从铝灰中回收铝制备超细氧化铝粉体的过程研究

论文摘要

电解生产铝的过程中产生大量铝灰、铝渣。作废渣弃去,既污染环境又造成铝资源浪费。开发研究从工业铝灰中回收铝制备超细氧化铝粉体,既降低环境污染、回收有效资源,又能低成本地制备超细氧化铝粉体,该研究具有非常重要的实际意义。本文介绍了一条回收铝灰中的铝制备氧化铝粉体的新工艺。用硫酸浸取铝灰,使之转化为硫酸铝溶液。单因素实验研究了硫酸浓度、浸出温度、浸出时间、硫酸用量等对浸取反应的影响,得出适宜的工艺条件,铝浸出率达95%以上。采用亚铁氰化钾沉淀法去除硫酸铝溶液中的铁离子,该方法去除铁离子能力极高,可将溶液中的铁含量降至几个ppm,研究了配料比对除铁率的影响,得到适宜的除铁操作条件,除铁率达97.39%。用硫酸铝-碳酸氢铵反应体系通过沉淀法生成前驱体碳酸铝铵沉淀和硫酸铵溶液,过滤、洗涤、煅烧碳酸铝铵得粒径小于100nm氧化铝粉体,蒸发浓缩硫酸铵溶液得到硫酸铵晶体。单因素实验研究了铝盐浓度、反应溶液的pH值、分散剂类型、分散剂用量对氧化铝粒径的影响,得到优化的工艺条件。所得产品经过XRD和SEM等方法检测为60nm粒径的α-Al2O3。沉淀反应得到的滤液经蒸发浓缩、干燥得副产物硫酸铵,含N18.2%。以铝灰为原料制备纳米氧化铝粉体是回收利用铝灰的一种新方法,原料便宜,工艺简单,产品价值高,具有潜在的经济效益。无废气、污水、新的废渣排放。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铝灰综合利用技术现状
• 1.2.1 回收铝
• 1.2.2 利用废铝渣生产硫酸铝
• 1.2.3 路用材料
• 1.2.4 生产水泥
• 1.2.5 合成油墨用氧化铝
• 1.2.6 生产棕刚玉
• 1.2.7 合成聚合氯化铝
• 1.2.8 生产吸附剂
• 1.2.9 生产烧结材料
• 1.2.10 制取多种人造沸石及其深加工产品
• 1.2.11 生产多品种氧化铝
• 1.3 氧化铝的分类和用途
• 1.3.1 α-型氧化铝
• 1.3.2 β-型氧化铝
• 1.3.3 高纯氧化铝
• 1.3.4 活性氧化铝（γ或ρ-型氧化铝）
• 1.3.5 氧化铝纤维
• 1.3.6 氧化铝膜
• 1.4 多品种氧化铝粉体的制备方法
• 1.4.1 固相法
• 1.4.2 气相法
• 1.4.3 液相法
• 1.4.4 几种主要制备方法比较
• 1.5 纳米氧化铝国内外研究现状
• 1.6 本课题的研究意义与创新点
• 1.6.1 课题的研究意义
• 1.6.2 课题的研究内容
• 1.6.3 课题的创新之处
• 第2章 实验总流程
• 2.1 实验总工艺流程
• 2.2 主要研究内容
• 2.3 实验主要仪器和原料
• 2.3.1 实验的主要仪器设备
• 2.3.2 实验所用主要原料和药品
• 2.4 产品表征及分析检测
• 2.4.1 硫酸铝滤液中铝含量的检测
• 2.4.2 溶液中铁含量的检测
• 2.4.3 氧化铝粉体晶型的表征
• 2.4.4 氧化铝粉体粒径和形貌的表征
• 第3章 铝灰中提取硫酸铝试验
• 3.1 铝灰成分和粒度分布
• 3.1.1 铁含量测定
• 3.1.2 铝含量测定
• 3.1.3 铝灰的粒度分布
• 3.2 浸取过程原理和工艺流程
• 3.2.1 过程原理
• 3.2.2 浸取工艺流程
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 浸取过程条件实验
• 3.3.1 硫酸浓度的影响
• 3.3.2 浸取温度的影响
• 3.3.3 配料摩尔比对铝浸出率的影响
• 3.3.4 浸取时间的影响
• 3.3.5 铝灰粒度对铝浸出率的影响
• 3.4 小结
• 第4章 硫酸铝溶液的除铁研究
• 4.1 除铁必要性和去除方法
• 4.1.1 除铁的意义
• 4.1.2 除铁方法
• 4.2 亚铁氰化钾除铁原理
• 4.2.1 除铁原理
• 4.2.2 除铁实验效果的测定
• 4.3 亚铁氰化钾在水溶液中的状态研究
• 4.4 铝灰除铁实验
• 4.5 亚铁氰化钾用量对除铁效果的影响
• 4.6 小结
• 第5章 硫酸铝与碳酸氢铵沉淀法制备超细氧化铝
• 5.1 实验
• 5.1.1 制备原理
• 5.1.2 反应流程图
• 5.1.3 实验步骤
• 2O₃粉体的理论分析和实验设计'>5.2 制备超细Al₂O₃粉体的理论分析和实验设计
• 5.2.1 纳米粒子成核的热力学分析
• 5.2.2 纳米粒子成核的动力学分析
• 5.2.3 纳米徽粒的团聚与分散控制
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 铝盐浓度对纳米氧化铝颗粒大小的影响
• 5.3.2 反应溶液pH值对氧化铝颗粒粒径的影响
• 5.3.3 不同分散剂对氧化铝粉体粒径的影响
• 5.3.4 PEG2000用量对纳米氧化铝颗粒粒径的影响
• 5.3.5 超细氧化铝粉体的晶型分析
• 5.4 蒸发滤液制备硫酸按
• 5.5 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果