三聚磷酸铝的制备

硅工 艺综 合利用的经 济效 益也是很高的 其脱 硅产物 可用简单的工艺 生产硅酸 水玻 璃 自 炭黑等化 工副产 品 因此 该工 艺随 着在技术上进 一步 的完善 是有望 在近 期 内获得工业应 用 的 5 结 语 针对 我 国铝 士矿资源 的特点 以及 国 内氧化铝 生产 面临的 困境 有必要从 改 良我 们的资 源特点 出发 开发新 的流程短 能耗低 经 济合理 的工 艺 哪怕 是作为技术储备 上面论述的 两种化学选矿 方法在特有 的领 域及 范围 内具有独 自的优 势 在未 来氧 化铝生产领域 内 新老 多种工艺 的采用将是必然趋势 圆 三 家 磷麟 i 1 三聚磷酸 铝的制备 讴 z 1 总论 三聚 磷酸铝 AP 作 为一种新 型精细 化工产 品 应 用领 域越 来越广 阔 产 品可以制备 多 种无 公害 省能源 的无机高 分子 防锈 防腐 耐高 温的颜料和 涂料 还可 用于硅 酸盐 固化剂 粘结剂 脱臭吸 附剂 和催化剂 等方面 目前 AP 开发 研制 是 以 1 9 7 0年 日本 神户 大学小林 正光教 授合成纯 质产 品作 为代表 近年来 日本在此应 用开发上 品种产量都有增加 三聚磷酸铝精 细化 学品在研 制应 用上 尚 处开 发阶段 未 实现工 业化生 产 但随着近年来我 国国民经济迅速发 展 尤其得到 了涂料 建 筑界 的关 注 为此 探索解决 三聚磷铝生产工艺 将对涉及其它应用 各个方 面 起到十分重 要 作 用 鉴于 上述国 内外发 展状 况 尤其是根据 我国丰富的磷资源情况从 1 9 9 2年开始集 中力 量 着手三聚酸铝 生产工 艺试验 和探 索 取得 了一定的进 展 初步 确定 了一条较好 的生产工艺路 线 2实验 2 I 特 理化 学 性 能 分 子式 AI H2 P 3 O1 0 2 H2 0 化学结构式 O O O l l I H P o P o P o H Q l AI 2 H2 O 理 化特性 a 产 品为白色粉末 微溶 于水 不挥 发 x射 线衍射谱 c u Ka 上特 征 峰参 数 2 0 1 1 2 粉子形 状为片状 大小在几微米 以下 b 产品在酸中稳定 在碱中溶解 单位 重 量的酸度 比一般 固体酸大 相当于氧化铝 的 1 O 1 0 0倍 c 它溶于水后 放 出三磷 酸根 离 1 1 维普资讯 子 可与多种金属离子形成螯合物 从而对金属有很强的抑制腐蚀作用 三聚磷酸铝解聚后 生成正磷酸盐 也可生成其类似的优良防护膜 d 三聚磷酸铝具有离子交换能力 口服 无 毒 对皮肤无刺激 性 用作 固体酸催 化剂 可应用于裂解 脱水反应 异构化 反应 聚合反应和 脱 氢反应等多种 有机化学 反应中 2 2合 成 路 线 的选 择 有关文献报道 中 制备 三聚磷酸铝 方法 很多 经过试验确定 了以工业 氢氧化铝和工业磷 酸为原 料经 反应 聚合 水洗等步骤制 得 化学反 应式如下 A1 OH 十 3 Hj P O 一 A1 H2 P O a 3 H2 O A1 H2 PO s Al H P O 2 H O AI H2 P3 O 0 2 H2 O AI H2 Pa O 0 2 H2 O 这种合成工 艺的选 择 不仅可 以降低成本 增 加效 益 减 少外界 干扰 提 高产 品质量 保 证连续生 产 还 可根 据其用途不 同 自行 调节 产品中各 组份的 比例 2 3 I 艺参 数 的设 计 在装有搅 拌器 的瓷坩埚 中 以磷酸和氢氧 化铝 为原料制 备三 聚磷 酸铝工艺过程为 H P Ot AI OH 一反应一 聚合脱水一粉 化一水洗一水滤一干 燥一包装 a 反应 反应物料 配 比 P O AI O3 2 5 4 0 反 应 温 度 7 O 1 0 0 C 干燥 温度 5 0 1 6 0 干燥 时间 2 0 3 0 h b缩合 缩合温度 第一段 3 0 0 C第 二段 4 5 0 C 缩合 时间 第一段 1 2 5 h 第二段 2 3 h c 粉化 水洗 冷却后 粉化水洗 处理过 程中 p H值控 制在 2 5 士1 后 经过 滤 干 燥 包装 即得成品 3 条件 试验 3 1 AI H PO 中问 体 制 备 3 1 1 原 料 配 比 文 献报道 原料配 比 Os A1 O too l比在 l 6范围内 通过实验认 为原 料 比在 1 2 5 5 之 间时 虽然产品质量都能达到要求 但收率并不一定都理想 原料 比若为 3时 收率仅 在 7 o 左 右 丽原 料 比在 3 5 4 5之 间时收率 达到 8 o 9 o 0A 原 料 比若 提 高到 4 5 5收 率上 升趋势 明显减 慢 因此原料 比稳 定在 4 5为合 适 再高 磷 的过剩 时洗 涤麻烦 消耗大 浪 费大 3 1 2加水量 针对文 献报道 中 将 水和氢 氧化铝制 成悬浮液后 加入 沸腾磷 酸 中盯工艺 进 行 了实 验 和 改 进 1 2 维普资讯 先将磷 酸和 水加入反 应器 中 而后氢氯化铝 以固体形式加入 这样在 适量水存在下既保 证反应速度 又 不增 加浓缩时 间 还可使 加 料条件大 为改观 从而增 加 H P O 反 应括 度 另外 适 量 的水 可 吸 收大 量 中和 反 应 热 使 反 应 温 度保 持平 稳 改 善 了操 作条 件 3 1 3反 应 温 度 中和反 应是 放热 反 应 应降低 温 度才 能使反应朝 正方 向进行 但 由于 H P O 是 三 元中等强 度酸 要反 应完 全就 要提 高分 子活化能 就要一定的温度来保证 丽 A l 0H 水 解 低 温 时很 慢 温 度 过 高 时 会 go j n砧 靡辑比对收率 响 产生剐产 品 A1 P O 等 且水份挥发快 最后 出现 干锅 现 象 通过 试验确 定加 热温度在 7 o 9 o 已满足反应 条件 当大量反应 热放 出后 温度 回降到 7 0 9 0 C 反应 已是后期 这时 由于反应物 浓度降低 故需 一个相当长过程才能反应完全 3 1 4反应时 间 中和反应理 论上讲是 瞬 间完成 的 但 由于 H P O 和 Al OH 的一些特性 决 定中和反 应需一定时 闻 试 验结果 见表 1 寰 l 序号 1 出现粘稠液体有白色粉状物 反应不完全 序号 z 3 出现粘稠状液体半透明 反应基本完全 序号 4透 明状稠 液 有 悬浮物 反 应完全 试验结果表 明 反应时 间在 l 2小时 产品含量 已达 9 5 故 不必再 延长反应 时间 3 1 5 干 燥 中间产物的干燥是整个工艺过程中时间最长的工序 由于中间产物 多数是磷酸二氢铝 和 水可以任意 比例混合 有较 强的吸湿和 吸附 能力 所以完全脱 水很 困难 如何能缩 短 脱水 时间通过试验认为 抽真空使水的沸点降低 分子逃离功能增加 脱水速度明显增加 但会产 生瞬间固化 现象 如果在真空干燥箱中进行脱水 脱水时间大大减少 效果较好 结果见表 2 由表 2 情况看 施行真空脱水是十分必要的 3 2缩 合 3 2 1 缩合温 度 缩台温 度是 影响产品质 量的关键 温度过高 AI H P O 2 H O 将继续脱水 生成偏 磷酸 铅或正磷酸铝等其他磷酸铝形态物质 温度过低 反应将不进行聚合 为此采用了两步煅烧 缩合 的方法 目的是让反应物 在第一阶段形成无 定形 态 2 5 0 然后在 第二 阶段 完全缩 1 3 枷 p p 4 l 髓 维普资讯 合 3 5 o 4 0 0 C 这一 点和试 验结果是 十分 吻合的 由此认 为维合温 度的高低变化 直接 影 响 各组 分含量 所 以调 节缩 合温度对改变 产品性能是极其重要 的 寰 2 3 2 2缩合时 间 由于缩合期间有大量 水释放 所 以时间太短 一是水份释放不完全 二是温度 急升 使物 料生 成不正常物理状 态 如鼓泡 等 若温 度平 和 控温严 格 上述现象是不会 发生的 3 3 3粉化技术 缩 合产物 由于强度 大 给 粉碎 带来 困难 为此 进行 了多次试验 确定 了一套简 单处理粉 碎方法 简便 易行 对 产品质量 无影响 4 产品的 理化 指标 产品的理化指标 如表 3 衰 3 5结束语 通过试 验 终 于得 到了一条原 料易得 工 艺过 程简便 操 作条件 方便 的制备 三聚 磷酸铝 的合 成路 线 补充和改进 了一些 文献专利报导 中的工艺参数 为三聚磷 酸铝 的研 制应用打开 了 良 好 的 基 础 二 h 皱 凝 f安 譬 J 南 童 毛 函 3 4 匕 f f r 一 1 微波条 件下 制备结晶7 A 1 20 7 f L 0 f 在健化研究和应用过程中 各种形态的氧化铝占有重要的地位 它不仅被用作多种石油 及 化工过 程催 化剂 的载 体 而 且在吸附 表面科学 及 催化基础 研究 中亦起 着 十分重 要 的作 用 通 常 氧化铝 是 由相应的铝盐水溶 液经 由碱 调其 p H 值形成 水合物沉淀 再 经进 一步热 处理而制各 的 视其沉 淀的条件及热处理 的方式和条件 可以得到不同结 晶态 的氧化铝 然 而 用上述方法所制 各的各 种形 态的 氧化铝