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CN1520382A - 从苛性母液制备含水合氧化铝的晶体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备含水合氧化铝的晶体的方法，其中使液态水合氧化铝相与助剂相接触，该助剂相含具有至少下列特性之一的有机助剂：(A)浊点为40－80℃，(B)粘度为100－1000mPa·s，(C)HLB－值为1－19，(D)OH数为50－250mg KOH/g，(E)凝固点为10℃以下，(F)按DIN 51758的闪点为＞70℃，本发明还涉及按本发明方法制备的含水合氧化铝的晶体，含该水合氧化铝相的组合物以及含水合氧化铝的晶体和水合氧化铝相的应用。

Description

从苛性母液制备含水合氧化铝的晶体的方法
本发明涉及一种制备含水合氧化铝(Aluminiumhydrat)的晶体的方法，由这种方法制备的含水合氧化铝的晶体、一种含水合氧化铝相的组合物以及含水合氧化铝的晶体和水合氧化铝相的应用。
从铝土矿制备铝，目前主要是利用所谓的拜尔法。为了以工业规模得到高纯铝，希望由拜耳法制得的用于制铝的粗制物同样具有高纯度。在拜耳法中采用天然存在的原料-铝土矿。这类铝土矿的缺点是通常含一系列的杂质，这些杂质在拜耳法中要与被继续加工成铝的产物分离。
用来制备铝的重要产物是水合氧化铝，优选是三水合氧化铝。这种水合氧化铝不仅是生产铝的前体，也是一系列基于氧化铝的产品的前体。
除这些杂质会损害于所述产品的质量外，这些杂质对水合氧化铝晶体的可加工性也有不利的影响。例如水合氧化铝晶体的晶体生长会由于存在草酸盐而受损害，以使在其后的加工步骤中得到具有不满意的可加工性的小尺寸晶体。
EP 286034中公开了一种减少小的水合氧化铝晶体的百分率的方法，它是在母液中加入有效量的两种互溶的组分(A)和(B)，组分(A)是一种表面活性剂，组分(B)分散在母液中，该组分(B)是一种油。
这种方法是有缺点的，因为必须采用两组分体系，它在用于拜耳法中之前必须进行预混合。
US 4578255中公开了一种拜耳法，其中通过加入含季铵盐的水溶性阳离子乙烯基聚合物达到了由拜耳法得到的产物的纯度。
虽然这种方法有改进的价值，但因为要加入聚合物物质，那么首先就必须由单体进行昂贵的合成。
WO 99/30794公开了一种拜尔法，其中在有表面活性剂如可以是C1-C10的线性或分支的烷基酚乙氧基化物的存在下，通过乳液聚合物特别是高分子的聚丙烯酸酯实现了含红泥浆的液体的澄清、过滤和流量控制。
除了正如前述公开中一样必须采用先由单体合成聚合的助剂外，这里还涉及到在红-区(Rot-Bereich)的净化过程，并且未涉及含水合氧化铝的晶体的制备，该制备是在拜耳法的白-区(Weiβ-Bereich)进行的。
本发明的目的在于克服现有技术中产生的缺点。
此外，本发明的目的还在于提供一种高纯度的水合氧化铝晶体。
本发明的另一个目的在于提供一种水合氧化铝晶体，其大小适合用于继续加工成氧化铝产品和铝产品。
本发明的目的是通过一种用于制备含水合氧化铝的晶体的方法解决的，其中液态水合氧化铝相与一种助剂相接触，该助剂相含具有至少下列特性之一的有机助剂：
(A)按照DIN 53917的浊点为40-80，优选50-70，特别优选55-65℃，
(B)用Brookfield-Spindel粘度计RV 2110测定的粘度为100-1000，优选200-500，特别优选250-350mPa·s，
(C)按W.C.Griffin，J.Soc.Cosmet.Chem，1,311(1950)的HLB-值为1-19，优选5-15，特别优选8-13，此外优选为10.7-11.1，
(D)OH-数为50-250，优选70-150，特别优选90-130mg KOH/g，
(E)凝固点为10以下，优选0以下，特别优选-2--20℃，
(F)按DIN 51758的闪点为＞70，优选＞100，特别优选＞150℃。
A、B、C、D、E和F特性的每一种可能组合均为本发明的另外的优选实施方案。其中优选是A、B、C、D、AB、AC、AD、BC、AD、AE、AF、ABC、BCD、BCDE、BCDEF、ABD、ABDE、ABCD、ABCDE、ABCDEF，其中特别优选ABCDEF，此外ABDE是优选的。
可采用专业人员已知的通用方法如搅拌、喷射或加入助剂相来实现使其接触，其中喷射是优选的。此外，优选是在搅拌下实现使其接触。优选的搅拌速率是10-1000，优选50-500，特别优选70-200转/分。搅拌速率和搅拌器的选定是要使待搅拌的物料呈运动和交换，但不能由产生气泡将气体带入物料中。
助剂相中含有机助剂的量按整个助剂相计为至少10，优选至少50，特别优选至少90重量％。
此外，按本发明优选的方法是，其中助剂是C7-C30烷基酚和C2-C10烯化氧的加合物。在此实施方案中，优选C8-C20烷基酚，特别优选C10-C15烷基酚。此外，优选C2-C7烯化氧，特别优选C2-C3烯化氧。其中环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)是优选的，环氧乙烷又是特别优选的。此外，按本发明所采用的烷基酚和烯化氧的摩尔比为1∶1-1∶20，优选1∶4-1∶15，特别优选是1∶5-1∶10。
在本发明方法的另一实施方案中，优选水合氧化铝相是来自按拜耳法的铝土矿加工的白区。优选本发明方法在拜耳法中用于安全过滤之后，特别是通过凯利(Kelly)过滤器或活性炭过滤器，优选凯利过滤器之后。
此外，在本发明方法中优选的是，水合氧化铝相中所含的水合氧化铝含量按水合氧化铝相计为至少10。优选至少50，特别优选55-95重量％，并至少具有下列特性之一：
(a)SiO2含量按水合氧化铝计为最大5，优选最大1，特别优选最大0.1重量％，
(b)Fe2O3含量按水合氧化铝计为最大5，优选最大1，特别优选最大0.1重量％，
(c)Na2O含量按水合氧化铝计为最大10，优选最大5，特别优选最大0.5重量％，
(d)在110℃时的水含量按水合氧化铝相计为5-45，优选5-20，特别优选5-12％。
a、b、c和d特性的每一种可能组合均为本发明的另外的优选实施方案。其中优选是a、b、c、d、ab、ac、ad、bc、ad、abc、bcd、abd、abcd，其中特优选abcd。
按本发明方法的另一种实施方案，优选使水合氧化铝相接触的温度至少为50，优选至少60，特别优选至少70℃，更优选是80℃，其中进一步优选是使其接触的温度最大为150℃。
此外，本发明方法的实施方案在于，该加合物是具有下列通式的化合物：
Figure A0280659200061
其中：R＝C1-C9烷基，R在苯环上的对位是优选的，
n＝平均1-20，优选2-15，特别优选3-10。
此外，在本发明方法中优选的是，所用有机助剂的量按水合氧化铝相计为0.1-1000，优选1-500和特别优选2-250ppm。
本发明还涉及一种含水合氧化铝的晶体，它是按上述本发明方法制得的。优选的是，该含水合氧化铝的晶体含前述定义的有机助剂的量按晶体计为0.01-2，优选0.05-1，特别优选0.1-0.5ppm。另外优选的是，该含水合氧化铝的晶体含草酸盐的含量按晶体计为小于100，优选小于50，特别优选小于10，更好是小于1ppm。
此外，本发明还涉及一种含水合氧化铝相和前述有机助剂的组合物，其中有机助剂的量按组合物计为0.01-1000，优选1-300，特别优选为5-250ppm。
本发明还涉及前述含水合氧化铝晶体或前述组合物在制取铝或制造氧化铝产品如坯体、各类陶瓷、填料，优选是用作净化剂、洗涤剂或牙膏中的应用。
下列用非限制性实施例来说明本发明。
实施例
通用规程
在装有100ml绿液(Green Liquour)(取自拜耳法的经Kelly过滤的安全过滤之后，注入12g粒度小于45μm水合氧化铝，即“加晶种”)的150ml的玻璃烧瓶中，用喷射器加入5ml的10％的IntrasolNP6-乳液(得自Stockhausen公司和两合公司，德国)。按着将该烧瓶放在74℃的带有磁搅拌器的恒温台上，在搅拌速率为100转/分下保持22小时。然后经真空过滤分离晶体，并用500ml的80℃的去离子水洗涤。将该滤饼在100-110℃的炉中干燥至恒重。在实验室分析天平上称量该滤饼。结果列于下表：
    与未加下列助剂的试样相比，所沉淀的晶体量的增加(Δ)
 Nr.    称量[ppm]   Intrasol-NP9(9molEO) Intrasol-NP9(6molEO)   FS+7mol EO
 1     25       0.89     0.57         0.17
 2     50       0.98     1.03         0.18
 3     100       1.20     1.33         0.18
 4     200       1.98     1.12         0.17
 FS＝脂肪酸聚乙二醇酯；EO＝环氧乙烷Δ[g]＝含助剂的沉淀[g]-不含助剂的沉淀[g]

Claims (12)

1.一种制备含水合氧化铝的晶体的方法，其中液态水合氧化铝相与助剂相接触，该助剂相含具有至少下列特性之一的有机助剂：
(A)浊点为40-80℃，
(B)粘度为100-1000mPa-s，
(C)HLB-值为1-19，
(D)OH-数为50-250mg KOH/g，
(E)凝固点为10℃以下，
(F)按DIN 51758的闪点为＞70℃。
2.权利要求1的方法，其中助剂是由C7-C30烷基酚和C2-C10烯化氧组成的加合物。
3.权利要求1或2的方法，其中水合氧化铝相来自拜耳法的铝土矿加工的白区。
4.上述权利要求任一项的方法，其中水合氧化铝相中的水合氧化铝含量按水合氧化铝相计为至少10重量％，并且具有至少下列一种特性：
(a)SiO2含量按水合氧化铝计为最大5重量％，
(b)Fe2O3含量按水合氧化铝计为最大5重量％，
(c)Na2O含量按水合氧化铝计为最大10重量％，
(d)110℃时的水含量按水合氧化铝相计为5-45％。
5.上述权利要求任一项的方法，其中在水合氧化铝相的温度至少为50℃下进行接触。
6.权利要求2-5任一项的方法，其中加合物是具有下列通式的化合物
Figure A028065920002C1
其中：R＝C1-C9烷基
      n＝平均为1-20。
7.上述权利要求任一项的方法，其中有机助剂的用量按水合氧化铝相计为0.1-1000ppm。
8.按上述权利要求任一项的方法制备的含水合氧化铝的晶体。
9.含权利要求1、2和6中任一项所定义的有机助剂的含水合氧化铝的晶体，该有机助剂的含量按该晶体计为0.01-2ppm。
10.权利要求8或9的含水合氧化铝的晶体，其草酸盐的含量按晶体计小于100ppm。
11.一种含水合氧化铝相和权利要求1、2和6中任一项定义的有机助剂的组合物，其中该有机助剂的量按该组合物计为0.01-1000ppm。
12.权利要求8-10任一项的含水合氧化铝的晶体或权利要求11的组合物在制取铝或制备氧化铝产品中的应用。
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