用鋁-空氣電池放電過程制造粒徑均勻高純氫氧化鋁方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料制造技術(shù)領域，特別涉及一種用鋁-空氣電池放電過程制造粒徑均勻的高純氫氧化鋁的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氫氧化鋁作為無機阻燃添加劑有著廣泛的應用。此外，還可用作人造大理石填料以及藥用輔料等。目前，氫氧化鋁的工業(yè)制造方法包括:1)拜耳法。用氫氧化鈉溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘渣(赤泥)分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經(jīng)長時間攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁；2)堿石灰燒結(jié)法。該法適用于高硅的鋁土礦。將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)成由鋁酸鈉、鐵酸鈉、硅酸鈣和鈦酸鈉組成的熟料。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。如果溶出條件控制適當，原硅酸鈣就不會大量地與鋁酸鈉溶液發(fā)生反應，而與鈦酸鈣等形成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經(jīng)過專門的脫硅過程，形成水合鋁硅酸鈉(稱為鈉硅渣)或水化石榴石，提純?nèi)芤?。把二氧化碳氣體通入精制鋁酸鈉溶液，加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁；3)拜爾-燒結(jié)聯(lián)合法。上述方法制造的氫氧化鋁往往純度低，而且粒徑很不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用鋁-空氣電池放電過程制造粒徑均勻高純氫氧化鋁的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0005]用鋁-空氣電池放電過程制造粒徑均勻高純氫氧化鋁的方法，包括如下步驟:
[0006]1)選擇鋁-空氣電池，所述鋁-空氣電池包括有電池反應室6，電池反應室6的電池反應室腔體側(cè)壁5上設置有作為正極的空氣電極3，電池反應室6內(nèi)設置有電解液4和作為負極的鋁合金電極2，空氣電極3和導線1-2連接，鋁合金電極2與導線1-1連接；
[0007]2)啟動鋁-空氣電池進行放電，使鋁-空氣電池對外輸出電能，在電池反應室內(nèi)的電解液中有沉淀物生成；
[0008]3)分離沉淀物；
[0009]4)用蒸餾水對沉淀物進行反復清洗，去除其中的雜質(zhì)，至清洗液的pH值至中性；
[0010]5)對沉淀物進行干燥處理，得到粒徑均勻的高純氫氧化鋁材料。
[0011]鋁-空氣電池中電池反應室6的個數(shù)為1-10000個；當鋁-空氣電池中電池反應室6的個數(shù)超過1個時，相鄰的電池反應室之間通過電串聯(lián)或電并聯(lián)的方式進行連接。
[0012]位于電池反應室腔體側(cè)壁5上的空氣電極3的個數(shù)為1-100個；當位于電池反應室腔體側(cè)壁5上的空氣電極的數(shù)量超過1個時，空氣電極之間通過電串聯(lián)或電并聯(lián)的方式進行連接。
[0013]電池反應室內(nèi)鋁合金電極的個數(shù)為1-100個；當電池反應室內(nèi)鋁合金電極的數(shù)量超過1個時，鋁合金電極之間通過電串聯(lián)或電并聯(lián)的方式進行連接。
[0014]鋁合金電極為鋁合金板或盛在金屬網(wǎng)籃10內(nèi)的鋁合金材料2-1;鋁合金材料的形狀為片狀、塊狀、條狀和粒狀至少一種。
[0015]步驟3)中分離沉淀物的方法為在線分離或者線下分離。
[0016]在線分離是將鋁-空氣電池中的電池反應室6的出口通過液流管道8依次與分離裝置7、循環(huán)栗9、儲液罐12和電池反應室6的進口連接。
[0017]分離裝置7為沉降器或離心分離器。
[0018]本發(fā)明的方法制造的氫氧化鋁材料不僅粒徑均勻、細小，而且純度高。此外，在制造氫氧化鋁的過程中，鋁-空氣電池還同時對外輸出電能。本發(fā)明可實現(xiàn)廢物利用，并大幅度降低鋁-空氣電池的運行成本。
【附圖說明】
[0019]圖1為鋁-空氣電池結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖中，電池反應室6內(nèi)設置有1個鋁合金電極2，2個相互并聯(lián)的空氣電極3分別位于不同電池反應室側(cè)壁5上。
[0020]圖2為第二種鋁-空氣電池結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖中，電池反應室6內(nèi)設置有1個鋁合金電極2，1個空氣電極3位于電池反應室側(cè)壁5上。
[0021]圖3為第三種鋁-空氣電池結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖中，電池反應室6內(nèi)設置有2個相互并聯(lián)的鋁合金電極2，2個相互并聯(lián)的空氣電極3分別位于電池反應室腔體的不同側(cè)壁5上。
[0022]圖4為第四種鋁-空氣電池結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖中，電池反應室6內(nèi)設置有鋁合金電極2，鋁合金電極2由盛在金屬網(wǎng)籃10內(nèi)的粒狀鋁合金材料2-1構(gòu)成。
[0023]圖5為第五種鋁-空氣電池結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖中，3個電池反應室6之間為電串聯(lián)連接。
[0024]圖6為第六種鋁-空氣電池結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖中，電池反應室6內(nèi)設置有二個鋁合金電極2，二個鋁合金電極2之間通過導線14相互串聯(lián)。
[0025]圖7為在線分離沉淀物裝置示意圖，圖中鋁-空氣電池中的電池反應室6的出口通過液流管道8依次與分離裝置7、循環(huán)栗9、儲液罐12和電池反應室6的進口連接，電控裝置11通過信號傳輸13對鋁-空氣電池進行控制。
[0026]圖8為采用本發(fā)明的方法制備的氫氧化鋁材料的粒度分析結(jié)果。
[0027]圖9為采用鋁-空氣電池的放電過程制造氫氧化鋁材料的XRD譜圖。
【具體實施方式】
[0028]本申請采用的用于制備氫氧化鋁的鋁-空氣電池以及用作鋁-空氣電池負極的鋁合金均為市售。
[0029 ]鋁-空氣電池的電池反應室5內(nèi)的電解液4為堿性或者中性水溶液。
[0030]在鋁-空氣電池的放電過程中，鋁合金負極不斷溶解(Al-3e——Al3+)，以Al3+形式進入電解液，而來自空氣的氧氣則在空氣電極表面溶液一側(cè)被還原為0 H—進入電解液，最終電解液中的Al3+和0H—反應生成氫氧化鋁沉淀(A13++30H——A1(0H)3丄)。
[0031 ]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0032]實施例1
[0033]用鋁-空氣電池放電過程制造粒徑均勻高純氫氧化鋁方法，包括如下步驟:
[0034]1)選擇鋁-空氣電池，所述鋁-空氣電池包括有電池反應室6，電池反應室6的電池反應室腔體側(cè)壁5上設置有作為正極的空氣電極3，電池反應室6內(nèi)設置有電解液4和作為負極的鋁合金電極2，空氣電極(3)和導線(1-2)連接，鋁合金電極(2)與導線(1-1)連接，見圖1;
[0035]2)啟動鋁-空氣電池進行放電，使鋁-空氣電池對外輸出電能，在電池反應室內(nèi)的電解液中有沉淀物生成；隨著鋁-空氣電池放電的進行，鋁合金負極不斷溶解(Al-3e——Al3+ )，進入電解液，而氧氣則在空氣電極表面被還原為0H—進入電解液，最終在電解液內(nèi)形成沉淀:
[0036]A13++30H——A1(0H)3 丄
[0037]3)在線分離沉淀物，見圖7，在線分離是將鋁-空氣電池中的電池反應室6的出口通過液流管道8依次與沉降器7