本發明屬于氧化鋁,具體涉及一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝。
背景技術:
1、氧化鋁材料在醫藥、化工、環境保護、廢氣處理等多個領域涉及,在環境保護方面,氧化鋁材料被用于廢氣處理,有效吸附和轉化有害氣體,減少環境污染。
2、氧化鋁是目前使用量最大的無機阻燃劑,它既作為填料,又有阻燃作用,廣泛應用于塑料工業;氧化鋁凝膠可用于纖維工業、陶瓷工業、電器材料等方面;高純的氧化鋁需求增長主要在陶瓷領域,并開始用于生物陶瓷如人造骨骼、牙工藝及用于半導體基板等;目前,世界上95%以上的氧化鋁是用拜耳法生產的。
3、氧化鋁有許多同質異晶體,目前已知的有十多種,主要有三種晶型,即α-氧化鋁、β-氧化鋁、γ-氧化鋁;其中結構不同性質也不同,在1300℃以上的高溫時幾乎完全轉化為α-氧化鋁。
4、α-氧化鋁,也被稱作剛玉,是氧化鋁中最穩定的形態,其穩定性直接關聯其獨特的晶體結構;α-氧化鋁遵循三方晶系的排列規律,具有特定的晶格常數;這種獨特的結構特征賦予了α-氧化鋁優異的耐磨性、抗腐蝕性和高硬度。
5、專利cn101264909a公開了一種拜耳法生產氫氧化鋁或氧化鋁工藝,通過將母液蒸發工序得到的合格母液與固含量超標的預脫硅后鋁土礦原礦漿混合,調配至鋁土礦原礦漿的固含量達標,使進入溶出的料漿合格率得到提高;該專利中在制備氧化鋁時,使鋁土礦的固含量達標,在進行固液分離時,存在固體顆粒分離不徹底的情況,導致降低了氧化鋁的耐磨性和透明性。
6、在采用拜耳法制作α-氧化鋁的過程中,需要對礦漿進行固液分離,通過一次沉降分離,去除了較大的顆粒物,但是更細的顆粒物可能更容易磨損氧化鋁的表面,固液分離不徹底的情況下,進一步地降低了氧化鋁的透明度;為了避免耐磨透明氧化鋁材料在制備過程中出現固液分離不徹底的情況,因此提出一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝。
技術實現思路
1、本為解決現有技術中,在拜耳法生產α-氧化鋁的流程中,礦漿需經歷固液分離步驟,初次沉降能有效去除較大的固體顆粒;然而,細小的顆粒往往難以徹底分離,這些微小顆粒不僅可能加劇氧化鋁表面的磨損,還會因固液分離的不完全而進一步影響最終產品的透明度等技術問題;本發明提供了一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝。
2、本發明的目的可以通過以下技術方案實現:
3、一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,包括如下步驟:
4、步驟一:將預處理的漿液放入固液分離裝置中的第一過濾槽體腔內,擾流過濾后將一次濾液轉移至第一分離槽體內,再加水稀釋,然后轉移至第二過濾槽體腔內,擾流過濾后將二次濾液轉移至第二分離槽體內,再加水稀釋,最后轉移至第三過濾槽體腔內,擾流過濾后將三次濾液轉移至第三分離槽體內,得到鋁酸鈉溶液;
5、步驟二:將鋁酸鈉溶液和三水氧化鋁晶粒加入反應釜中,在溫度為90-120℃,轉速為90-120r/min的條件下攪拌1-2h,然后轉移至立式壓濾機中,在壓力為400-900kpa的條件下過濾洗滌1-2次,然后在溫度70-90℃的條件下干燥1-2h,得到氫氧化鋁晶體;
6、步驟三:將氫氧化鋁晶體置于真空爐內部,加熱升溫至1200-1500℃保溫4-5h,迅速轉移至裝有10-15℃水的陶瓷容器中,對得到的氧化鋁粉末進行水冷處理,得到耐磨透明氧化鋁材料。
7、進一步地,所述預處理的漿液包括如下步驟:
8、步驟一:將鋁土礦經過干燥后去除水分后進行粉碎處理,得到鋁土礦渣后用2.5-6目的篩網進行篩分處理,得到粒度均勻的鋁土礦粉;
9、步驟二:將鋁土礦粉與氫氧化鈉溶液混合均勻,轉移至攪拌槽,在溫度為160-170℃、壓力為304-405kpa且攪拌速度為100-150r/min的條件下攪拌混合30-50min,得到漿液。
10、進一步地,所述步驟一中,濾液與水的量比為1:3-5。
11、進一步地,所述步驟二中,鋁酸鈉溶液和三水氧化鋁晶粒的質量比為1:1-1.3。
12、進一步地,所述步驟一中,鋁酸鈉溶液中的鋁酸鈉濃度為130-140g/l。
13、進一步地,所述步驟一中,擾流過濾的擺動速度為0.3-0.5m/s。
14、進一步地,所述步驟一中,鋁土礦粉與氫氧化鈉溶液的質量比為1:1-1.5。
15、進一步地,所述步驟一中,第一過濾槽體、第二過濾槽體、第三過濾槽體內設有第一過濾網、第二過濾網、第三過濾網,且第一過濾網、第二過濾網、第三過濾網呈傾斜狀,固體堆積池一側的過濾網高度大于分離池一側的過濾網。
16、進一步地,所述步驟一中,擋板上設有磁鐵,擋板上的磁鐵與門上的磁鐵為同性磁鐵。
17、進一步地,當所述擋板與門的距離在3—5cm的情況下,門會向朝向固體堆積池的方向打開,并將濾網上的固定雜質通過擋板掃向固體堆積池內腔中。
18、本發明的有益效果:
19、本發明在制備耐磨透明氧化鋁材料時,在對固液分離步驟時引入了一項創新工藝:對漿液進行三次擾流過濾后進行二次稀釋,這一步驟不僅顯著加速了固液分離的進程,使得整個生產過程得以自動化,而且還通過更深層次的過濾和分離機制,有效降低了氧化鋁中的雜質與懸浮物含量,從而大幅提升了氧化鋁的純度和透明度;
20、此外,通過擋板的設置,用于清理過濾網上的固體雜質,并將這些雜質導入固體堆積池中;擋板在清除雜質的同時,還發揮了擾流作用,進一步促進了漿液的流動,不僅加快了過濾速度,而且有效地解決了濾網堵塞的問題。
1.一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,包括如下步驟:
2.根據權利要求1所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,所述預處理的漿液包括如下步驟:
3.根據權利要求1所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,所述步驟一中,濾液與水的量比為1:3-5。
4.根據權利要求1所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,所述步驟二中,鋁酸鈉溶液和三水氧化鋁晶粒的質量比為1:1-1.3。
5.根據權利要求1所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,所述步驟一中,鋁酸鈉溶液中的鋁酸鈉濃度為130-140g/l。
6.根據權利要求1所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,所述步驟一中,擾流過濾的擺動速度為0.3-0.5m/s。
7.根據權利要求2所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,所述步驟一中,鋁土礦粉與氫氧化鈉溶液的質量比為1:1-1.5。
8.根據權利要求1所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,所述步驟一中,第一過濾槽體(11)、第二過濾槽體(12)、第三過濾槽體(13)內設有第一過濾網(14)、第二過濾網(15)、第三過濾網(16),且第一過濾網(14)、第二過濾網(15)、第三過濾網(16)呈傾斜狀,固體堆積池(2)一側的過濾網高度大于分離池(3)一側的過濾網。
9.根據權利要求1所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,所述步驟一中,擋板(52)上設有磁鐵,擋板(52)上的磁鐵與門(7)上的磁鐵為同性磁鐵。
10.根據權利要求9所述的一種耐磨透明氧化鋁材料的制備工藝,其特征在于,當所述擋板(52)與門(7)的距離在3—5cm的情況下,門(7)會向朝向固體堆積池的方向打開,并將濾網上的固定雜質通過擋板(52)掃向固體堆積池(2)內腔中。