[发明专利]一种利用高岭土制备硫酸铝和含铝氧化硅的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种制备硫酸铝和含铝氧化硅的方法，特别是一种利用高岭土制备硫酸铝和含铝氧化硅的方法。

(二)背景技术

我国的高岭土资源丰富、矿床分布广泛。由于高岭土色白、粒细，化学性质稳定，是理想的调料和涂料，广泛应用于陶瓷、造纸、耐火材料及水泥、橡胶、石油化工、医药轻纺、农业、国防尖端技术等行业。高岭土的结构单元是由一片硅氧四面体晶片和一片铝氧八面体晶片组成的，为1∶1型粘土矿物，结构单元间靠氢键和范德华力连接成重叠的层状堆叠，形成了高岭土的片状结构，晶层之间连接紧密，晶层间距为0.72nm，因此高岭土还被广泛的利用来构建分子筛。

硫酸铝和二氧化硅用途广泛：硫酸铝可用于造纸、水处理、媒染、揉革、催化剂、涂料、食品、消防等行业，而且还是一种化工原料，可以制备聚合铝、多品种氧化铝和高纯铝盐等。二氧化硅主要用于橡胶、塑料的填充剂，尤其是制鞋业用量较大，此外也用于医药、牙膏填料、涂料、化妆品等，有较大的市场需求。

行业内普遍认为，高岭土具有强的耐酸性能，不适于利用酸溶法进行处理，所以通常采用高岭土与碱进行反应的工艺方法。

(三)发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种简单易行的、以酸溶法处理高岭土的工艺，即以天然高岭土为原料，经过与浓硫酸混合球磨后，利用球磨作用增加高岭土与浓硫酸的反应活性，来制备硫酸铝溶液和含铝氧化硅的方法。

本发明的技术方案：

一种利用高岭土制备硫酸铝和含铝氧化硅的方法，以酸溶法处理高岭土，其特征在于工艺步骤如下：

(1)将高岭土和浓度为95％-98％的浓硫酸混合且搅拌均匀，然后进行烘干处理；

(2)将烘干后混合物装入球磨罐中，在室温下研磨至少1小时；

(3)将所得球磨产物第二次进行烘干处理，然后第二次装入球磨罐中，在室温下研磨至少1小时；

(4)将(3)所得研磨物取出，加入去离子水搅拌均匀，然后进行离心分离，液体即为硫酸铝溶液； 

(5)在分离后的固体中第二次加入去离子水且搅拌均匀，然后进行离心分离，液体仍为硫酸铝溶液；

(6)重复进行步骤(5)，直至将固体中的硫酸铝完全洗出，收集的液体即为硫酸铝溶液，固体为含铝的氧化硅颗粒粉体。

一种上述利用高岭土制备硫酸铝和含铝氧化硅的方法，其特征在于：浓硫酸与高岭土混合比例按H₂SO₄/Al₂O3摩尔比为2～5。

本发明的优点：与现有的高岭土与碱反应的处理方法相比，采用酸溶法突破传统观念独辟新径，且工艺简单、实用性强；本方法制备的硫酸铝溶液清澈、杂质少，而含铝氧化硅颗粒粉体分布均匀，产物适用性广泛；特别是本制备方法可使高岭土中的Al和Si分别得到了更合理的开发利用。

(四)具体实施方式

实施例：一种利用高岭土制备硫酸铝和含铝氧化硅的方法，以酸溶法处理高岭土，其工艺步骤如下：

(1)将50g高岭土精矿粉和53.7g浓度为98％的浓硫酸放入研钵中混合且搅拌均匀，然后置于烘箱中，在100℃左右烘干干燥过夜；

(2)将烘干后混合物放入球磨罐(料球比为1∶5)，研磨2.5小时；

(3)将所得球磨产物第二次置于烘箱中，100℃左右直至样品烘干为止，然后第二次放入球磨罐中，在室温下研磨4小时；

(4)将(3)所得研磨物取出，加入去离子水搅拌均匀，然后进行离心分离，4000rpm离心5分钟，液体即为硫酸铝溶液；

(5)在分离后的固体中第二次加入去离子水且搅拌均匀，然后进行离心分离，4000rpm离心5分钟，液体仍为硫酸铝溶液；

(6)重复进行步骤(5)5次，直至将固体中的硫酸铝完全洗出，收集的液体即为硫酸铝溶液，固体为含铝的氧化硅颗粒粉体。

本法制备的硫酸铝溶液和氧化硅颗粒，经仪器检测表明：硫酸铝溶液清澈、杂质少，硫酸铝纯度为96.3％；含铝氧化硅纯度为87.2％，且颗粒分布均匀。