[发明专利]利用废活性氧化铝制备的钛酸铝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生态环境材料，即固体废弃物的综合利用，更具体涉及一种利用废活性氧化铝制备钛酸铝材料的原料配方及其制备方法。

背景技术

钛酸铝材料是一种新型陶瓷材料，具有接近于零的热膨胀系数、低导热系数、高熔点、抗热震性等优越性能，它是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种材料，其可作为汽车尾气净化过滤器的载体、高温催化剂载体、发动机排气管等。常规合成方法是采用工业氧化铝为主原料，合成材料中的钛酸铝含量低，生产成本高。活性氧化铝在石油工业、化学工业生产中广泛的被用作催化剂、活性剂、吸附剂、干燥剂等，如石油工业的各类加氢、重整反应中有80％左右用到活性氧化铝作催化剂或催化剂载体；活性氧化铝循环使用一定周期后失效，进行再生活化，再使用；再生和再使用1-2次后完全失去活性而失效废弃，废弃活性氧化铝称为废活性氧化铝，其数量之大，堆积如山。以蒽醌法生产双氧水为例，活性氧化铝用量约占双氧水产量的1％左右，一个年产量为10万吨的双氧水厂，年消耗活性氧化铝数量为1000多吨，全国有几百家双氧水生产厂，年消耗量活性氧化铝数量为十多万吨，形成废活性氧化铝也是十多万吨，其数量相当之大。石油工业和化学工业使用的催化剂与催化剂载体的活性氧化铝数量比蒽醌法生产双氧水的更大，其废弃的废活性氧化铝的数量更多，严重影响正常生产和污染环境。因此废活性氧化铝的综合利用，特别是废活性氧化铝的高附加值综合利用具有重要环保和经济意义。

废活性氧化铝主要成分是γ-Al₂O₃，含量大约为90％左右，γ-Al₂O₃经高温煅烧会转化成α-Al₂O₃，是合成钛酸铝等特种耐火材料的好原料。由于γ-Al₂O₃具有活性，有利于堇青石的形成，提高钛酸铝的含量，降低合成温度，降低生产成本，本原料成本只有采用工业氧化铝为主原料的1/4；提高经济效益，其利润是常规方法的3倍左右。经检索，国内尚未有利用废活性氧化铝制备钛酸铝材料的报导。

发明内容

本发明目的是要提供一种利用废活性氧化铝制备的钛酸铝材料及其制备方法，不仅有利于废物利用，解决废活性氧化铝对环境的严重污染，而且生产的产品具有高附加值和无污染的优质耐火材料，节约生产成本，经济效益显著，具有推广应用价值。

本发明利用废活性氧化铝制备钛酸铝材料：原料配方主要由废活性氧化铝和二氧化钛组成；其制备方法为：以废活性氧化铝和二氧化钛为原料，将原料混合压制成型，经高温反应，反应产物经冷却，得到制备的钛酸铝材料。

本发明主要创新点和特色如下：

1)原料与技术创新：利用废活性氧化铝制备钛酸铝材料，具有生态环保技术和原料的创新，具有重大环保意义。

2)经检索，国内尚未有报导利用废活性氧化铝制备钛酸铝材料，该项目属国内外首家研究发明的技术。

3)废活性氧化铝主要晶相组成是γ-Al₂O₃，其活性高，能促进固相反应形成钛酸铝，使得合成堇青石的得率比使用工业氧化铝作为原料的高。

4)低生产成本：原料成本很低，本原料成本只有采用工业氧化铝为主原料的1/3，经济效益和社会效益十分显著，具有很强的市场竟争能力，投资见效快，投资无风险。

5)本研究采用废活性氧化铝作为主原料，它是双氧水生产过程已使用过并失效废弃的活性氧化铝，其主要晶相组成是γ-Al₂O₃，高温下会转化为α-Al₂O₃，其活性高，能促进固相反应形成钛酸铝，使得合成钛酸铝得率比使用工业氧化铝作为原料的高；而在成本上又比用工业氧化铝低得多。本发明将固体废弃物综合利用、变废为宝，具有重要的经济和环保意义。

具体实施方式

原料配方中废活性氧化铝为57-66wt％，二氧化钛为34-44wt％。原料配方中的化学组成Al₂O₃与TiO₂的质量比范围为1.00-1.50∶1。

废活性氧化铝：为双氧水生产过程已使用过并失效废弃的活性氧化铝，其主要晶相组成是γ-Al₂O₃，高温下会转化为α-Al₂O₃。