八种晶型氧化铝的研制与鉴别.pdf

化学世界 1 9 94年 转化萃取体系 即以环 烷酸萃取生产中 忆出口料液 再用 硝酸溶 液反萃 草酸 沉淀反 萃液 灼烧所获 草 酸忆沉 淀 得 到氧化 忆产 品 工艺流程 如 图 3 经过 测定 所得氧化忆 产 帚中氯含 量为 弱 p pm 较 前面 淋洗 法所 得 产品氯含量低 转化 萃取 体 系法所耗仅为 硝 酸 且 还可回收到 含有微 量硝 酸稀土的硝酸 按肥料 从经济上来说也较合算 以不 同浓 度 硝 酸反萃 其情况如表 1 所示 表 1 硝酸浓 度与反萃率 的关 系 硝酸浓度 N 反萃率 土 立 二阵 土 37 3 95 o 1 0 0 10 0 10 0 皂化 杏 一 忆出口料液 209 L PH 4 5 环烷酸皂一 二 一 2 6NHN 03r今 一 二了一 招 弄二介月钊L个 日 二二 一一一万务I 早职 汉 萃 环烷 酸 J加篓 水调 节pH为 4 日 l e s 下二万二 二不二 斗万不二 六二二 泊刀目早限讥征 草酸忆些氧化记 今母液黑硝酸 图 3 工艺流程图 参考文献 1 庞伦等 第四次全国稀土化学及湿法冶金学术 会议论文集 2 40 198 7 2 许武亮等 中国稀土学会第二届学术年会论文 集 第四分册 17 5 10 30 八种晶型氧化铝的研制与鉴别 商连 弟等 化工部天津化工研 究院 天津 30 0 1 31 摘 要本 论文是八种晶型氧化铝 制备和鉴 别的研究 首 先叙述 了三种原料一口 一 三水铭 石 g ib b site 召广三 经铝 石 baye rite 和 a 一 水 软铝 石 bo ehm ite 的 制备 经X 一 光衍 射和 差热分析鉴 别 这 三种 原料 为 纯的氢氧化铝 然后叙述了P 一 X 一 一 刀一 一 8 一 0 一 和 a 一 八 种 结晶氧化铝 的 制备研究和鉴别 J J 抽 一 目l 舌 氧化铝 是 氢氧化铝脱水 的产物 各种氢 氧化铝 如 a 一 三 水铝石 月 一 三经 铝石 召 2一 三 经铝 石 a 一水 软铝石 和口一水硬铝石 经热 分解形成各种 同质 异 晶体 这 些同质异晶体 加热超过 12 00 0C时 它们又都可以转变成 氧化铝 所以这 些 同质异 晶体又叫做中间过 渡态氧化铝 这 些中间过渡态氧 化铝 和 a 氧化铝在各个工业部门中有着广 泛 的 应 用 例如 X P 一 氧化铝用作气体 液 体和 固体 的 干燥剂 下 刀 一 氧化铝用作加氢 脱氢 脱硫 裂化 等石油 化工 中的催化剂及载体 橡胶 塑 料和造 纸中的填料 a一氧化铝用作催化剂载 体 陶瓷 玻璃 耐火材料 和磨料 等 所以研 究各种晶型氧化铝对 于氧化铝 的应 用 有着重 要的意义 X P 一 氧化铝混 晶用作 干燥剂 由于制 备条件不 同 含有P 一 氧化铝 的量不 同 一般 含有百分之几到十儿 百分之八十 几到九十 几为X 一 氧化铝 在干燥过程中起干燥 作用 参加本试验研究制各和鉴别的还有 王宗兰 揣效 忠 孙柏瑜 王承武 焦秀莉 第7期 的是X 一 氧化铝 而 p 一 氧化铝吸水后变成口 三 经铝石 堵塞 小孔 使氧化铝干燥剂失去部 分干 燥性 能 所以 研 究X P 一 氧化铝中介氧 化铝 的生 成 性质 控制它 在制备过 程 中减少 到最 小 量 制备后对它 们进行鉴 别与定量 都 有着工业生产和 应用 的实际意 义 我 国是从六 十年代开始研究与 生产部分 氧化 铝 的 对八种 晶型氧化铝研究 的较少 名 称来 自不同 的国家也不统一 为 了适 应 我国 氧化铝 的科研和生产的需要 197 6 年化工部 天津化工 研究院提 出 了 关 于氧化铝 水合物 和氧化铝命名 的建议 这个建议是以美国 铝公司 A lc oa 的命名为基础或直接用它 的 命名 的 虽然 建议 给过 渡态氧化铝命了名 但并 非名符 其实 一部分 过渡 态 氧化铝 如 补 X 一 氧化铝 有 名有 物 一部分过 渡 态氧化 铝 如p 一 K 一 0 一 和8 一 氧化 铝 有名无物 本 专题对八种氧化铝 的试制 与鉴 别 是一项基 础 理论研究工作 对今后我 国氧化铝的生产 应用有着重要的意义 二 试验部分 1 原料 制备 本试验共 使 用三 种氧化铝水合物 即 a 三水铝 石 尽 1一 三 经铝石 和 口一 水软铝 石 其 中的 a 一 三水铝石为烧结一拜尔法生产的 a 三水铝 石 用气流粉 碎机 内衬为氧化铝钢 玉 粉碎 到 20 0 目以下 粉碎后用X 一光 衍射 和DTA分析 均 鉴定为纯 的 a 一 三水 铝石 见 图一 图二 月 1一 三经铝石 的制备 是以硝酸中 和 偏 铝酸钠法制备的 烧结拜尔 法 生产的 a 一 三 水铝 石 用氢氧化钠溶解 用硝酸中和 得 到 的浆料水洗 干燥 产物经 X 一 衍射和 D T A 分析 均 鉴别为 纯的厅 1一 三经铝石 见 图三 图四 a 一 水软铝石 的 制备 采 用J a me sJ Ko e n i g的方法制备的 烧结一拜尔法 a 世 界 34 7 三水铝石 于高压釜内 在压力为 2 那一5 0 7 MPa c耐 水热处理 l一2 小时 浆料洗 涤 过 滤 烘干 即得 a 一水软铝 石 样品经X 一 光 衍射和DTA分析 均鉴定 为纯的 a 一水软 铝石 见 图五 图 六 2 八种 晶型氧化铝的研制与鉴别 八种晶型氧化铝 的研制均为 从各种不同 类型 的氧化铝水合物进行 我们是采用上述 三种基本氧化铝水合物原料进行研制 的 共 研究制备了八种晶 型氧化铝 并进行了晶型 鉴定 研 制 的条件试验较多 本文 只叙述了 最佳制备条件 1 P 一氧 化铝 的研制与鉴 定 小于 20 0 目的 a 一 三水铝 石在 低于 2 6 6 Pa的真空条件下 脱 水得到P 一 氧化铝 试 制得 到的样品 经X 一 光 衍射鉴别 为 户 氧 化 铝 在d为 1 4 0 埃 20 为6 6 8 2 角有一条弥 散的 衍射峰 见图七 图型峰 位与 文献报导 的图 形峰位相一致 2 2 X 一 氧化铝 的制备与鉴 别 小于 20 0 目的 a 一 三 水铝 石 在 有流 动气 流 的硅一碳棒 炉中 加热至 50 0 一76 0 得 到 X 一 氧 化铝 制得 的样品经X 一光 衍射分析 鉴 定为 X 一氧 化 铝 见 图八 在d为 1 3肠 1 60 2 2 70 和 2 410 埃 20为67 0 0 0 46 2 6 3 9 66 和37 2 7 角有四个最 大的特 征衍射峰 其峰位与衍射强度均与JCPD S 卡片一致 3 K 一 氧化铝的制备与鉴别 小 于20 0目的 a 一 三水铝石 在有 流动气 流的硅一碳棒炉中 以 50 oC邝0 m in s 的速度 加热 在 50 0一i iso O C生成 一 氧化铝 制得 的样品经X 一光 衍射分 析 鉴定为 K 一 氧化铝 见 图 九 在 d为1 3 90 2 67 0 1 4 2 0 2 11 0和2 8 7 0 埃 28 为6 7 25 3 4 87 42 5 1 6 5 1 6 和 3 1一15 角有五 个强度 最大 的特征衍射峰 峰位与峰 强 度与 JCPD S卡 JCPDS为Joint C o mmit t e eon F o wd e r Diff raetion Sta nd a rds 1994年 片一致 4 刀 一 氧化铝的制备与鉴别 小于 20 0 目的召 1一 三经 铝 石 在硅一 碳棒炉 中在有流 动气流条 件下 以60 oC 30 mins的速度升温 在 400一7 50 0 C生成刀 氧化铝 制备的样品经 X 一 光衍射分析 鉴定 为个氧化铝 见 图十 在d为 1 40 0 1 790 2 4 0 0 4 60 0 和 2 27 0 埃 20分 别为63 7 3 46 02 3 7 43 19 27 和 39 66 角处有五 个典型 的特征峰 其峰位与衍射峰 强度 和 JCPD S卡片一致 5 7 一 氧化铝的制备与鉴 别 水 热处理得 到的 a 一水 软 铝 石在马弗 炉 里 在潮湿空气中 于 5c 0 一750 加热得 到纯 的补氧化铝 制 得 的样品经X 一 光衍射 分析 鉴定为 一 氧化铝 见图十一 在 d为 1 3 96 1 977 2 390 2 2 80 和4 5 60埃 20 为 6 7 00 4 6 84 3 7 59 39 47 和19 44 角有峰位和衍射峰强度与 JCp DS卡片相一 致的特征峰 它同个氧化 铝有 明显 的区别 在琴光衍射角度 为 46 8 连 hl交I 4 0 0 为 双峰 6 6 一 氧化铝的制备与鉴 别 水热处理得 到的 a 一 水软 铝 石 加热 到 8 00一lo50 oC 得到 8 一 氧化 铝 制得的样 品经X 一 光衍射分析 鉴定为8 一 氧化铝 见 图 十 二 在d为 1 396 1 98 6 2 480 和 2 730 埃 20 为 6 6 95 45 6 2 46 48 和 32 7 6 角有6 一 氧化铝的 刀个特征峰 其峰 位与衍 射峰 强度和JCPD S卡片一致 7 口 一 氧化铝的制备与鉴别 几 一 三经铝石在硅一碳棒炉中 以l mi n 的速度加热升温 加热至9 0 0一nO0 oC 得到O 一 氧化铝 制得的样品经 X 一 光衍射分 析 鉴定为0 一氧 化铝 见 图十 三 在 d 为 1 3 9 0 2 850 2 720 2 430和2 0 1 0 埃 20 为 67 28 31 3 32 89 36 95 和45 05 角有几个0 一 氧化铝的特征峰 其峰 位与衍 射峰强度同JCPD S卡片一致 8 a 一 氧化铝的制备与鉴别 a一 氧化铝是一个高温氧化铝 a 一 三水铝 石 召 L一 三 经铝石 一水软 铝石 和假一水软 铝石 Pseud O 一b o ehm ite 在高于 12CO OC 均 生成 a 一 氧化铝 制得的样品经琴 光衍 射分 析 鉴定 为 a 一 氧化铝 见图十四 在d为 2 055 2 55 2 1 6 01 和 3 47 9 埃 28为 43 35 35 12 57 4 9 和 2 5 57 角有 a 一氧 化铝 的典型特征峰 其峰位与衍射峰强度 同 JCPD S卡片一致 三 结果及讨论 1 从 图七可以看出 P 一 氧化铝是一个 结晶度很低的物质 只有一个d为1 40 埃 2 0为 66 82 角的弥散衍射峰 2 从图八可见 X 一 氧化铝也是结晶度 不太高的物质 但X 一 氧化铝比 P 一 氧化 铝 结 晶度大 在 d为1 396 2 410 1 9 60和2 2 70 埃 2口为6 7 0 0 0 37 27 46 26 和 3e 6 6 有几个特 征峰 峰位与衍射峰强度同JCPD s 卡片一致 3 从 图九可以看出 K一 氧化 铝在 d为 1 390 2 57 0 1 4 3 0 2 110和2 8 7 0 埃 28 为 6 7 25 34 87 4 2 肚 65 16 和31 15 角有五个特 征峰 我 们样品 的 衍 射 峰 唯 有 汤1 15 角的公年与JCPD S卡片的 32 28 勺 角 峰位差1 13 但我 们多次试验样品的峰位 与参考文献 3 一致 4 从图 十 图 十一 可以看出 刃 一 氧化铝 和7 一 氧化铝有相 近的衍射 线 但 在 4 6 8 4 角7 一 氧化铝为双峰 刀 一 氧化铝 为 单 峰 在 1 9 27 角7 一 氧化铝峰宽 而个氧化铝峰尖 锐 在 37 59 角和 3 9 4 7 角峰 的形状 峰 强度和宽度均有差别 5 从 图十二 可以看出 8 一 氧 化铝 在 d 为 1 396 1 9 8 6 2 46 0和2 7 3 0 埃 20 为 6 6 95 4 5 62 36 45 和 32 76 角有 它 自己的特征峰 峰位与衍射强 度 同JCFD S 第7期 卡片一致 6 从图十三 可以看出 0 一 氧化铝在 d 为1 39 0 2 850 2 72 0 2 4 3 0 和 2 0 10 埃 20为67 28 0 31 35 3 2 89 3 6 95 0 和 4 6 0 5 角有它自己的特征峰 峰位与衍射峰 强度与 JCpD S卡片一 致 7 从 图十四可以看出 a 一 氧 化铝 在 d 为 2 055 2 552 1 601 和 3 47 9 埃 28 为4 3 35 0 3 5 12 57 4 9 和 2 6 57 角有 它自己的特征峰 峰位与衍射 峰强度 都与 Jep DS卡片相一致 图4 日 三经铝石热谱图 一 三 月 山 一 J 一工 么 J J e s e s 2 030405 6070 图s a 一水软铝石 x一射线衍射图 图 l a一三水铝石x一射线衍射 图 图6 a 一水软铝石热谱图 图Z a一三水铝石热谱图 图7 p一氧化铝x一射线衍射图 图3 月 三羚铝石 x 一射 线衍射图图8 卜氧化铝卜射线衍射图 350化学世 界 1994主 图g k 一氧化铝x一射线衍 射图 图13 e一氧化铝 x