活性氧化鋁作為吸附劑的主要的工業(yè)應(yīng)用包括氣體干燥、液體干燥、水質(zhì)凈化、石油工業(yè)的選擇吸附以及色層分離工藝等。
由于活性氧化鋁對水有較強的親和力,因此在氣體干燥中得到了廣泛應(yīng)用。能夠用活性氧化鋁干燥的氣體主要有:乙炔、裂解氣、焦爐氣、氫氣、氧氣、空氣、乙烷、氯化氫、丙烷、氨氣、乙烯、硫化氫、丙烯、氬氣、甲烷、二氧化硫、二氧化碳、天然氣、氦氣、氮氣、氯氣等。由于活性氧化鋁吸附水時放出大量的熱,因此,應(yīng)用時要綜合干燥能力、干燥速度、換熱及再生方式等進行設(shè)計。
在水質(zhì)凈化方面,活性氧化鋁除主要用于去除飲水中的氟化物外,對工業(yè)污水顏色及氣味的消除也很有效果。此外,活性氧化鋁在碳水化合物的回收和選擇性吸附及動力系統(tǒng)油的養(yǎng)護中也有普遍應(yīng)用。
中國已知的鋁土礦儲量約為23億t ,居世界第五位。與其他加工鋁土礦的國家不同,中國鋁土礦礦石98 %以上有硬水鋁石存在的特點,含有約80 %的硬水鋁石。中國鋁土礦中的脈石礦物主要是高嶺石、葉蠟石和伊利石,其余是少量的鈦和鐵雜質(zhì)。這些脈石礦物經(jīng)常以細粒浸染的包體形式存在。中國硬水鋁石礦石一個不理想的特點是低鋁硅比,典型的范圍為4~6 。
葉蠟石則是一種三層鋁硅酸鹽,它是由四面體硅酸鹽的兩層之間夾層結(jié)構(gòu)的一個八面體鋁氫氧化物層組成,而且這種三層是由公共的氧原子共價結(jié)合而成,形成一個三層夾層結(jié)構(gòu),這些夾層結(jié)構(gòu)則由相對弱的范德華力聚集在一起。伊利石具有與葉蠟石類似的晶體結(jié)構(gòu),也是一種三層硅酸鹽。然而,在伊利石中,隨著水對晶格氫氧化物取代程度的變化,Al3+類質(zhì)同象取代了四面體硅酸鹽的一些晶格Si4+ ,這些補償離子通常是鉀,它橋鍵連結(jié)了兩個鄰近的夾層結(jié)構(gòu),在這種情況下層間力為離子性質(zhì)。磨礦時,硬水鋁石沿結(jié)合弱的晶面破裂,破碎破壞了離子/ 共價的Al-O鍵,導致生成一個離子性質(zhì)的不飽和殘留鍵的表面。對于層結(jié)構(gòu)的黏土礦物,破碎使粒子沿弱結(jié)合的基面裂開 [2]。
由于硬水鋁石與鋁硅酸鹽黏土礦物在表面破裂鍵方面存在明顯差別,因此,細磨的礦物粒子呈現(xiàn)明顯不同的表面電荷特性,它可以相應(yīng)的等電點(iep)加以表征。對硬水鋁石而言,得到的典型iep為pH6.4 ,此數(shù)值大大高嶺石、伊利石和葉蠟石各自的3.6 、2.8 和2.4 的iep 值。這三種鋁硅酸鹽黏土礦物的Zeta電位隨pH的變化呈現(xiàn)類似規(guī)律。
一般而言,硬水鋁石比鋁硅酸鹽黏土礦物硬度大得多。在同時碎磨時,黏土礦物先于硬水鋁石破裂,因此,黏土礦物在相對短的磨礦期后就已解離,有利于從硬水鋁石中反浮選這些黏土礦物。未浮出的礦漿流中粗粒級的硬水鋁石有利于過濾和降低濾餅的水分含量,此外,粗磨還使細磨中常有的機械夾帶和礦泥覆蓋減到小。在反浮選中,只有不到總給礦量20%的次要黏土礦物被浮出,因此所需的捕收劑用量比正浮選工藝低,此外,在反浮選中不需要起泡劑,因為陽離子捕收劑具有起泡能力,這樣就簡化了工藝控制。更重要的是,從反浮選中獲得的硬水鋁石精礦不含有機捕收劑和起泡劑,因此消除了在隨后的拜耳法工藝中除去有機物這種不希望的措施