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随着现代工业生产的进一步发展以及优良铝矿产资源越来越短缺。铝废品的回收再利用越来越引起人们高度重视。特别是以氧化铝为基体的催化剂用量占固体催化剂的59%以上,而从其废催化剂中回收氧化铝目前还没有引起人们的足够重视,使其铝资源浪费现象严重。所以研究开发回收废催化剂中的铝及氧化铝是非常有价值的。本课题针对这一问题,研究了由废氧化铝基催化剂制备硫酸铝铵及超细氧化铝工艺方法及基础理论。得到了如下结果: 1.根据热力学原理和德拜—休格尔(Debye-Huckel)极限公式计算了同时含有Fe3+、Al3+、Cl-、SO42-、H+离子的溶液中引入NH4+离子,生成硫酸盐和硫酸复盐的标准自由能。结果表明:AlNH4(SO4)2,FeNH4(SO4)2,NH4Cl均具备热力学生成条件。但FeNH4(SO4)2、KAl(SO4)2和NH4Cl的溶解度远高于AlNH4(SO4)2,溶液中Fe3+、K+的含量较低时,对硫酸铝铵和产品质量的影响较小。 2.硫酸铝铵的溶解度随硫酸铝溶液中所加入氨水、硫酸铵、氯化铵量和溶液的酸度增加而降低,而且在硫酸体系中的溶解度低于在盐酸体系中的溶解度。在此基础上得出的优化工艺条件为:pH=2.0,沉淀时间1h,室温和溶液中多余的NH4+浓度在0.4mol·L-1左右。此条件下,硫酸铝铵的产率因同离子效应能达到97%,所到的硫酸铝铵产品产量和纯度均达到了工业级硫酸铝铵的标准。 3.硫酸铝铵矾的脱水温度为108.5℃;硫酸铝铵脱铵温度为461℃;硫酸铝脱硫温度为736.5℃。并确定硫酸铝铵是分三个阶段脱水的。动力学研究得到了脱水表观活化能为EⅠ=26.08KJ·mol-1,反应级数nⅠ=1;分解脱铵的表观活化能为EⅡ=149.32KJ·mol-1,反应级数为nⅡ=1;托硫反应表观活化能EⅢ=740.065 KJ·mol-1,反应级数为nⅢ=1。结果表明:硫酸铝铵的脱水、铵解、硫解过程均是一级吸热反应,但脱硫反应所需的外界能量远高于脱水和脱氨。根据TG-DTA与XRD分析,确定的硫酸铝铵热分解条件为:脱水时间为1小时、脱铵时间为1小时、脱硫时间为3h,升温至875~900℃,恒温6h。此条件下焙解产物为γ-Al2O3,晶体颗粒形貌呈球形,晶体颗粒直径大约为18.5nm。 4.根据硫酸铝铵的条件实验,结合工厂的实际情况,设计以氧化铝基铂催化剂提取铂后的硫酸铝溶液为原料,按每天处理57M3氧化铝基铂催化剂提取铂后的硫酸铝溶液的生产规模,提出了铝铵矾(硫酸铝铵)的生产工艺方案,采用补加氨水中和余酸制备硫酸铝铵的工艺方法,为工厂设计出最优的生产操作方法与工艺技术条件。