专利名称：一种碳分高白填料氢氧化铝及其色度的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种氢氧化铝及其色度的控制方法，尤其涉及一种碳分高白填料氢氧化铝及其色度的控制方法。
背景技术：
色度是衡量化学品氧化铝质量重要指标之一，其直接影响到人造板材等复合材料的产品质量，色度包括非彩色系列的白度指标、彩色系列的明度、色调和饱和度指标。在这些指标中白度和a、b值对产品的应用影响最大。Lab颜色是以一个亮度分量L及颜色分量 a和b来表示颜色的。其中L的取值范围是0 100，a分量代表由绿色到红色的光谱变化， 而b分量代表由蓝色到黄色的光谱变化，a和b的取值范围均为-120 120。非彩色指白色、黑色和各种深浅不同的灰色。由白色逐渐到浅灰、中灰、深灰，直到黑色，排成一个系列，被称为白黑系列，白黑系列中由白到黑的变化可以用一条直线表示， 其一端为纯白、另一端为纯黑。中间有过渡的各种灰色。纯白为理想的完全反射的物体，纯黑为理想的无反射的物体。白度是以氧化镁标准白板对特定波长的单色光绝对反射比为基础，以相应波长测得试样板表面的绝对反射比，以百分数表示。在化学品氧化铝实际应用中，氢氧化铝白度越高，以氢氧化铝为填料做成的制品色泽偏差越小，制品质量越好。众所周知，氧化铝生产大多采用拜耳法生产，拜耳法生产的氢氧化铝由于白度低， 很难应用于高档次人造板材的生产，而烧结法生产氧化铝工艺特点决定了其生产的氢氧化铝白度要远远高于拜耳法生产的氢氧化铝。从现有报道看，提高氢氧化铝白度主要是对烧结法铝酸钠溶液进行净化及添加石灰乳进行脱色，以及在洗涤、烘干工艺上进行控制，但从目前的研究成果看，只对上述因素加以控制，很难有效控制色度指标。
发明内容
本发明针对现有高白填料氢氧化铝色度难以控制的不足，提供一种碳分高白填料氢氧化铝及其色度的控制方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法包括以下步骤步骤一、将铝土矿破碎后，和石灰以及碳酸钠进行湿磨制成生料浆，再将生料浆进行烧结制成熟料；步骤二、采用稀碱溶液对熟料进行溶出后，分离赤泥并得到铝酸钠粗液，分离的赤泥使用循环水进行反向洗涤；步骤三、使用水蒸汽，对铝酸钠粗液进行加压脱硅，分离硅渣后，在铝酸钠溶液中添加石灰乳对铝酸钠溶液进行深度脱硅；步骤四、使用叶滤机对铝酸钠溶液进行分离硅渣并得到铝酸钠精制液，以降低铝酸钠溶液中浮游物的含量；步骤五、将经过净化后的(X)2通入到铝酸钠精制液中制成氢氧化铝；步骤六、采用蒸馏水洗涤氢氧化铝；步骤七、对洗涤后的氢氧化铝进行烘干、分级和磁选生产出具有合格色度的碳分高白填料氢氧化铝。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，所述步骤一中破碎后的铝土矿、石灰和碳酸钠三种物质比例，按熟料碱比 [Na2O]/([Al2O3]+ [Fe2O3D 为 0· 95-1. 0，钙比[Ca0]/[Si02]为 1. 92-1. 98 进行控制。进一步，所述步骤一中控制熟料的烧结温度为1200°C 1260°C，熟料中的氧化铝标准溶出率彡96. 2%，熟料容重为1. 20 1. 40g/l，其中的S2—含量为0. 35 0. 60%。进一步，所述步骤二中所述稀碱溶液的温度为60°C 65°C，所述稀碱溶液为以 Na2O标记的碳酸钠溶液，其Nc浓度(碳酸钠溶液中碳酸钠含量折合成氧化钠含量)<22g/ 1 ；分离赤泥得到的铝酸钠粗液中Al2O3的含量为118克/升 125克/升，浮游物小于1克 /升，分离后的赤泥使用循环水进行4 6次反向洗涤，所述循环水浊度< 100mg/l，b(颜色分量)< 1。进一步，所述步骤三中使用水蒸汽进行铝酸钠粗液加压脱硅，脱硅机内压力大于 0. 588Mpa，脱硅后溶液中的Al2O3与SW2含量的重量比彡300，分离硅渣后添加石灰乳进行深度脱硅，所述石灰乳的fCaO彡210g/l，所述石灰乳的添加量为3 10g/l。进一步，所述步骤四中的铝酸钠溶液进行深度脱硅后，使用叶滤机分离硅渣，所述铝酸钠精制液的Al2O3与SiA含量的重量比彡400，浮游物彡0. 020g/l。进一步，所述步骤四中铝酸钠精制液中Cr6+ ( 3ppm,单质!^e ( Ippm,当铝酸钠精制液中铬离子、狗超标时，在步骤二中的稀碱溶液中添加Na2S做沉淀剂，沉淀铬离子、Fe。进一步，所述步骤五中使用布袋收尘对(X)2进行除尘，再对除尘后的(X)2进行喷淋洗涤进行净化，所述净化后的(X)2含尘量小于15mg/HM3，CO2浓度彡36%。进一步，所述步骤六中蒸馏水的总碱度彡600mmol/l，硬度彡450ymol/l,电导率 (80μ s/cm，PH > 7，洗涤用的蒸馏水温度彡85°C，洗涤后的氢氧化铝附碱彡0. 01%，水份 (15% ；所述步骤七中进行烘干的温度为95°C 115°C。本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下一种由上述碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法生产的碳分高白填料氢氧化铝，其特征在于，所述高白氢氧化铝的色度稳定在L值为98 99%，a值为0 0. 2，b值为0. 3 0. 6。本发明的有益效果是本发明通过实施提高熟料烧成质量、净化循环水、控制铝酸钠溶液中金属离子的含量、优化稳定分解工艺条件及设置高白填料氢氧化铝生产流程中影响产品色度控制点加以重点监控等手段，使高白氢氧化铝的色度稳定在L值98 99%，a 值0 0. 2，b值0. 3 0. 6之间，解决了困扰生产多年产品色差大、色度不稳定的的问题， 提高了高白氢氧化铝产品质量的稳定性，为高白填料氢氧化铝实现国内外市场销售量的持续增长奠定了坚实基础。
图1为本发明碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。高白填料氢氧化铝是用工业铝酸钠溶液或工业氢氧化铝经特殊加工而来，莫氏硬度2. 3 3. 5，比重2. 42g/cm3，折光率1. 57。用氢氧化铝粉做填料，由于其特殊的光学性能使其与其他多种色料和树脂浑然一体。作为人造板材和阻燃绝缘材料原料的高白填料氢氧化铝质量将直接影响到用户所生产的产品质量。色度是衡量高白填料氢氧化铝质量重要指标之一。提高高白填料氢氧化铝色度稳定性，既可以提高下游用户产品的质量，提高成材率，同时，对生产企业而言也可因避免产品质量波动而造成的流程改造、停产等经济损失，提高了流程运转率，降低产品的单位生产成本，为企业创造良好的社会经济效益。本发明利用烧结法氧化铝精制铝酸钠溶液生产高白填料氢氧化铝，影响高白填料氢氧化铝Lab值关键是产品杂质含量与生产过程控制条件。氢氧化铝杂质分为化学杂质和物理杂质。化学杂质为精制铝酸钠溶液中固有的且在分解过程中进入氢氧化铝晶体，这些杂质主要包括Si02、Fe203、Na20及部分有机物、金属离子含量等。这些杂质增多会引起高白填料氢氧化铝色度波动，从而导致人造大理石白度降低、颜色波动。物理杂质主要是黑点等异物。物理杂质会使人造大理石板材中的疵点增加，废品率增加。影响高白填料氢氧化铝色度稳定性的主要因素如下(1) 二氧化碳含尘量含尘量增加，铸块L值逐渐下降，b值逐渐升高，当杂质含量较高时，b值升高加速，产品色度越差。(2)铝酸钠溶液脱硅深度随着铝酸钠溶液脱硅深度增加，氢氧化铝产品L值上升，b值下降；当A/S(A/S指铝酸钠精制液中Al2O3与SW2的重量比)》400，继续进行深度脱硅，对产品色度影响不明显。(3)铝酸钠溶液浮游物在生产过程中，铝酸钠溶液不可避免会产生一定浮游物； 这些物质存在对氢氧化铝产品色度的影响，类似于二氧化碳含尘量的影响。(4)氢氧化铝洗涤工艺使用去离子水和蒸馏水洗涤高白填料氢氧化铝能够符合质量要求；软化水、粗水、循环水含有较多的钙、镁离子，当遇到碱时，会析出极细的氢氧化钙和氢氧化镁，使产品白度增加；由于折光率与氢氧化铝不同，导致色度变差。(5)氢氧化铝烘干温度当温度高于180°C，烘干氢氧化铝会出现一水软铝石，b值大幅度升高。(6)分解工艺实施连续4槽分解，首槽分解率不同，最终分解率相同情况下，对产品色度影响不明显。(7)铝酸钠精制液中金属离子精制液中金属离子铬与产品b值存在中度相关关系，产品b值升高与精制液中铬离子含量升高有关；铬离子含量升高，产品b值升高，而铬离子升高主要与熟料中二价硫含量不足不能有效沉淀铬离子有关，因此，通过平衡流程中二价硫含量，能够保证产品色度指标稳定。针对影响碳分高白填料氢氧化铝的影响因素，对烧结法生产碳分高白填料氢氧化铝工艺改进要点(1)通过布袋收尘和使用烧结法生产氧化铝过程中的循环水对0)2喷淋洗涤，要求CO2含尘量要小于15mg/HM3。由于担心(X)2夹带水、油，对分解过程产品产生污染，在(X)2进分解槽前，增加汽水分离器，每小时对(X)2净化器进行排水，防止污染产品；(2)添加石灰乳，对铝酸钠溶液进行深度脱硅，要求A/S彡400以上；(3)使用叶滤机对铝酸钠溶液进行精制，降低铝酸钠溶液浮游物含量，精液浮游物 (0.020g/l ；(4)氢氧化铝分解条件的控制推荐连续4槽分解，首槽控制分解率35 45%， 第2槽分解率60%左右，第3槽分解率80 85%，第4槽按照氢氧化铝标准分解率曲线控制。氢氧化铝标准分解率曲线
A/S 小于400 401~ 500
分解率 77 ~ 82 81 ~ 84
501~ 60082 ~ 85
601~ 70084 ~ 87
701~ 80086 ~ 89
大于 80187 ~ 90( 采用蒸发作业的合格蒸馏水洗涤氢氧化铝，并设置过滤装置。所有和水接触的管道、容器采用不锈钢材质。合格蒸馏水要求总碱度彡600mmol/l，硬度彡450ymol/l，电导率彡 80 μ s/cm, PH > 7 ；(6)对烧结法精制液中Cr6+，Fe对产品白度影响因素重点加以控制，Cr6+彡3ppm， Fe彡lppm。当精制液铬、！^离子超标时即Cr6+ > 3ppm,Fe > lppm，在烧结法氧化铝熟料溶出时使用的稀碱溶液中添加Na2S做沉淀剂，沉淀铬、Fe离子。Na2S添加量主要参照熟料中二价硫含量进行控制。根据实验室测定，熟料中S2_的溶出率在62%左右，当精液中Cr6+和 Fe超出指标，而熟料中S2—小于0. 35%，可考虑在稀碱溶液中加入Na2S · 4H20商品硫化钠。 IOOm3的稀碱溶液中Na2S · 4H20加入量的计算公式Na2S · 4H20 量(Kg/IOOm3)=[熟料量(Kg/m3) * (0. 35 % -熟料中 S2" % )*62 % *150/32]*100150-Na2S · 4H20 分子量32-S 分子量(7)烘干尾气温度(°C ) :105士 10°C ；(8)对流程进行密封，防止污染。供氧化铝洗涤赤泥的循环水浊度彡100mg/l,当循环水质浊度> 200mg/l，b ( 1。立即查找污染源，并采取相应措施包括对循环水进行置换。以下是韩国三星集团用碳分高白填料氢氧化铝做人造大理石板材。三星集团对碳分高白填料氢氧化铝产品质量要求如下表表1出口韩国碳分高白填料氢氧化铝(HC-110KK)
权利要求
1.一种碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤步骤一、将铝土矿破碎后，和石灰以及碳酸钠进行湿磨制成生料浆，再将生料浆进行烧结制成熟料；步骤二、采用稀碱溶液对熟料进行溶出后，分离赤泥并得到铝酸钠粗液，分离的赤泥使用循环水进行反向洗涤；步骤三、使用水蒸汽，对铝酸钠粗液进行加压脱硅，分离硅渣后，在铝酸钠溶液中添加石灰乳对铝酸钠溶液进行深度脱硅；步骤四、对铝酸钠溶液进行精制分离硅渣并得到铝酸钠精制液，以降低铝酸钠溶液中浮游物的含量；步骤五、将经过净化后的(X)2通入到铝酸钠精制液中制成氢氧化铝；步骤六、采用蒸馏水洗涤氢氧化铝；步骤七、对洗涤后的氢氧化铝进行烘干、分级和磁选生产出具有合格色度的碳分高白填料氢氧化铝。
2.根据权利要求1所述的碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述步骤一中破碎后的铝土矿、石灰和碳酸钠三种物质比例，按熟料碱比[Na2O]/ ([Al2O3]+ [Fe2O3D 为 0.95 1.0，钙比[CaO]/[SiO2]为 1. 92 1. 98 进行控制。
3.根据权利要求1所述的碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述步骤一中控制熟料的烧结温度为1200°C 1260°C，熟料中的氧化铝标准溶出率> 96. 2%， 熟料容重为1. 20 1. 40g/l，其中的S2—含量为0. 35 0. 60%。
4.根据权利要求1所述的碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述步骤二中所述稀碱溶液的温度为60°C 65°C，所述稀碱溶液为以Na2O标记的碳酸钠溶液， 其Nc浓度彡22g/l ；分离赤泥得到的铝酸钠粗液中Al2O3的含量为118克/升 125克/ 升，浮游物小于1克/升，分离后的赤泥使用循环水进行4 6次反向洗涤，所述循环水浊度彡 100mg/l，b 彡 1。
5.根据权利要求1所述的碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述步骤三中使用水蒸汽进行铝酸钠粗液加压脱硅，脱硅机内压力大于0. 588Mpa，脱硅后溶液中的Al2O3与SW2含量的重量比彡300，分离硅渣后添加石灰乳进行深度脱硅，所述石灰乳的fCaO彡210g/l，所述石灰乳的添加量为3 10g/l。
6.根据权利要求1所述的碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述步骤四中的铝酸钠溶液进行深度脱硅后，使用叶滤机分离硅渣，所述铝酸钠精制液的Al2O3 与SiO2含量的重量比彡400，浮游物彡0. 020g/l。
7.根据权利要求1所述的碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述步骤四中的铝酸钠精制液中Cr6+彡3ppm，单质！^彡lppm，当铝酸钠精制液中铬离子、！^含量超标时，在步骤二中的稀碱溶液中添加Na2S做沉淀剂，沉淀铬离子、Fe。
8.根据权利要求1所述的碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述步骤五中使用布袋收尘对(X)2进行除尘，再对除尘后的(X)2进行喷淋洗涤进行净化，所述净化后的CD2含尘量小于15mg/HM3，CO2浓度彡36%。
9.根据权利要求1所述的碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法，其特征在于，所述步骤六中蒸馏水的总碱度彡600mmol/l,硬度彡450 μ mol/1,电导率彡80 μ s/cm, PH>7，洗涤用的蒸馏水温度> 85°C，洗涤后的氢氧化铝附碱< 0. 01%，水份< 15% ；所述步骤七中进行烘干的温度为95°C 115°C。
10. 一种由如权利要求1至9任一所述碳分高白填料氢氧化铝色度的控制方法生产的碳分高白填料氢氧化铝，其特征在于，所述高白氢氧化铝的色度稳定在L值为98 99%，a 值为0 0.2，b值为0.3 0.6。
全文摘要
本发明涉及一种碳分高白填料氢氧化铝及其色度的控制方法。所述控制方法包括以下步骤在铝酸钠溶液中添加石灰乳对铝酸钠溶液进行深度脱硅；使用叶滤机对铝酸钠溶液进行精制，以降低铝酸钠溶液中浮游物的含量；将经过净化后的CO2通入到铝酸钠溶液中制成氢氧化铝；采用蒸馏水洗涤氢氧化铝；对洗涤后的氢氧化铝进行烘干。本发明控制方法使高白氢氧化铝的色度稳定在，L值98～99%，a值0～0.2，b值0.3～0.6之间，解决了困扰生产多年产品色差大、色度不稳定的问题，提高了高白氢氧化铝产品质量的稳定性，为高白填料氢氧化铝实现国内外市场销售量的持续增长奠定了坚实基础。
文档编号C01F7/14GK102390850SQ20111022229
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者任明林, 刘骞, 姜磊, 孙洪玺, 张蕾, 朱德学, 李林海, 杨会宾, 温金德, 王刚, 赵善雷, 韩波, 韩继增 申请人:中国铝业股份有限公司