活性氧化铝在吸附及催化领域的应用
活性氧化铝具有较大的比表面积、多种孔隙结构及孔径分布、丰富的表面性质,因此,在吸附剂、催化剂及催化剂载体方面有着广泛的用途。
吸附剂及催化剂
硬水铝石是铝的氧化物矿物,一般为白色、灰色、无色,含杂质时可呈红、褐等颜色。具有玻璃光泽,坚硬。硬水铝石矿石反浮选的新进展铝是地壳中丰富程度为第三的元素,是文明社会中常使用的金属元素之一。由于铝合金具有高度的耐腐蚀性和良好的机械强度/ 质量比,因此被广泛用作飞机、建筑物、机器部件、饮料罐和食品包装的主要结构材料。
叶蜡石则是一种三层铝硅酸盐,它是由四面体硅酸盐的两层之间夹层结构的一个八面体铝氢氧化物层组成,而且这种三层是由公共的氧原子共价结合而成,形成一个三层夹层结构,这些夹层结构则由相对弱的范德华力聚集在一起。伊利石具有与叶蜡石类似的晶体结构,也是一种三层硅酸盐。然而,在伊利石中,随着水对晶格氢氧化物取代程度的变化,Al3+类质同象取代了四面体硅酸盐的一些晶格Si4+ ,这些补偿离子通常是钾,它桥键连结了两个邻近的夹层结构,在这种情况下层间力为离子性质。磨矿时,硬水铝石沿结合弱的晶面破裂,破碎破坏了离子/ 共价的Al-O键,导致生成一个离子性质的不饱和残留键的表面。对于层结构的黏土矿物,破碎使粒子沿弱结合的基面裂开 [2]。
选择多磷酸盐作为有潜力的抑制剂是基于在硫化矿和氧化矿浮选中磷酸盐作为有效的分散剂和抑制剂的已知经验。光谱研究表明,磷酸根阴离子与暴露的表面金属离子的配合作用是金属硫化物和氧化物浮选中聚磷酸盐的主要抑制和分散机理。在硬水铝石和高岭石浮选的抑制研究中,发现用DDA作捕收剂浮选硬水铝石时,六偏磷酸钠( (NaPO3) 6 ,简称SHMP) 是有效的抑制剂。在不同的SHMP浓度下DDA浮选硬水铝石和高岭石的回收率与pH的关系,在所试验的全部pH范围内,连续提高SHMP的加入量便抑制了硬水铝石的回收。
虽然在硬水铝石矿石的反浮选中无机磷酸盐对抑制硬水铝石表现出某种程度的选择性,但高岭石的可浮性相则对较低,因此下一步的努力集中于聚合的有机抑制剂上。天然谷物淀粉作为硫化物和氧化物的抑制剂,尤其是在铁矿石和磷酸盐矿石的反浮选中,已进行了深入研究,因此可以预计,在其基本的D-葡萄糖结构单元中具有大量亲水的-OH基团的多糖大分子,可能是含有相当数量活性铝位置的硬水铝石良好的抑制剂,遗憾的是,未改性的淀粉仅对硬水铝石和高岭石浮选产生不大的抑制。通过考察羟肟酸盐与过渡金属的螯合性质认为,经改性的具有羟肟酸的淀粉可能为硬水铝石矿石反浮选时从黏土矿物中选择性抑制硬水铝石提供了机会
应用上述研究所得到的基础知识,使用中国河南省的硬水铝石试样进行了反浮选分离试验。给矿试样进行了分析,从一个铝硅比5.7 的给矿,反浮选产出精矿, 氧化铝回收率为86 % ,铝硅比为10.6 ,这种精矿适于作为拜耳法的原料。
在中国全国基础研究和开发计划的资金支持下,中国中南大学胡教授领导下的研究组成功地研究了硬水铝石矿石的反浮选工艺,分选指标达到了用阴离子捕收剂直接浮选硬水铝石的同等水平。