酸铝溶液用氢氧化钠调节pH至4，过滤或离心分离，得到纯化硫酸铝溶液；3)将步骤2)所得纯化硫酸铝溶液蒸发浓缩至饱和，按铝∶丙酸的摩尔比为1∶150的比例加入丙酸，冷却至室温，析出硫酸铝，过滤，即得精制片状硫酸铝，母液循环利用；4)将步骤3)所得精制片状硫酸铝放入煅烧炉，以5℃/min的速率升温至500℃，保温1.5小时；然后以200℃/min的速率升温至1200℃，保温2小时，得片状超细氧化铝产品。
权利要求
1.一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法，其特征在于它是以煤系高岭岩或粉煤灰为原料，经粉碎、磁选、煅烧、酸浸提得铝盐，经纯化、精制、整形后热解制得片状超细氧化铝，具体步骤如下1)将煤系高岭岩或粉煤灰烘干，粉碎，干法磁选，然后在550～850℃下煅烧1～4小时，与质量百分比浓度为20～35％的酸混合，在100～250℃下浸提1～4小时；过滤或离心分离，即得铝盐溶液；2)将步骤1)制得的铝盐溶液用碱调节pH至3～5，过滤或离心分离，得到纯化铝盐溶液；3)将步骤2)所得纯化铝盐溶液蒸发浓缩至饱和加入整形剂，按铝∶整形剂的摩尔比为1∶50～300，冷却至室温，析出铝盐，经过滤或离心分离，即得精制片状铝盐；母液循环利用。4)将步骤3)所得精制片状铝盐放入煅烧炉热解，以2～20℃/min的速率升温至400～500℃，保温1～2小时；然后以100～200℃/min的速率升温至1000～1300℃，保温1～2小时，得片状超细氧化铝产品。
2.如权利要求1所述的一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法，其特征在于所述的酸为盐酸、硫酸或硝酸。
3.如权利要求1所述的一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法，其特征在于所述的整形剂为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸或它们之间的复配物。
全文摘要
本发明公开了一种以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状氧化铝的方法。它是以煤系高岭岩或粉煤灰为原料，经粉碎、磁选、高温煅烧、酸浸提得铝盐，经纯化、精制、结晶和整形后热解制得片状超细氧化铝。本发明的以煤系高岭岩或粉煤灰为原料制备片状超细氧化铝的方法，克服了现有技术不能经济有效地净化去除浸提液中的铁等杂质离子和氧化铝晶形难以控制的问题，制备工艺简单，操作条件温和，制备的片状超细氧化铝形貌规整、粒径均匀、粒度分布窄，面厚比大。
文档编号C01F7/20GK101045543SQ20071006843
公开日2007年10月3日 申请日期2007年5月8日 优先权日2007年5月8日
发明者夏枚生, 叶瑛, 邬黛黛, 张平萍, 陈雪刚, 张孝彬, 程继鹏 申请人:浙江大学