一种利用高硅含铝物料制备勃姆石的方法

摘要

本发明属于无机材料制备技术领域，具体公开了一种勃姆石的制备方法，包括下述步骤：步骤1)：将包含高硅含铝物料、石灰、MOH的浆料进行水热处理，固液分离得到含铝碱液；所述的M为碱金属元素；控制含铝碱液中的MOH的浓度为5～30g/L；M/Al摩尔比为1～5；步骤2)：将含铝碱液升温至60～160℃，向溶液中鼓入含CO2的气体，当溶液的pH下降至9.8～11.0停止通入CO2，反应结束后，固液分离，得到勃姆石。本发明可以采用低品质的铝原料高选择性地浸出氧化铝并制得勃姆石。

权利要求

1.一种利用高硅含铝物料制备勃姆石的方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1)：

将包含高硅含铝物料、石灰、MOH的浆料进行水热处理，固液分离得含铝碱液；所述MOH中的M为碱金属元素；所述高硅含铝物料包括粉煤灰、煤矸石、赤泥、铝土矿、黏土、尾矿中的至少一种；料浆中添加的MOH不低于理论反应量；

控制含铝碱液中的MOH的浓度为5～30g/L；M/Al摩尔比为1～5；

步骤2)：

将含铝碱液升温后，向溶液中鼓入含CO2的气体，进行成核反应，当溶液的pH下降至9.8～11.0停止通入CO2，反应结束后，固液分离，得到勃姆石；

成核反应分为常压成核反应或者水热成核反应；

常压成核反应中，成核反应的温度为85～95℃，合成得到纺锤型勃姆石；成核反应的温度为60～70℃，得到片层结构的勃姆石；

水热成核反应的温度为105℃～160℃，合成得到纤维型勃姆石。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的高硅含铝物料中，Al2O3含量为10～

50％、SiO2含量为20～80％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的浆料中，CaO/SiO2摩尔比为0.5～

1.0。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，料浆中的MOH的浓度为反应终点的MOH浓度的1～2倍。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，水热过程中，料浆中的液固比为5～20mL/g。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，水热反应的温度为150～200℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，水热反应的时间为0.1～3h。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制含铝碱液的MOH浓度为10～20g/L。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制含铝碱液的MOH浓度为10～15g/L。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含铝碱液中，M/Al的摩尔比为1～

3.5。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含铝碱液中，M/Al的摩尔比为1～

1.5。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，常压成核反应在敞口反应设备或者耐压反应设备中进行；水热成核反应在耐压反应容器中进行。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：步骤2)中，水热成核反应的温度为120～

150℃。

14.根据权利要求1～13任一项所述的方法，其特征在于：反应终点的pH控制在9.8～

10.5。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：反应终点的pH控制在9.8～10。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的含CO2的气体为纯二氧化碳气体，或者为氮气、氧气、惰性气体中的至少一种和二氧化碳的混合气。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：含CO2的气体中，CO2的体积百分含量为50～100％。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：含CO2的气体的流速为0.5L/min～20L/min。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的成核反应时间为10～90min。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的成核反应时间为30～70min。

21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的成核反应时间为50～60min。

22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：合成的勃姆石为具有片状、纺锤状、纤维状形貌的多孔材料。

说明书

一种利用高硅含铝物料制备勃姆石的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种从高硅含铝物料中制备勃姆石的方法，属于无机材料制备技术领域。

背景技术

[0002] 我国是铝资源消费大国，近年来全国的氧化铝生产量和消费量均占全球总量的50％以上，而我国可供开采的铝资源储量却不足全球总量的3％。2019年我国铝土矿开采量
达7500万吨，进口铝土矿超过10000万吨，铝资源对外依存度超过57％。我国蕴藏有大量的
高硅铝土矿、粘土、赤泥、粉煤灰、煤矸石、尾矿等低质铝资源(本发明也称为高硅含铝物
料)，开发利用这些低质铝资源可以延缓高品质铝土矿资源的消耗，对于资源与环境的可持
续健康发展具有重要意义。

[0003] 勃姆石是1925年德国化学家约翰·勃姆在铝土矿中发现的水合氧化铝γ‑AlOOH，并以其名字命名为Boehmite。纯的勃姆石是白色晶体，其中往往含有杂质而显黄绿色或棕
红色，当温度超过400℃时分解为γ－Al2O3。由于勃姆石具有比表面积和孔隙率大、胶溶性
和分散性好、耐热温度高、硬度低等特殊的性质，其在阻燃、表面涂层、催化剂及载体、锂电
池隔膜、陶瓷、半导体等领域获得了广泛的应用。

[0004] 由于天然勃姆石来源有限，并受原料纯度、结构和形貌等限制，生产中使用的勃姆石大多采用人工合成而获得。目前人工合成勃姆石的方法主要有水热法、溶胶‑凝胶法、微
乳液法、电化学法、水热耦合法等，所用原料主要是纯度较高的化学试剂，如硫酸铝、氯化
铝、硝酸铝等，生产成本较高、工艺较复杂。因此，研究开发可替代性的铝原料，制备出成本
更低、性能更优的勃姆石产品，将在市场竞争中显示更大的竞争优势。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种利用高硅含铝物料制备高质量勃姆石的方法。

[0006] 现有的制备勃姆石的方法主要是利用化学纯试剂为原料，制备成本高，产物附加值并不理想。针对该技术问题，本发明尝试采用低品质的含铝物料作为原料制备勃姆石，然
而，研发初期发现，由于原料的成分复杂，处理过程中存在诸多副反应，目标产物的选择性、
收率以及形态均不理想，针对该技术问题，本发明人经过深入研究，提供以下技术方案：

[0007] 一种利用高硅含铝物料制备勃姆石的方法，包括下述步骤：

[0008] 步骤1)：

[0009] 将包含高硅含铝物料、石灰、MOH的浆料进行水热处理，固液分离得含铝碱液；所述的M为碱金属元素；

[0010] 控制含铝碱液中的MOH的浓度为5～30g/L；M/Al摩尔比为1～5；

[0011] 步骤2)：

[0012] 将含铝碱液搅拌升温至60～160℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，当溶液(反应液)的pH(也称为反应终点pH)下降至9.8～11.0后停止通入CO2，反应结束后，固液分离，得
到勃姆石。

[0013] 为解决低品位含铝物料原料所致的副反应复杂，目标反应的选择性差，产物杂相、目标产物的产率/收率以及形态差等诸多问题，本发明创新地研究发现，基于所述的步骤
(1)和步骤(2)的联合工艺，进一步配合步骤(1)反应终点的MOH的浓度、M/Al摩尔比、步骤
(2)的温度以及终点pH条件的协同控制，能够意外地改善目标反应的选择性，可以高选择性
地获得勃姆石晶相产物，不仅如此，还能够意外地调控制得的材料的形貌。本发明技术方
案，可以基于低价值的原料高选择性地获得高质量的勃姆石产品，具有重大的工业利用价
值。

[0014] 本发明技术方案，考虑到工业应用价值的最大化，限定所述的含铝原料为高硅含铝物料；但不排除分析纯铝化合物、或者除了含硅以外的其他铝物料的使用可能性。

[0015] 本发明中，所述的高硅含铝物料优选为粉煤灰、煤矸石、赤泥、铝土矿、黏土、尾矿中的至少一种。

[0016] 优选地，所述的高硅含铝物料中，Al2O3含量为10～50％、SiO2含量为20～80％。

[0017] 本发明中，所述的浆料中，CaO/SiO2摩尔比为0.5～1.0。

[0018] 作为优选，步骤(1)中，料浆中的液固比为5～20mL/g。

[0019] 本发明中，可以在水热前，通过添加所需的MOH调控反应终点的MOH的浓度以及M/Al摩尔比；也可以在料浆中加入不低于理论反应量的MOH，并在水热反应后的溶液中增补
MOH，控制在所需要的浓度。

[0020] 作为优选，步骤(1)中，料浆中添加的MOH不低于理论反应量，优选地，料浆中的MOH的浓度为反应终点的苛性碱的浓度为1～1.2倍。

[0021] 优选地，水热过程中，料浆中的液固比为5～20mL/g。

[0022] 优选地，水热反应的温度为150～200℃。

[0023] 优选地，水热反应的时间为0.1～3h。

[0024] 本发明中，水热反应后，进行固液分离，获得所述的含铝碱液。所述的固液分离可基于现有手段和设备实现，例如，可以是过滤或者离心。

[0025] 本发明研究发现，可以基于所述的终点MOH的浓度、M/Al摩尔比、以及二氧化碳成核反应过程的温度、终点pH的协同控制，可以意外地有效解决因低品位原料所致的产物选
择性不理想的技术问题，能够意外地改善勃姆石物相产物选择性，改善勃姆石物相的纯度，
不仅如此，还能够意外地改善其形貌，进一步改善其工业利用前景。

[0026] 作为优选，控制含铝碱液的MOH浓度为10～20g/L；进一步优选为10～15g/L。研究发现，控制在优选的条件下，有助于进一步改善和其他条件的协同性，有助于进一步改善勃
姆石的物相以及收率和形貌。

[0027] 作为优选，所述的M优选为Na或K。

[0028] 优选地，所述含铝碱液中，M/Al的摩尔比为1～3.5；进一步优选为1～1.5。研究发现，在所述的MOH浓度以及M/Al的协同下，有助于进一步改善勃姆石的合成选择性。

[0029] 研究发现，控制在优选的条件下，有助于进一步改善和其他条件的协同性，有助于进一步改善勃姆石的物相以及收率和形貌。

[0030] 本发明中，所述的含铝碱液的硅量指数大于或等于200；优选的硅量指数大于或等于400。

[0031] 本发明中，所述的二氧化碳在反应过程中连续地鼓入反应体系中。

[0032] 所述的含CO2的气体为纯二氧化碳气体，或者为氮气、氧气、惰性气体中的至少一种和二氧化碳的混合气；优选地，含CO2的气体中，CO2的体积百分含量为50～100％。所述含
CO2气体为不含SO2、SO3、NO2、N2O5等溶于含铝碱液的杂质气体。

[0033] 优选地，含CO2的气体的流速为0.5L/min～20L/min；进一步优选为2～5L/min。

[0034] 作为优选，反应终点的pH控制在9.8～10.5；进一步优选为9.8～10。在该终点pH值范围内，MOH已被CO2溶解形成的碳酸中和，反应介质主要为M2CO3；若进一步通入CO2，则反应
介质向生成MHCO3的方向转变，不利于制备勃姆石晶体的稳定及晶体形貌的调控。

[0035] 步骤2)中，成核反应为常压成核反应或者水热成核反应。本发明研究发现，在所述的MOH以及M/Al比例的联合控制下，进一步控制成核反应过程的温度，有助于进一步改善勃
姆石的反应选择性，此外，还有助于协同控制产物的形貌。

[0036] 常压成核反应在敞口反应设备或者耐压反应设备中进行，且温度低于100℃；优选为85～95℃。研究发现，在所述的MOH、M/Al比例和温度协同控制下，可以意外地合成得到具
有多孔纺锤型的产物。另外，当反应的温度为60～70℃；能够利于得到片层结构的勃姆石产
物。

[0037] 水热成核反应在耐压反应容器中进行，且反应过程的温度为105℃～160℃；优选为120～150℃。研究发现，在优选的水热条件下，有助于得到纤维状的勃姆石产物。

[0038] 本发明研究发现，进一步控制成核反应时间，有助于进一步改善产物的形貌。

[0039] 作为优选，所述的成核反应时间为10～90min；进一步优选为30～70min；进一步优选为50～60min。

[0040] 本发明中，将达到所要求的pH后，终止反应，经固液分离、去离子水洗涤、干燥，即可获得勃姆石产品。

[0041] 本发明中，洗涤用去离子水可通过水热过程制备的水化硅酸钙晶须净化自来水制备。

[0042] 作为优选，合成的勃姆石为具有片状、纤维状、纺锤状形貌的多孔材料。

[0043] 本发明一种从高硅含铝物料制备勃姆石的方法，优选条件下制备的勃姆石是一种2
多孔的纺锤状球形纳米颗粒，比表面积高达300～600m/g、活性较高，适合用作催化剂及其
载体、涂层材料和电池隔膜材料等使用，经济价值较高。

[0044] 本发明一种优选的从高硅含铝物料制备勃姆石的方法，包括下述步骤：

[0045] 1)利用水热法工艺按照CaO/SiO2摩尔比为0.5～1.0、MOH浓度为5～30g/L、液固比为5～20mL/g，在反应温度为150～200℃、反应时间为0.1～3h的条件下，从含铝物料中溶解
氧化铝获得含铝碱液；所述的含铝物料包括但不限于高硅铝土矿、赤泥、粉煤灰、煤矸石、黏
土和尾矿等；控制溶液中的MOH浓度为5～30g/L，M/Al比为1～5。

[0046] 2)将含铝碱液搅拌升温至60～160℃后，按照0.5～20L/min的流速、边搅拌边通入含CO2的气体，直至溶液pH值降低至9.8～11.0时，停止通入CO2气体，控制整个过程的总时间
为10～90min。反应结束后，经过固液分离、洗涤与干燥，得到勃姆石产品。

[0047] 本发明研究发现，溶液中的水热反应可以生成多种硅铝矿物，其中与水化硅酸钙的结晶条件相近的就有针钠钙石、方沸石、方钠石、水榴石等，因此，特别需要控制反应条
件，确保水热过程朝着生成水化硅酸钙的方向定向进行。针对该技术问题，本发明创新地发
现，基于所述的各制备条件的协同，能够意外地选择性地促使勃姆石物相反应进行，能够改
善勃姆石产物的晶相纯度，并调控产物的形貌，改善其应用前景。

[0048] 有益效果

[0049] 本发明基于所述的MOH的浓度、M/Al摩尔比、成核反应的方式、温度以及终点pH的协同控制，能够意外地解决低品位原料所致的副反应多，产物杂相等问题，能够获得高晶相
纯度、特殊形貌的勃姆石。

[0050] 以含铝物料如高硅铝土矿、赤泥、粉煤灰、煤矸石、黏土、尾矿等为原料，可降低勃姆石生产对于优质铝土矿或铝化学试剂的依赖，同时协同处置部分固体废物，极具经济及
环保价值。

附图说明

[0051] 附图1是本发明实施例6合成产品的XRD；

[0052] 附图2是本发明实施例6合成产品的高倍SEM。

[0053] 附图3是本发明实施例10合成产品的高倍SEM。

[0054] 附图4是本发明实施例11合成产品的低倍SEM。

[0055] 附图5是本发明对比例1合成产品的高倍SEM。

[0056] 从图1可以看出：合成的勃姆石产品的晶相纯度较高，XRD衍射峰弥散。

[0057] 从图2可以看出，勃姆石的形貌呈纺锤状，孔隙发达，比表面积较高。

[0058] 从图3可以看出，当合成温度较低时，生成片状的勃姆石。

[0059] 从图4可以看出，当合成温度较高时，生成纤维状的勃姆石。

[0060] 从图5可以看出，当含铝碱液的MOH和M/Al比较高时，生成片状形貌的片钠铝石。

具体实施方式

[0061] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

[0062] 实施例1：

[0063] 步骤1)：

[0064] 煤矸石中Al2O3含量为10％、SiO2含量为70％、Al2O3/SiO2的质量比(铝硅比)为0.14；

[0065] 在耐压反应设备中，将粉磨后的煤矸石、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为5g/L、液固比为20mL/g配制浆料，在反应温度为200℃的条件下水热处理
0.1h，反应结束后，固液分离得到含铝碱液；煤矸石中氧化铝的溶出率达20％，控制含铝碱
液中的NaOH的浓度为4g/L，Na/Al摩尔比为2；

[0066] 步骤2)：

[0067] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约100nm，纯度
达96.52％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为94％。

[0068] 实施例2：

[0069] 和实施例1相比，区别主要在于，控制含铝碱液中的NaOH的浓度为8g/L，Na/Al摩尔比为2.5；

[0070] 步骤1)：

[0071] 在耐压反应设备中，将粉磨后的煤矸石(同实施例1)、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为10g/L、液固比为15mL/g配制浆料，在反应温度为200℃的条件下
水热处理0.1h，反应结束后，固液分离得到含铝碱液；煤矸石中氧化铝的溶出率达32％，控
制含铝碱液中的NaOH的浓度为8g/L，Na/Al摩尔比为2.5；

[0072] 步骤2)：

[0073] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达95.70％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为94％。

[0074] 实施例3：

[0075] 和实施例1相比，区别主要在于，控制含铝碱液中的NaOH的浓度为15g/L，Na/Al摩尔比为3.3；

[0076] 步骤1)：

[0077] 在耐压反应设备中，将粉磨后的煤矸石(同实施例1)、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为200℃的条件下
水热处理0.1h，反应结束后，固液分离得到含铝碱液；煤矸石中氧化铝的溶出率达45％，控
制含铝碱液中的NaOH的浓度为15g/L，Na/Al摩尔比为3.3；

[0078] 步骤2)：

[0079] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达95.20％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为92％。

[0080] 实施例4：

[0081] 和实施例1相比，区别主要在于，控制含铝碱液中的NaOH的浓度为22g/L，Na/Al摩尔比为3.1；

[0082] 步骤1)：

[0083] 在耐压反应设备中，将粉磨后的煤矸石(同实施例1)、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为30g/L、液固比为5mL/g配制浆料，在反应温度为200℃的条件下水
热处理0.1h，反应结束后，固液分离得到含铝碱液；煤矸石中氧化铝的溶出率达29％，控制
含铝碱液中的NaOH的浓度为22g/L，Na/Al摩尔比为3.1；

[0084] 步骤2)：

[0085] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达96.40％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为93％。

[0086] 实施例5：

[0087] 步骤1)：

[0088] 在耐压反应设备中，将粉磨后的煤矸石(同实施例1)、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为150℃的条件下
水热处理3h，反应结束后，固液分离得到含铝碱液；煤矸石中氧化铝的溶出率达25％，控制
含铝碱液中的NaOH的浓度为15g/L，Na/Al摩尔比为1.5；

[0089] 步骤2)：

[0090] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达98.50％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为94％。

[0091] 实施例6：

[0092] 步骤1)：

[0093] 煤矸石中Al2O3含量为10％、SiO2含量为70％、Al2O3/SiO2的质量比(铝硅比)为0.14；

[0094] 在耐压反应设备中，将粉磨后的煤矸石、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为180℃的条件下水热处理1h，
反应结束后，固液分离得到含铝碱液；煤矸石中氧化铝的溶出率达54％，控制含铝碱液中的
NaOH的浓度为15g/L，Na/Al摩尔比为1.0；

[0095] 步骤2)：

[0096] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达99.60％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为95％。

[0097] 实施例7

[0098] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，pH为9.8。即获得纺锤状形貌的勃姆石，纯度高达99.20％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为96％。

[0099] 实施例8

[0100] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，pH为10.5。即获得纺锤状形貌的勃姆石，纯度高达99.60％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为92％。

[0101] 实施例9

[0102] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，pH为11。即获得纺锤状形貌的勃姆石，纯度高达99.8％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为80％。

[0103] 实施例10

[0104] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，在常压容器中进行，处理过程的温度为60℃。即获得片状形貌的勃姆石，纯度高达97.50％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为93％。

[0105] 实施例11

[0106] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，在耐压容器中进行，处理过程的温度为120℃。即获得纤维状形貌的勃姆石，纯度高达99.20％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为
91％。

[0107] 实施例12

[0108] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，在耐压容器中进行，处理过程的温度为160℃。即获得纤维状形貌的勃姆石，纯度高达99.22％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为
85％。

[0109] 实施例13

[0110] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，在耐压容器中进行，处理过程的保温时间为10min。即获得片状和纺锤状形貌的勃姆石，纯度高达99.70％，含铝碱液中氧化铝的结
晶率为88％。

[0111] 实施例14

[0112] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，在耐压容器中进行，处理过程的保温时间为30min。即获得纺锤状形貌的勃姆石，纯度高达99.50％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为
90％。

[0113] 实施例15

[0114] 和实施例6相比，区别仅在于，步骤(2)中，在耐压容器中进行，处理过程的保温时间为90min。即获得纺锤状和纤维状形貌的勃姆石，纯度高达99.20％，含铝碱液中氧化铝的
结晶率为95％。

[0115] 实施例16：

[0116] 变换原料，步骤为：

[0117] 步骤1)：

[0118] 赤泥中Al2O3含量为15％、SiO2含量为20％、Al2O3/SiO2的质量比(铝硅比)为0.75；采用常规技术手段，如还原焙烧‑磁选除去赤泥中的氧化铁，除铁后赤泥中Al2O3含量提高为
22％、SiO2含量为70％、Al2O3/SiO2的质量比仍为0.75；

[0119] 在耐压设备中，将除铁后的赤泥与石灰和NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为180℃的条件下水热处理1h，反应结
束后，固液分离得到含铝碱液；经过水热处理，赤泥中氧化铝的溶出率达50％；控制含铝碱
液中的NaOH的浓度为18g/L，Na/Al摩尔比为2；

[0120] 步骤2)：

[0121] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达99.26％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为94％。

[0122] 实施例17：

[0123] 变换原料，步骤为：

[0124] 步骤1)：

[0125] 高岭土中Al2O3含量为35％、SiO2含量为60％、Al2O3/SiO2的质量比(铝硅比)为0.6；

[0126] 在耐压设备中，将高岭土、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为180℃的条件下水热处理1h，反应结束后，
固液分离得到含铝碱液；经过水热处理，高岭土中氧化铝的溶出率高达55％；控制含铝碱液
中的NaOH的浓度为14g/L，Na/Al摩尔比为1.5；

[0127] 步骤2)：

[0128] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反应
结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高达
99.20％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为96％。

[0129] 实施例18：

[0130] 变换原料，步骤为：

[0131] 步骤1)：

[0132] 粉煤灰中Al2O3含量为20％、SiO2含量为50％、Al2O3/SiO2的质量比(铝硅比)为0.4；

[0133] 在耐压设备中，将粉煤灰、石灰、KOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为180℃的条件下水热处理1h，反应结束后，
固液分离得到含铝碱液；经过水热处理，粉煤灰中氧化铝的溶出率高达20％；控制含铝碱液
中的NaOH的浓度为16g/L，Na/Al摩尔比为4.7；

[0134] 步骤2)：

[0135] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达99.00％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为95％。

[0136] 实施例19：

[0137] 变换原料，步骤为：

[0138] 步骤1)：

[0139] 粉煤灰中Al2O3含量为20％、SiO2含量为50％、Al2O3/SiO2的质量比(铝硅比)为0.4；

[0140] 在耐压设备中，将粉煤灰、石灰、KOH按照CaO/SiO2摩尔比为1.0、KOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为200℃的条件下水热处理3h，反应结束后，固液
分离得到含铝碱液；经过水热处理，粉煤灰中氧化铝的溶出率高达40％；控制含铝碱液中的
KOH的浓度为15g/L，K/Al摩尔比为2.2；

[0141] 步骤2)：

[0142] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达99.15％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为97％。

[0143] 实施例20：

[0144] 变换原料，步骤为：

[0145] 步骤1)：

[0146] 高硅铝土矿中Al2O3含量为50％、SiO2含量为20％、Al2O3/SiO2的质量比(铝硅比)为2.5；

[0147] 在耐压设备中，将高硅铝土矿、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为1.0、NaOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为180℃的条件下水热处理1h，反应结束
后，固液分离得到含铝碱液；经过水热处理，高硅铝土矿中氧化铝的溶出率高达35％；控制
含铝碱液中的NaOH的浓度为12g/L，Na/Al摩尔比为2；

[0148] 步骤2)：

[0149] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为90min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达99.02％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为96％。

[0150] 实施例21：

[0151] 变换原料，步骤为：

[0152] 步骤1)：

[0153] 尾矿中Al2O3含量为20％、SiO2含量为65％、Al2O3/SiO2的质量比(铝硅比)为0.3；

[0154] 在耐压设备中，将含铝尾矿、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为20g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为180℃的条件下水热处理1h，反应结束后，
固液分离得到含铝碱液；经过水热处理，尾矿中氧化铝的溶出率高达45％；控制含铝碱液中
的NaOH的浓度为15g/L，Na/Al摩尔比为1.8；

[0155] 步骤2)：

[0156] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纺锤状形貌的勃姆石，产品直径约10nm，纯度高
达99.50％，含铝碱液中氧化铝的结晶率为92％。

[0157] 对比例1：

[0158] 和实施例6相比，区别仅在于，NaOH的浓度以及Na/Al摩尔比未控制在所要求的范围内；具体为：

[0159] 步骤1)：

[0160] 将粉磨后的煤矸石(同实施例6)、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为50g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为180℃的条件下水热处理1h，反应结束
后，固液分离得到含铝碱液；经过水热处理，高岭土中氧化铝的溶出率为35％；含铝碱液中
的NaOH的浓度为40g/L，Na/Al摩尔比为6.2；

[0161] 步骤2)：

[0162] 将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流速为2L/min，当溶液的pH下降至10.0后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得片状形貌的片钠铝石，产品直径约200nm，含铝
碱液中氧化铝的结晶率为90％。

[0163] 对比例2：

[0164] 和实施例6相比，区别主要在于，NaOH的浓度未控制在所要求的范围内；如：步骤1)中，将粉磨后的煤矸石(同实施例6)、石灰、NaOH按照CaO/SiO2摩尔比为0.8、NaOH的浓度为
0g/L、液固比为10mL/g配制浆料，在反应温度为180℃的条件下水热处理1h，反应结束后，固
液分离得到含铝碱液；经过水热处理，高岭土中氧化铝的溶出率为0％；

[0165] 对比例3：

[0166] 和实施例6相比，区别主要在于，成核的温度未控制在本发明所要求的范围内，如：步骤2)中，将含铝碱液升温至30℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的
流速为2L/min，当溶液的pH下降至10后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得无定形物质，含铝碱液中氧化铝的结晶率为
80％。

[0167] 对比例4：

[0168] 和实施例6相比，区别主要在于，成核的温度未控制在本发明所要求的范围内，如：步骤2)中，将含铝碱液升温至200℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的
流速为2L/min，当溶液的pH下降至10后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反
应结束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得纤维状的氢氧化铝，含铝碱液中氧化铝的结晶
率为75％。

[0169] 对比例5：

[0170] 和实施例6相比，区别主要在于，成核的pH未控制在本发明所要求的范围内，如：步骤2)中，将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流
速为2L/min，当溶液的pH下降至12后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反应
结束后，含铝碱液中氧化铝的结晶率几乎为0％，几乎没有沉淀析出。

[0171] 对比例6：

[0172] 和实施例6相比，区别主要在于，成核的pH未控制在本发明所要求的范围内，如：步骤2)中，将含铝碱液升温至90℃后，向溶液中鼓入含CO2的气体，控制通入含CO2的气体的流
速为2L/min，当溶液的pH下降至9后，停止通入CO2气体，控制成核反应时间为60min。反应结
束后，将获得的浆料过滤、烘干，即获得片状和纤维状的片钠铝石，含铝碱液中氧化铝的结
晶率为93％。