專利名稱：低溫焙燒氯離子型Mg-Al水滑石合成鎂鋁尖晶石的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用共沉淀方法合成水滑石、利用焙燒還原技術原位合成柱撐水滑石 以及以水滑石為前體低溫焙燒合成鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)粉體材料及其制備方法，屬于礦 物合成領域。
背景技術：
作為尖晶石家族的重要成員，鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)具有高熔點(2135°C )、高硬 度、良好的高溫強度、高抗熱震性能、耐腐蝕、耐磨損、絕緣性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點，廣 泛應用在冶金、化學、航天航空、原子能、軍事等領域。然而，自然界鎂鋁尖晶石蘊藏量較少， 無法滿足工業(yè)運用的需要，目前工業(yè)上應用的鎂鋁尖晶石大多采用固相反應法人工合成。 但傳統(tǒng)的固相反應合成方法需要在高達1450-1600°C以上的溫度才能完成。而且，采用MgO 和Al2O3合成的MgAl2O4的聚集再結晶能力弱，致密燒結比較困難。這不僅增加了尖晶石材料 的制備成本，也限制了其廣泛應用。為降低鎂鋁尖晶石合成反應的溫度，前人在改進MgAl2O4 的合成途徑方面開展了一系列研究。有關研究結果表明，結合機械化學活化作用、金屬醇鹽 冷凍干燥過程或溶膠-凝膠過程，可以在1200°C左右得到鎂鋁尖晶石相，但這些方法一般 需要特殊的設備才能實現(xiàn)且合成反應溫度仍然較高。近年來有關尖晶石制備合成方法的專 利報道不斷，歸納起來有如下幾個方面。第一在傳統(tǒng)固相反應合成方法的基礎之上，通過添加燒結助劑、粉體混合細磨 等方法促進致密燒結的高溫固相合成反應法和低溫固相合成反應法。前者包括申請?zhí)?為88106918. 3，公開號為1039792的中國專利，公開一種合成鎂鋁尖晶石的方法；申請?zhí)?為97194637. X，公開號為1218443的中國專利，公開了鋰錳氧化物尖晶石的制備方法；申 請?zhí)枮?2112736. 7，公開號為1086799的中國專利，公開一種合成鎂鋁尖晶石的方法；申 請?zhí)枮?1115504. 3，公開號為1382665的中國專利，公開了合成鎂鋁尖晶石及其制備方 法；申請?zhí)枮?1128142. 1，公開號為1403404的中國專利，公開一種鉻鎂尖晶石的制作方 法；申請?zhí)枮?1138362. 3，公開號為1428312的中國專利，公開一種鎂鋁尖晶石/ 二硼化鈦 復合材料的制造方法；申請?zhí)枮?1133632. 3，公開號為1417159的中國專利，公開一種鎂 鋁尖晶石\氮化鈦復合材料的制造方法等，后者包括申請?zhí)枮?00810242601. 8，公開號為 101445261的中國專利，公開一種鎂鋁尖晶石粉體的環(huán)境友好低溫固相合成方法；申請?zhí)?為200510019268.0，公開號為1762896的中國專利，公開一種合成錳鋁尖晶石及其制備方 法等。第二 沉淀法，包括申請?zhí)枮?00910022765. 4，公開號為101565194的中國專利，
公開一種超細介孔鎂鋁尖晶石的制備方法。第三溶膠凝膠法，包括申請?zhí)枮?5117836. 9，公開號為1127734的中國專利，公
開一種透明多晶尖晶石的制備方法。第四噴霧熱解法，包括申請?zhí)枮?9104189. 5，公開號為1230796的中國專利，公
開了尖晶石型鋰錳復合氧化物的制造方法。
第五燃燒合成方法，包括申請?zhí)枮?00410000054. 4，公開號為1556031的中國 專利，公開一種NiAl2O4尖晶石粉體的燃燒合成方法。上述尖晶石的合成制備方法對探索低溫條件下合成鎂鋁尖晶石具有重要借鑒價 值，從礦物合成反應的機理和本質分析，降低合成反應溫度、提高反應效率的關鍵是提高反 應物的反應活性、改善反應物之間的高度分散混合和接觸關系。如果能實現(xiàn)反應物之間在 分子水平的分散和接觸，對于降低合成反應溫度、提高反應物及其產物的活性及反應效率、 控制產物的結構特征等都具有十分重要的意義。鑒于上述原因，本發(fā)明提出了以陰離子粘 土礦物為前體的原位合成方法，因為受晶格定位效應的制約作用，所以可以實現(xiàn)反應物金 屬離子的高度分散和在分子水平的接觸，為溫和條件下合成鎂鋁尖晶石創(chuàng)造了良好的條 件。本發(fā)明以氯化鎂、氯化鋁、氯化鈉為原料，NaOH為沉淀劑，在低溫條件下，采用共沉淀法 制備了 Mg-Al水滑石并以其為前體通過焙燒合成了鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)粉體。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種尖晶石結構化合物材料及其制備方法，從利用共沉淀 方法合成水滑石、利用焙燒還原技術原位合成柱撐水滑石以及以水滑石為前體低溫焙燒合 成鎂鋁尖晶石粉體出發(fā)，在制備MgAl2O4粉體過程中通過改變鎂鋁離子比例、增加重構次 數(shù)、延長焙燒保溫時間和提高焙燒溫度等來優(yōu)化MgAl2O4相的結晶度并減少生成產物中雜
質含量。具體步驟為(1)首先將分析純原料MgCl2 · 6H20、AlCl3 · 6H20、NaOH和NaCl按摩爾比例配 成 η(MgCl2 · 6Η20) η(AlCl3 · 6Η20) = 1 4 4 1 配制 300 900ml 混合鹽溶液、 η (NaOH) [n (MgCl2 · 6H20)+n (AlCl3 · 6H20) ] = 1 1 4 1 配制 IOOOmlNaOH 溶液、 η (NaCl) η (NaOH) =1 1 1 4 配制 300ml NaCl 溶液;(2)利用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，在50 85°C并通入氮氣的條件下，向三口 燒瓶中邊攪拌邊滴入步驟(1)制得的混合鹽溶液和NaOH溶液，控制反應溶液體系的PH值 在8 11，直至把混合鹽溶液滴定完，終點PH值控制在10 11 ；晶化反應12 24h后， 靜置冷卻，抽濾，洗滌，在70°C或75°C條件下，真空干燥后冷卻研磨成細粉，即得氯離子型 Mg-Al水滑石粉體；(3)以步驟(2)所制產物為前體，在450 1200°C焙燒溫度和2 1 保溫時間 下焙燒，即得含有MgAl2O4相化合物粉體；(4)以步驟(3)所制焙燒產物為原料，稱取焙燒產物和NaCl，按摩爾比 η (Al3+) η (CD = 1 1 1 3配成焙燒產物與NaCl的混合溶液，在50 85°C并通入 氮氣的條件下，在三口燒瓶中攪拌反應晶化20 24h后靜置冷卻、抽濾、洗滌、在70 75°C 條件下，真空干燥后冷卻研磨成細粉。上述低溫焙燒條件下合成的鎂鋁尖晶石相在最終焙燒產物組成上為包含了雜質 的MgAl2O4相組成。本發(fā)明利用共沉淀方法合成水滑石、利用焙燒還原技術原位合成柱撐水滑石為 焙燒前體，低溫焙燒合成了鎂鋁尖晶石粉體，通過改變鎂鋁離子比例、增加重構次數(shù)、延長 焙燒保溫時間和提高焙燒溫度，成功地將其燒結溫度降至450 1050°C范圍內，同時優(yōu)化MgAl2O4相的結晶度并減少生成產物中雜質含量。這種低溫焙燒條件下合成的鎂鋁尖晶石 相的制備工藝均比較簡單，制備成本也比較低，對進一步優(yōu)化低溫條件下焙燒合成尖晶石 及應用到工業(yè)化生產上的探索具有重大價值。


圖1為本發(fā)明在鎂鋁離子比例分別為1 1.5、1 1,1.5 1 (其他反應條件不 變)條件下晶化24h后氯離子型鎂鋁水滑石的X射線衍射圖。圖2為本發(fā)明以鎂鋁離子比例分別為1 1.5、1 1,1.5 1條件共沉淀法合成 水滑石為前體第一次在450°C下保溫2h的焙燒產物的XRD圖譜圖3為本發(fā)明以鎂鋁離子比例分別為1 1.5、1 1,1.5 1條件共沉淀法合成 水滑石為前體第一次第一次在950°C下保溫2h的焙燒產物的XRD圖譜。圖4為本發(fā)明以鎂鋁離子比例為1 1條件共沉淀法合成水滑石為前體在650°C、 保溫時間為2h的條件下重構0次、2次和4次后焙燒產物的XRD圖譜。圖5為本發(fā)明以鎂鋁離子比例為1 1.5條件共沉淀法合成水滑石為前體在 850°C、保溫時間為2h的條件下重構0次、2次和4次后焙燒產物的XRD譜圖。圖6為本發(fā)明以鎂鋁離子比例為1 1.5條件共沉淀法合成水滑石為前體第一次 在不同溫度下焙燒后產物的XRD衍射圖譜，▲ -MgO雜質峰。圖7為本發(fā)明以鎂鋁離子比例為1 1條件共沉淀法合成水滑石為前體第一次在 不同溫度下焙燒后產物的XRD衍射圖譜，▲ -MgO雜質峰。圖8為本發(fā)明以鎂鋁離子比例為1 1條件共沉淀法合成水滑石為前體(650°C焙 燒)在不同焙燒保溫時間下得到產物的XRD衍射圖譜，▲ -MgO雜質峰。圖9為本發(fā)明以鎂鋁離子比例為1:1.5條件共沉淀法合成水滑石為前體(650°C 焙燒)在不同焙燒保溫時間下得到產物的XRD衍射圖譜，▲ -MgO雜質峰。圖10為本發(fā)明以鎂鋁離子比例為1 1.5條件共沉淀法合成水滑石為前體 (850°C焙燒)在不同焙燒保溫時間下得到產物的XRD衍射圖譜，▲ -MgO雜質峰。圖11為本發(fā)明在鎂鋁離子比例分別為1 1.5(a圖)、1 l(b圖)、1.5 1 (c 圖)(其他反應條件不變)條件下晶化24h后氯離子型鎂鋁水滑石的掃描電鏡圖。圖12為本發(fā)明以鎂鋁離子比例分別為1 1.5(a圖)、1 l(b圖)、1.5 1 (c 圖)條件共沉淀合成水滑石為前體在焙燒溫度為850°C、焙燒保溫時間為2h條件下的焙燒 產物的掃描電鏡圖。圖13為本發(fā)明以鎂鋁離子比例分別為1 1.5(a圖)、1 l(b圖)、1.5 1 (c 圖)條件共沉淀合成水滑石為前體(1050°C焙燒)焙燒產物的掃描電鏡圖、d圖為鎂鋁離子 比例為1 1.5條件共沉淀合成水滑石為前體(1200°C焙燒)焙燒產物的掃描電鏡圖。
具體實施例方式實施例1 (1)首先將 96. 0% 以上的分析純原料 MgCl2 · 6H20、AlCl3 · 6H20、NaOH 禾Π NaCl 按摩爾比 n(MgCl2 · 6Η20) η(AlCl3 · 6Η20) = 1 1· 5、1 1 和 1· 5 1 各分別配制 300ml 的混合鹽溶液、η (NaOH) [n (MgCl2 · 6H20)+n (AlCl3 · 6Η20) ] = 3 1 配制 1000mlNaOH(0. 75mol/L)的溶液、η (NaCl) η (NaOH) = 1 2 配制 300mlNaCl (1. 25mol/L)的溶 液。(2)利用DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，在65°C并通入氮氣的條件下，向 三口燒瓶中邊攪拌邊滴入步驟(1)制得的混合鹽溶液和NaOH溶液，控制反應溶液體系的PH 值在9. 7 士0. 25范圍之內，直至把混合鹽溶液滴定完，終點PH值控制在10. 00。晶化反應 24h后，靜置冷卻，抽濾，洗滌，75°C真空干燥24h后冷卻研磨成細粉，即得氯離子型Mg-Al水 滑石粉體。(3)以上述所制備的水滑石粉體為前體，在650°C焙燒溫度和他保溫時間下焙燒， 即得含有MgAl2O4相化合物粉體。(4)以焙燒后的化合物粉體為原料，稱取Mg0.667A10. 3330l 167和NaCl，按摩爾比 η (Al3+) η (CD = 1 2 配成 ％0.667A10.3330L167 (1. 16mol/L)禾Π NaCl (1. ^mol/L)混合溶 液，在65°C并通入氮氣的條件下，在三口燒瓶中攪拌反應晶化20h后靜置冷卻、抽濾、洗滌、 75°C真空干燥24h后即得重構樣品。從該XRD圖譜可以看出三個不同鎂鋁離子比例合成的水滑石的XRD基線低且平 穩(wěn)，峰形尖而窄，雜峰較少，說明其結晶度較好，品相單一；鎂鋁離子比例越高，峰形強度越 高(見圖1)；從圖11中SEM圖可以看出三個不同鎂鋁離子比例條件下合成的水滑石顆粒 細小，尺寸大小在1. 5 8. 8微米之間，顆粒形狀不規(guī)則。實施例2 (1)首先將 96. 0% 以上的分析純原料 MgCl2 · 6H20、AlCl3 · 6H20、NaOH 禾Π NaCl 按摩爾比 n(MgCl2 · 6Η20) η(AlCl3 · 6Η20) = 1 1· 5、1 1 和 1· 5 1 各分別配制 300ml 的混合鹽溶液、η (NaOH) [n (MgCl2 · 6H20)+n (AlCl3 · 6Η20) ] = 3 1 配制 1000ml NaOH(0. 75mol/L)的溶液、η (NaCl) η (NaOH) =1 2 配制 300mlNaCl (1. 25mol/L)的溶 液。(2)利用DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，在65°C并通入氮氣的條件下，向 三口燒瓶中邊攪拌邊滴入步驟(1)制得的混合鹽溶液和NaOH溶液，控制反應溶液體系的PH 值在9. 7 士0. 25范圍之內，直至把混合鹽溶液滴定完，終點PH值控制在10. 00。晶化反應 24h后，靜置冷卻，抽濾，洗滌，75°C真空干燥24h后冷卻研磨成細粉，即得氯離子型Mg-Al水 滑石粉體。(3)以步驟(2)所制產物為前體，分別在450°C、850°C、95(rC、105(rC和1200°C下 焙燒保溫2h，即得含有MgAl2O4相化合物粉體。(4)以焙燒后的化合物粉體為原料，稱取Mg0.667A10. 3330l 167和NaCl，按摩爾比 η (Al3+) η (CD = 1 2 配成 ％0.667A10.3330L167 (1. 16mol/L)禾Π NaCl (1. ^mol/L)混合溶 液，在65°C并通入氮氣的條件下，在三口燒瓶中攪拌反應晶化20h后靜置冷卻、抽濾、洗滌、 75°C真空干燥24h后即得重構樣品。從該XRD圖譜(見圖2)可以看出產物在2 θ = 36. 99°、44. 53°和65. 15°出 現(xiàn)了衍射峰，分別對應于MgAl2O4的(311)、(400)和040)晶面衍射，表明450°C焙燒、鎂 鋁比率分別為1 1.5、1 1、保溫池條件下能夠得到MgAl2O4相，但此條件下得到的產 物的衍射峰，峰型寬化，峰的強度低，產物的結晶度低并且有MgO雜質生成(如圖2中▲所 示)；從該(如圖3)XRD圖譜可以看出產物在2 θ =19.00° ,31. 31° ,36. 87° ,44. 59°、55.58° ,59. 44° 和 65. 20° 出現(xiàn)了衍射峰，分別對應于 MgAl2O4 的(111)、(220)、(311)、 (400)、(422)、(511)和(440)晶面衍射，表明950°C焙燒、鎂鋁比率分別為1 1.5,1 1、 1.5 1以及保溫2h條件下得到MgAl2O4相，在此條件下得到的產物的衍射峰，峰型尖銳， 峰的強度高，產物的結晶度好且有MgO雜質生成(如圖3中▲所示)；從圖12的SEM圖可 以看出，所得到的鎂鋁尖晶石粉末具有明顯的不規(guī)則空間結構，粉體顆粒細小，尺寸大小在 3. 0 13. 6微米之間，Mg/Al = 1 1. 5,1. 5 1樣品的空間結構相對Mg/Al = 1 1比 例空間結構更規(guī)則，呈空間六面體結構；從圖13的SEM圖可以看出，所得到的鎂鋁尖晶石 粉末具有明顯的不規(guī)則形貌，粉體顆粒細小，尺寸大小在3.0 8.4微米之間。Mg/Al = 1 1.5、焙燒溫度為1200°C、保溫時間為2h樣品的空間結構相對于Mg/Al = 1 1. 5、焙 燒溫度為1050°C、保溫時間為2h的焙燒樣品的空間結構更規(guī)則，呈近似立方體或類球狀。實施例3 (1)首先將 96. 0% 以上的分析純原料 MgCl2 · 6H20、AlCl3 · 6H20、NaOH 和 NaCl 按 摩爾比 η (MgCl2 ·6Η20) η (AlCl3 ·6Η20) =1 1 和 1 1. 5 各分別配制 300ml 的混合鹽 溶液、η (NaOH) [n (MgCl2 · 6H20)+n (AlCl3 · 6Η20) ] = 3 1 配制 1000ml NaOH (0. 75mol/ L)的溶液、η (NaCl) η (NaOH) = 1 2 配制 300mlNaCl (1. 25mol/L)的溶液。(2)利用DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，在65°C并通入氮氣的條件下，向 三口燒瓶中邊攪拌邊滴入步驟(1)制得的混合鹽溶液和NaOH溶液，控制反應溶液體系的PH 值在9. 7 士 0. 25范圍之內，直至把混合鹽溶液滴定完，終點PH值控制在10. 00。晶化反應 24h后，靜置冷卻，抽濾，洗滌，75°C真空干燥24h后冷卻研磨成細粉，即得氯離子型Mg-Al水 滑石粉體。(3)分別以上述鎂鋁離子比例為1 1條件共沉淀合成水滑石為前體，在650°C、 焙燒保溫時間為2h的條件下進行焙燒，即得焙燒產物的化合物粉體；以上述鎂鋁離子比例 為1 1.5條件共沉淀合成水滑石為前體，在850°C、焙燒保溫時間為2h的條件下進行焙 燒，即得焙燒產物的化合物粉體。(4)分別以焙燒后的化合物粉體為原料，稱取Mga 667A10. 3330l 167和NaCl，按摩爾比 η (Al3+) η (CD = 1 2 配成 Mga 667Al0.3330L167 (1. 16mol/L)禾Π NaCl (1. 28mol/L)混合溶 液，在65°C并通入氮氣的條件下，在三口燒瓶中攪拌反應晶化20h后靜置冷卻、抽濾、洗滌、 75°C真空干燥24h后即得各自重構樣品，兩種溫度下的焙燒產物的反復重構的次數(shù)都為重 構0次、2次和4次。從相應XRD圖譜都可以看出，重構次數(shù)，對焙燒產物和雜質的結晶度會產生明顯 的影響。從圖4可以看出，隨著重構次數(shù)的增加，焙燒產物的衍射峰變得更尖銳，峰型更好， 產物的結晶度更高。圖5焙燒產物表現(xiàn)出與圖4較相似的變化規(guī)律，衍射峰變得更尖銳，峰 型更好，產物的結晶度更高同時MgO(如圖4、5中▲所示)的衍射峰漸漸變弱。實施例4 (1)首先將 96. 0% 以上的分析純原料 MgCl2 · 6H20、AlCl3 · 6H20、NaOH 和 NaCl 按 摩爾比 η (MgCl2 ·6Η20) η (AlCl3 ·6Η20) =1 1· 5 和 1 1 各分別配制 300ml 的混合鹽 溶液、η (NaOH) [n (MgCl2 · 6H20)+n (AlCl3 · 6Η20) ] = 3 1 配制 1000ml NaOH (0. 75mol/ L)的溶液、η (NaCl) η (NaOH) = 1 2 配制 300mlNaCl (1. 25mol/L)的溶液。(2)利用DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，在65°C并通入氮氣的條件下，向三口燒瓶中邊攪拌邊滴入步驟(1)制得的混合鹽溶液和NaOH溶液，控制反應溶液體系的PH 值在9. 7 士0. 25范圍之內，直至把混合鹽溶液滴定完，終點PH值控制在10. 00。晶化反應 24h后，靜置冷卻，抽濾，洗滌，75°C真空干燥24h后冷卻研磨成細粉，即得氯離子型Mg-Al水 滑石粉體。C3)將上述鎂鋁離子比例為1 1.5條件共沉淀合成水滑石分成若干份并以其為 前體，分別在450°C、650°C、85(rC和1050°C下焙燒保溫2h，即得含有相應溫度下的化合物 粉體；上述鎂鋁離子比例為1 1條件共沉淀合成水滑石分成若干份并以其為前體，分別在 450°C、650°C、850°C、95(rC和1050°C下焙燒保溫2h，即得含有相應溫度下的化合物粉體。(4)以焙燒后的化合物粉體為原料，稱取M^lfi67Ala 333Ou67和NaCl，按摩爾比 η (Al3+) η (CD = 1 2 配成 ％0.667A10.3330L167 (1. 16mol/L)禾Π NaCl (1. ^mol/L)混合溶 液，在65°C并通入氮氣的條件下，在三口燒瓶中攪拌反應晶化20h后靜置冷卻、抽濾、洗滌、 75°C真空干燥24h后即得重構樣品。圖6和圖7的XRD圖譜都可以看出，MgAl2O4相的結晶度與焙燒溫度有很大關系。隨 著焙燒溫度的提高，MgAl2O4衍射峰的峰形不斷細化尖銳，其強度也不斷增強，表明MgAl2O4 相的晶體結晶趨于完善，結晶度增強，同時也出現(xiàn)了 MgO雜質的衍射峰峰(如圖6、7中▲所 示)，其峰形強度又不斷增強的趨勢，但與MgAl2O4相的峰形相比其強度依然很弱，因此適當 提高水滑石前體的焙燒溫度，更有利于提高鎂鋁尖晶石相的生成，富MgO的摻雜對鎂鋁尖 晶石的生成是有利的。實施例5 (1)首先將 96. 0% 以上的分析純原料 MgCl2 ·6Η20,AlCl3 ·6Η20、Νβ0Η 和 NaCl 按摩 爾比 n(MgCl2 ·6Η20) η(AlCl3 ·6Η20) = 1 1. 5,1 1 和 1. 5 1 各分別配制 300ml 的混 合鹽溶液、n(NaOH) [n(MgCl2 ·6Η20)+n(AlCl3 ·6Η20) ] = 3 1 配制 IOOOmlNaOH(0· 75mol/ L)的溶液、η (NaCl) η (NaOH) = 1 2 配制 300mlNaCl (1. 25mol/L)的溶液。(2)利用DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，在65°C并通入氮氣的條件下，向 三口燒瓶中邊攪拌邊滴入步驟(1)制得的混合鹽溶液和NaOH溶液，控制反應溶液體系的PH 值在9. 7 士0. 25范圍之內，直至把混合鹽溶液滴定完，終點PH值控制在10. 00。晶化反應 24h后，靜置冷卻，抽濾，洗滌，75°C真空干燥24h后冷卻研磨成細粉，即得氯離子型Mg-Al水 滑石粉體。(3)以上述鎂鋁離子比例為1 1條件共沉淀合成水滑石前體，在焙燒溫度為 650°C、焙燒保溫池時間條件下進行焙燒，即得含有MgAl2O4相化合物粉體；以上述鎂鋁離子 比例為1 1.5條件共沉淀合成水滑石前體，在焙燒溫度為650°C、焙燒保溫池時間條件 下進行焙燒，即得含有MgAl2O4相化合物粉體；以上述鎂鋁離子比例為1:1.5條件共沉淀 合成水滑石前體，在焙燒溫度為850°C、焙燒保溫池時間條件下進行焙燒，即得含有MgAl2O4 相化合物粉體。(4)以焙燒后的化合物粉體為原料，稱取M^lfi67Ala 333Ou67和NaCl，按摩爾比 η (Al3+) η (CD = 1 2 配成 ％0.667A10.3330L167 (1. 16mol/L)禾Π NaCl (1. ^mol/L)混合溶 液，在65°C并通入氮氣的條件下，在三口燒瓶中攪拌反應晶化20h后靜置冷卻、抽濾、洗滌、 75°C真空干燥24h后即得重構樣品。(5)采用“低溫焙燒-插層重構-再低溫焙燒”工藝，將上述第三步驟的各自焙燒產物進行第四次插層重構后，將各自的重構產物分成三份在各自的焙燒溫度條件下進行焙 燒保溫時間分別為2h、6h和IOh的第五次焙燒。在圖8、圖9和圖10的圖譜中可以觀察得出，水滑石前體經(jīng)過多次“低溫焙燒-插 層重構_再低溫焙燒”處理后，延長第五次插層重構產物保溫時間，其得到的圖譜的衍射峰 的峰型，峰的強度和寬化程度基本一致，說明前軀體在保溫2h后基本上已經(jīng)反應完全，延 長保溫時間對鎂鋁尖晶石的生成不會產生影響，因此共沉淀前軀體焙燒的最佳保溫時間為 ^ 2h。需要指出的是，按照本發(fā)明的技術方案，上述實施例還可以舉出許多，根據(jù)申請人 大量的實驗結果證明，在本發(fā)明的權利要求書所提出的范圍，均可以達到本發(fā)明的目的。
權利要求
1. 一種合成鎂鋁尖晶石的方法，其特征在于具體步驟為(1)首先將分析純原料MgCl2· 6H20、AlCl3 · 6H20、NaOH和NaCl按摩爾比例配成 η (MgCl2 ·6Η20) η (AlCl3 ·6Η20) = 1 4 4 1 配制 300 900ml 混合鹽溶液、η (NaOH) [n (MgCl2 ·6Η20) +η (AlCl3 ·6Η20) ] = 1 1 4 1 配制 IOOOmlNaOH溶液、η (NaCl) η (NaOH) =1 1 1 4 配制 300ml NaCl 溶液；(2)利用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，在50 85°C并通入氮氣的條件下，向三口燒瓶 中邊攪拌邊滴入步驟(1)制得的混合鹽溶液和NaOH溶液，控制反應溶液體系的PH值在8 11，直至把混合鹽溶液滴定完，終點PH值控制在10 11 ；晶化反應12 24h后，靜置冷卻， 抽濾，洗滌，在70°C或75°C條件下，真空干燥后冷卻研磨成細粉，即得氯離子型Mg-Al水滑 石粉體；(3)以步驟(2)所制產物為前體，在450 1200°C焙燒溫度和2 1 保溫時間下焙 燒，即得含有MgAl2O4相化合物粉體；(4)以步驟(3)所制焙燒產物為原料，稱取焙燒產物和NaCl，按摩爾比 η (Al3+) η (CD = 1 1 1 3配成焙燒產物與NaCl的混合溶液，在50 85°C并通入 氮氣的條件下，在三口燒瓶中攪拌反應晶化20 24h后靜置冷卻、抽濾、洗滌、在70 75°C 條件下，真空干燥后冷卻研磨成細粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了低溫焙燒氯離子型Mg-Al水滑石合成鎂鋁尖晶石的方法。原料由氯化鎂、氯化鋁為混合鹽溶液，氯化鈉溶液為底液，氫氧化鈉溶液為沉淀劑，通過雙滴定共沉淀法合成水滑石為焙燒前體或利用焙燒還原技術原位合成柱撐水滑石為焙燒前體。在制備MgAl2O4粉體過程中通過改變鎂鋁離子比例、增加重構次數(shù)、延長焙燒保溫時間和提高焙燒溫度等來優(yōu)化MgAl2O4相的結晶度并減少生成產物中雜質含量。本發(fā)明制備工藝簡單，制備成本低，對進一步優(yōu)化低溫條件下焙燒合成尖晶石及應用到工業(yè)化生產上的探索具有重大價值。
文檔編號C01F7/02GK102139902SQ201110024740
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權日2011年1月20日
發(fā)明者劉芳, 朱文鳳, 王林江, 王銀波 申請人:桂林理工大學