什么是硅酸鋁？

　　

　　硅酸鋁的天然礦物主要有高嶺土、膨潤土等。高嶺土屬于層狀硅酸鹽，化學式為AL2O3﹒SiO2﹒2H2O，一般為無色—白色的細小磷片狀結晶。粒徑0．5～2．0μm，高嶺土具有廣泛的用途，可用于陶瓷、造紙、橡膠、玻璃、日用化工、農業和工業等部門。

　　

　　膨潤土是指由蒙脫石為主的一種粘土礦，比一般粘土更能吸附水。蒙脫石是一種具有膨脹性能，層狀結構的含水硅鋁酸鹽礦物，一般含有少量的堿和堿土金屬。蒙脫石的晶胞由兩個硅氧四面體與一個硅氧八面體平行鏈組成。在每個晶狀構造層間能吸附和脫附水分子，隨著水分子含量增加，晶層間距自96A增大到4A。此外，晶層間對陽離子具有強烈的吸附交換性能，根據吸附陽離子的種類，可分為膨潤土和鈣基土。

　　

　　膨潤土經過有機改性處理后，稱為有機膨潤土，可作為涂料工業和鉆探打井泥漿的增稠劑。

　　

　　合成硅酸鋁主要有兩種形式，其一是硅鋁凝膠，包括含分子篩的硅鋁凝膠。而油柱成型的硅鋁微球膠最早見于1949年。硅鋁凝膠及含分子篩硅鋁凝膠主要用作石油煉制的催化裂化催化劑。催化裂化是一種主要深度加工方法，是生產航空汽油基礎組分和高級車用汽油的重要手段。

　　

　　另一種是沉淀硅酸鋁，實際上是沉淀硅鋁酸鈉，分子式可表為：Na2O·AL2O3·2．3～3．2SiO2·nH2O。1962年迪高沙（Degussa）公司將其首先投入市場，商品名稱為P820。

　　

　　沉淀硅酸鋁是一種白色顏料鈦白的“增量劑”，由于它的光學隔離作用，在白色涂料中用以代替10～25%的鈦白粉時，白色漆膜的遮蓋粒力不下降，且白度有所提高。因此，用于室內外水基乳膠漆以及各種溶劑型白色漆中。由于硅酸鋁的這種“增量劑”作用，在不影響涂膜質量情況下，涂料成本可大大下降。

　　

　　

　　微球硅酸鋁凝膠和含分子篩的微球硅酸鋁凝膠是三維空間網狀的連續結構。屬于多孔性物質，其性質與硅膠很相似，將在硅膠一節中詳細介紹。

　　

　　沉淀硅酸鋁屬于X-射線探知的無定型結構，其原級粒子大小約為35nμ，而次粒子直徑在0．1～1．0之間。其外觀為松散的白色粉末，比表面110m2/g，折射率1．46，白色強度（460nμ波長）為98%，相對白度95%，密度2．1。

　　

　　

　　一．微球硅酸鋁凝膠

　　

　　首先是硅酸鈉與硫酸反應生成硅酸,硅酸很不穩定,很快聚集成粒子變成溶膠,溶膠膠凝就變成水凝膠.

　　

　　Na2O·mSiO2+H2SO4=Na2SO4+mSiO2+H2O

　　

　　其中m為模數，一般在3，0～3，3之間。

　　

　　硅水凝膠生成后，加入硫酸鋁溶液，再用氨水中和，生成氫氧化鋁凝膠：

　　

　　AL2（SO4）3+6NH4OH=3（NH4）2SO4+2AL（OH）4

　　

　　工藝過程分為：

　　

　　1、原料準備首先將模數3．0～3．3的硅酸鈉用水稀釋至SiO2含量為124±2．5g/L，進入計量罐計量。將硫酸鋁用水溶解，稀釋至AL2O3含量90±2g/L，也進入計量罐計量。將濃硫酸稀釋至295±3g/L，進入計量罐計量。氨水稀釋至含NH3149--168g/L；備用。將含量為150g/L，ph6．0～8．0的分子篩漿料打入計量罐中。

　　

　　2、制備過程在生產低鋁分子篩微球時，應先向反應器中加入定量的水及分子篩漿料，再加入硅酸鈉溶液，攪拌均勻，然后加酸生成含有分子篩的硅水凝膠。在生產硅酸鋁微球時，則可將硅酸鈉溶液和水按比例同時加入反應器中，攪拌均勻，然后加酸生成水凝膠。生成的水凝膠（或含分子篩的硅水凝膠）經過老化后，再加入一定量的硫酸鋁溶液，最后加入氨水，使氫氧化鋁凝膠生成，并與硅水凝膠混合在一起，成為硅鋁水凝膠（或含有分子篩的硅鋁膠）。將此料漿放入中間緩沖罐，泵送至板框壓濾機中，濾餅打漿后，進行噴霧干燥（壓力式），干燥后的產品進行洗滌，洗后濾餅再用氣流干燥器干燥，干燥后成品，由一級旋風分離器收集，包裝。二級旋分離器回收物料再返回到流程中去。

　　

　　二．沉淀硅酸鋁（P820）的制造方法

　　

　　沉淀硅酸鋁是用硫酸鋁與硅酸鈉為原料，兩者反應后，生成沉淀硅酸鋁料漿，經老化、過濾、干燥、氣流粉碎得成品。工藝過程如土地13-2所示。

　　

　　選用無鐵硫酸鋁和硅酸鈉為原料，配制成一定濃度的溶液；將兩種料液各以一定流量，加入帶有攪拌，并事先加有水和某中添加劑的反應罐中，用蒸汽間接加熱，保持反應溫度恒定，通過調節原料液的流量，使系統維持在一定PH值下進行反應，然后經老化后進行過濾、洗滌、烘干、氣流粉碎得到合格的沉淀硅酸鋁產品。

　　

　　主要工藝條件：

　　

　　(1)原料液要求:硫酸鋁使用工業無鐵級,因鐵雜值直接影響產品的白度。硅酸鈉為工業級中性產品，模數在3.0～3.3。模數低時，消耗硫酸鋁太多，廢水中硅酸鈉含量增加，影響硅酸鋁的收率。

　　

　　(2)低液量為鋁硅原料液之總量的一半，以保證兩股液流在很稀的條件下反應，形成細的一次粒子，濃度太高，易產生凝膠。

　　

　　(3)添加劑是指堿金屬或堿土金屬的鹽類，堿金屬可分K、Na、Li等的氯化物或氫氧化物，其作用是減少在硅酸鹽溶液中存在于膠體二氧化硅上的有效電荷，避免凝膠生成。堿土金屬類可以是Ca、Mg、Ba等的氯化物，其作用是與硅酸鈉溶液反應，生成一種反應媒介質---細分散的堿土金屬硅酸鹽，在體系中作為沉淀核心（凝聚中心），可改善產品性能。應當注意，不管堿金屬或堿土金屬的鹽類，加入量要適當，過少，不起作用；太多，反而起副作用。

　　

　?。?）反應過程中應控制溫度、PH值，反應溫度一般在60℃左右最為合適；料漿的PH值一直維持在偏堿性下反應為佳。