專利名稱：制造氫氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有高光澤度的氫氧化鋁以及這種氫氧化鋁的制造方法。
例如，日本專利公開說明書4-231323披露了一種制造氫氧化鋁的方法。所有的作為原材料的氫氧化鋁溶解在像高溫高壓下的鈉鋁水溶液一樣的堿液中，去除雜質(zhì)，然后通過沉淀得到氫氧化鋁。但是，這種方法因?yàn)槌跸嗔Ｗ颖容^小易聚合，制得的氫氧化鋁也容易含有雜質(zhì)。因此，利用這方法很難得到高純度和高光澤度的氫氧化鋁。
發(fā)明人詳細(xì)研究了制造氫氧化鋁的方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了得到較大初相的氫氧化鋁粒子，作為原材料的氫氧化鋁不能全部溶于堿液，只允許部分的氫氧化鋁溶于堿液中，只有這樣才能將氫氧化鋁與堿液的混合液通過加熱然后冷卻的方法得到固液共存的漿態(tài)混合物。這種方法中，利用固體作為發(fā)生核，使氫氧化鋁核在冷卻的狀態(tài)下長大，得到一種高純度、高光澤度并且天然粒度比較大的氫氧化鋁。發(fā)明是基于這種發(fā)現(xiàn)完成的。
本發(fā)明提供了一種制造氫氧化鋁的方法，此方法包括(I)將天然氫氧化鋁與堿液混合后，得到一種氫氧化鋁與堿液的混合液；(II)加熱混合液，根據(jù)混合液中的天然氫氧化鋁的含量大小，得到質(zhì)含率在10％到90％的氫氧化鋁漿態(tài)溶液；(III)冷卻漿態(tài)溶液使氫氧化鋁沉淀，并且(IV)從漿態(tài)溶液中分離已經(jīng)沉淀的氫氧化鋁。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明制造氫氧化鋁的方法包括將作為原材料的天然氫氧化鋁與堿液混合得到混合液，加熱混合液得到漿態(tài)溶液，根據(jù)混合液中所加天然氫氧化鋁的量的多少，漿態(tài)溶液中以固體形式存在的氫氧化鋁的質(zhì)含率在10％至90％之間。
用于原材料的氫氧化鋁沒有限制。例如以氫氧化鋁、水鋁氧晶體結(jié)構(gòu)或者拜耳石(三羥鋁)形式存在的氫氧化鋁均可以作原材料。其中，推薦使用晶體結(jié)構(gòu)的水鋁氧粉末，晶體結(jié)構(gòu)的水鋁氧粉末是用于制造金屬鋁的中間物質(zhì)，因此可以容易并且便宜的得到氫氧化鋁產(chǎn)物。
與天然氫氧化鋁混合的堿液可以是氫氧化鈉溶液和鈉鋁溶液。從工業(yè)角度看，推薦使用鈉鋁溶液。在本發(fā)明中采用鈉鋁溶液，鈉鋁溶液中的鈉化合物Na2O含量范圍是100g/L到200g/L，鋁化合物Al2O3的含量范圍是40g/L到132g/L，鈉化合物Na2O與鋁化合物Al2O3的摩爾比范圍是2.5到4。
將天然氫氧化鋁與堿液混合，其中所含天然氫氧化鋁的量很大，1L堿液中所含的Al2O3范圍是60g到260g。
在本發(fā)明中，加熱上面得到的混合液得到含有固體氫氧化鋁的漿液，可以在上步中將天然氫氧化鋁與堿液混合的同時(shí)進(jìn)行加熱操作。在本發(fā)明中，天然氫氧化鋁和堿液互相混合，并且被加熱，因此天然的氫氧化鋁部分溶解在堿液中，其余氫氧化鋁作為固體存在于堿液中。最后得到含有固體氫氧化鋁的漿液。
根據(jù)混合液中所加天然氫氧化鋁的數(shù)量的多少，漿液中的固體氫氧化鋁的質(zhì)含率范圍為10％到90％，推薦的范圍是質(zhì)含率30％到70％。當(dāng)固體的質(zhì)含率超過90％時(shí)，會(huì)得到低純度或者低光澤度的氫氧化鋁。另一方面，當(dāng)固體的質(zhì)含率小于10％時(shí)，氫氧化鋁的產(chǎn)率會(huì)急劇降低，這種情況是生產(chǎn)中不想看到的。過程中加熱是為了使氫氧化鋁在堿液中的溶解與溶解在堿液中的氫氧化鋁重新凝結(jié)成固體的狀態(tài)達(dá)到平衡。
加熱天然氫氧化鋁與堿液的混合液可以在諸如帶有攪拌漿的間歇式溶解設(shè)備或者連續(xù)式溶解設(shè)備之類的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。在這些設(shè)備中不存在加熱方式的限制。例如，可以通過下面的方法實(shí)現(xiàn)加熱在溶解設(shè)備中安置耐堿性的管道，利用流過管道的熱物質(zhì)加熱料液；或者利用安置在溶解設(shè)備外壁周圍的加熱器來加熱料液。
過程中必須加熱，使?jié){液的溫度不低于80℃并且不高于堿液的沸騰溫度。當(dāng)加熱溫度超過堿液的沸騰溫度時(shí)，必須采用密封的溶解裝置，在生產(chǎn)中最好不要采用這種密封形式的裝置。例如，Na2O的含量為155g/L，Al2O3的含量為73g/L，并且Na2O和Al2O3的摩爾比為3.5的鈉鋁溶液的沸點(diǎn)為108℃。加熱時(shí)間的長短取決于加熱溫度。例如，加熱時(shí)間不少于10分鐘的，最好不少于30分鐘，加熱時(shí)間不長于2個(gè)小時(shí)的，最好不長于1個(gè)小時(shí)。
本發(fā)明中，將上面得到的漿液冷卻使氫氧化鋁沉淀，然后將氫氧化鋁與漿液分離。漿液最終被冷卻到不低于40℃并且不高于60℃的溫度范圍內(nèi)。
在有攪拌漿的裝置中最好增加冷卻裝置。例如，可以通過分步或者連續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)冷卻。對于漿液的冷卻方式推薦采用分步方式。在分步冷卻漿液的過程中可以保持漿液的溫度，因此堿液在預(yù)定的溫度下達(dá)到平衡濃度，然后再開始冷卻，在冷卻過程中達(dá)到另一個(gè)預(yù)定的溫度。例如，將上步中所提到的氫氧化鋁部分溶解的漿液，在60℃到80℃溫度范圍下冷卻，在此溫度下保持幾個(gè)或者幾十個(gè)小時(shí)，然后將漿液冷卻到一個(gè)較低的溫度狀態(tài)，再在此溫度下保持幾個(gè)或者幾十個(gè)小時(shí)，之后再次把漿液的溫度降到40℃到60℃的范圍內(nèi)，得到漿液的最終溫度。
冷卻漿液根據(jù)需要在最終溫度下保持幾個(gè)或者幾十個(gè)小時(shí)，根據(jù)沉淀的氫氧化鋁的壽命的長短，推薦的漿液溫度保持范圍是0.5小時(shí)到5小時(shí)。
在本發(fā)明中，作為原材料的氫氧化鋁部分溶解到堿液中，然后被冷卻。在冷卻步驟中，溶解的鋁元素在溶液中以發(fā)生核形式存在的氫氧化鋁的周圍沉積長大。結(jié)果獲得高純度和高光澤度的氫氧化鋁(根據(jù)International Commission on Illumination中所規(guī)定的，氫氧化鋁有一個(gè)很高的L值)。獲得的氫氧化鋁可以是較大的初相粒子。氫氧化鋁可以包含質(zhì)含率不超過0.25％的鈉元素，推薦的質(zhì)含率不超過0.18％(鈉以Na2O的形式存在)。
本發(fā)明中，根據(jù)制造氫氧化鋁的方法，不需按傳統(tǒng)方法將含有天然氫氧化鋁和堿液的混合液加熱到很高的溫度。并且，在本發(fā)明中，蒸汽加熱或者冷卻之類的費(fèi)用會(huì)降低。
上面就是對發(fā)明的描述，很顯然相同的東西會(huì)有很多的方式，這種變化是符合發(fā)明的精神和范圍。并且所有的這樣的修正，都是這種范圍內(nèi)的一種技術(shù)，符合下面的聲明范圍。
2001年7月11日，日本發(fā)明說明書2001-210855中所列出的說明書、權(quán)利要求書、附圖和說明書摘要，在這里合并成一體。
本發(fā)明可由下面的實(shí)施例作進(jìn)一步的說明，此實(shí)施例不能被歪曲成對現(xiàn)有發(fā)明范圍的限制。
在下面的實(shí)施例中，根據(jù)JIS P 8123測量Hunter光澤度。根據(jù)Hunter的值可以知道光澤度很高，測量樣品的光澤度變得很高。
當(dāng)以Na2O形式存在的鈉元素的含量為153g/L，以Al2O3存在的鋁元素的含量為85g/L，Na2O和Al2O3摩爾比為2.96時(shí)，加入平均第二粒子直徑為100μm的天然的氫氧化鋁粉末(由Alcoa Kasei公司制造，商標(biāo)名為“A-30”)，以Na2O形式存在的鈉元素質(zhì)含率為0.20％，每噸鈉鋁溶液中含185g Na2O的Hunter光澤度是69。將混合液加熱到鈉鋁溶液的沸點(diǎn)溫度108℃，攪拌的同時(shí)，在此溫度下保持0.5小時(shí)，得到漿液。根據(jù)混合液中所加的作為原材料的天然氫氧化鋁的量，漿液中的氫氧化鋁固體質(zhì)含率為40％。只有很少的一部分氫氧化鋁固體析出，平均的粒子直徑可達(dá)到36μm。將利用掃描電子顯微鏡獲得的作為原材料的天然氫氧化鋁和氫氧化鋁固體的照片放大500倍，分另得到

圖1和圖2。
漿液被冷卻到80℃，然后被倒入沉降裝置中。在攪拌的同時(shí)，將漿液冷卻至80℃，然后在此溫度下保持22小時(shí)，冷卻到70℃，并且在此溫度下保持24.5小時(shí)，冷卻到60℃，在此溫度下保持24小時(shí)，冷卻到50℃，在此溫度下保持72小時(shí)，經(jīng)沉降得到氫氧化鋁。將沉降的氫氧化鋁從漿液中分離。結(jié)果中的氫氧化鋁的平均直徑為67μm(第二粒子直徑)，平均的初始粒子直徑為20-30μm。氫氧化鋁中所含的以Na2O形式存在的鈉元素的質(zhì)含率小于0.16％，Hunter光澤度為78。
權(quán)利要求
1.一種制造氫氧化鋁的方法，包括(I)將天然氫氧化鋁與堿液混合后，得到一種氫氧化鋁與堿液的混合液；(II)加熱混合液，根據(jù)混合液中的天然氫氧化鋁的含量大小，得到質(zhì)含率在10％到90％的氫氧化鋁漿態(tài)溶液；(III)冷卻漿態(tài)溶液使氫氧化鋁沉淀，并且(IV)從漿態(tài)溶液中分離已經(jīng)沉淀的氫氧化鋁。
2.如權(quán)利要求1所述的制造氫氧化鋁的方法，其特征在于加熱溫度不低于80℃，并且不高于堿液的沸點(diǎn)。
3.由權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述方法得到的氫氧化鋁，氫氧化鋁中以Na2O形式存在的鈉元素的質(zhì)含率不大于0.25％。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高純度和高光澤度的氫氧化鋁以及制造這種氫氧化鋁的方法。氫氧化鋁可以通過下面方法制得。將天然氫氧化鋁與堿液混合得到混合液；加熱混合液得到漿液，根據(jù)加入的天然氫氧化鋁的量的多少，得到的氫氧化鋁固體質(zhì)含率范圍是10％到90％；冷卻漿液，使氫氧化鋁沉淀，將氫氧化鋁從漿液中分離。
文檔編號C01F7/02GK1396116SQ0214023
公開日2003年2月12日 申請日期2002年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月11日
發(fā)明者加藤久勝, 竹內(nèi)清, 江口直行 申請人:住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社