氢氧化铝生产工艺及设计
氢氧化铝是一种白色无定型的粉末,两性氢氧化物,分为工业级和医用级两种。在工业方面,氢氧化铝能够具有阻燃、消烟和填充等多重功能,能与多种物质产生协同阻燃效应,已成为电子、交通运输、塑料和橡胶等行业中重要的环保型阻燃剂。医用方面,氢氧化铝可以用作于抗酸药物,用于治疗胃病,起到一定的中和胃内pH作用。
氢氧化铝上游材料主要包括,铝土矿、石灰石、烧碱、萤石等等,下游主要有建筑铝材料、工业铝、罐头外壳、汽车车身、铝杆等各种材料。
氢氧化铝用途
(1)氢氧化铝是用量大、应用广的无机阻燃添加剂。氢氧化铝作为阻燃剂不仅能阻燃,而且可以防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体,因此,获得较广泛的应用,使用量也在逐年增加。
(2)氢氧化铝作为生产氟化铝的基础原料,最终应用在电解铝制备过程中。
(3)氢氧化铝可以作为生产硫酸铝的原料,硫酸铝通常被作为絮凝剂,用于提纯饮用水及污水处理设备当中,也用于造纸工业。
(4)氢氧化铝可以作为生产聚合氯化铝的原料,作为水处理剂主要用于生活饮用水和工业污水废水、城镇生活污水的净化处理,如除铁、除氟、除镐、除放射性污染、除漂浮油等。也用于工业废水处理,如印染废水等。同时在表面处理中用作水处理剂。
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氢氧化铝生产工艺
氢氧化铝生产方法分为工业方法、水热法、凝胶法、碳分法、其他酸碱合成法,其中工业合成氢氧化铝方法分为拜耳法和烧结法。
1.拜耳法
首先将铝土矿用苟性钠溶液进行处理,使矿石中的氧化铝生成偏铝酸钠溶液,随后将偏铝酸钠溶液冷却,进行搅拌分解,再经过过滤分离后得到氢氧化铝。
2.烧结法
烧结法也是以铝土矿为原料,只不过需要寻找高硅铝土矿,也就是铝土矿中必须有一定的二氧化硅,首先将铝土矿和碳酸钠溶液按照一定的比例进行混合烧结,生成三氧化二铝,二氧化碳以及氧化钠,其次烧结后的铝土矿在经过碳酸铵溶液制成铝酸钠,最后将二氧化碳气体通入铝酸钠溶液里面,生成氢氧化铝沉淀,干燥处理,得到氢氧化铝。
超细氢氧化铝微粉制备方法
(1)机械法
机械法是通过搅拌磨和气流磨等设备将经洗涤、干燥处理的非工业级氢氧化铝粉碎研磨成粒度较细的ATH粉末。该方法生产的ATH粉体形状不规则,粒度粗,分布广,一般在5~15μm范围内,产品性能较差。将此方法生产的氢氧化铝用于电线、电缆的生产中,其加工性能、延展性和阻燃性能远不及化学法生产的氢氧化铝。机械法虽制备过程简单、实验成本较低但产品杂质含量较高且粒度分布不均匀,因此无法广泛应用。
(2)种分法
常用的种分法其核心是在制备好的铝酸钠溶液中加入超细ATH晶种,从而制备更纯更细的ATH粉体。其中,晶种的品质是影响ATH粉体粒度的重要因素。
(3)溶胶-凝胶法
此方法主要是通过在一定水浴温度、搅拌速率及pH值的条件下水解铝的化合物进而生成氢氧化铝胶体,然后在一定条件下转变成凝胶,最后经干燥研磨制得粒径较小的氢氧化铝粉体。
(4)沉淀法
沉淀法的方式有直接和均匀沉淀两类。直接沉淀是指在铝酸盐溶液中加入沉淀剂,在一定条件下制得高纯超细氢氧化铝。沉淀过程中,沉淀剂与溶液的混合程度是影响最后产品性质的关键因素。均匀沉淀法与直接沉淀不同,其沉淀生长速度较缓慢。
(5)水热合成法
水热法主要通过对密闭反应容器加热的方式,使原料在有机溶剂介质中高温高压反应制备ATH的方法。
(6)碳分法
碳分法是将CO2通入铝酸钠溶液中,通过控制反应条件来制备氢氧化铝。
氢氧化铝是一种环保型的无机阻燃剂,其应用领域和应用范围不断扩大,同时对产品的性能也提出一些新的要求。
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