硅酸鋁的天然礦物主要有高嶺土、膨潤(rùn)土等。高嶺土屬于層狀硅酸鹽，化學(xué)式為AL2O3﹒SiO2﹒2H2O，一般為無色—白色的細(xì)小磷片狀結(jié)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(nóng)業(yè)和工業(yè)等部門。

　　

　　膨潤(rùn)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(jié)構(gòu)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(gè)硅氧四面體與一個(gè)硅氧八面體平行鏈組成。在每個(gè)晶狀構(gòu)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(duì)陽離子具有強(qiáng)烈的吸附交換性能，根據(jù)吸附陽離子的種類，可分為膨潤(rùn)土和鈣基土。

　　

　　膨潤(rùn)土經(jīng)過有機(jī)改性處理后，稱為有機(jī)膨潤(rùn)土，可作為涂料工業(yè)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(chǎn)航空汽油基礎(chǔ)組分和高級(jí)車用汽油的重要手段。

　　

　　另一種是沉淀硅酸鋁，實(shí)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(chǎng)，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(xué)隔離作用，在白色涂料中用以代替10～25%的鈦白粉時(shí)，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(nèi)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(zhì)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(wǎng)狀的連續(xù)結(jié)構(gòu)。屬于多孔性物質(zhì)，其性質(zhì)與硅膠很相似，將在硅膠一節(jié)中詳細(xì)介紹。

　　

　　沉淀硅酸鋁屬于X-射線探知的無定型結(jié)構(gòu)，其原級(jí)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(qiáng)度（460nμ波長(zhǎng)）為98%，相對(duì)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(yīng)生成硅酸,硅酸很不穩(wěn)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(shù)，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(zhǔn)備首先將模數(shù)3．0～3．3的硅酸鈉用水稀釋至SiO2含量為124±2．5g/L，進(jìn)入計(jì)量罐計(jì)量。將硫酸鋁用水溶解，稀釋至AL2O3含量90±2g/L，也進(jìn)入計(jì)量罐計(jì)量。將濃硫酸稀釋至295±3g/L，進(jìn)入計(jì)量罐計(jì)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(jì)量罐中。

　　

　　2、制備過程在生產(chǎn)低鋁分子篩微球時(shí)，應(yīng)先向反應(yīng)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(chǎn)硅酸鋁微球時(shí)，則可將硅酸鈉溶液和水按比例同時(shí)加入反應(yīng)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(jīng)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(jī)中，濾餅打漿后，進(jìn)行噴霧干燥（壓力式），干燥后的產(chǎn)品進(jìn)行洗滌，洗后濾餅再用氣流干燥器干燥，干燥后成品，由一級(jí)旋風(fēng)分離器收集，包裝。二級(jí)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(yīng)后，生成沉淀硅酸鋁料漿，經(jīng)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(yīng)罐中，用蒸汽間接加熱，保持反應(yīng)溫度恒定，通過調(diào)節(jié)原料液的流量，使系統(tǒng)維持在一定PH值下進(jìn)行反應(yīng)，然后經(jīng)老化后進(jìn)行過濾、洗滌、烘干、氣流粉碎得到合格的沉淀硅酸鋁產(chǎn)品。

　　

　　主要工藝條件：

　　

　　(1)原料液要求:硫酸鋁使用工業(yè)無鐵級(jí),因鐵雜值直接影響產(chǎn)品的白度。硅酸鈉為工業(yè)級(jí)中性產(chǎn)品，模數(shù)在3.0～3.3。模數(shù)低時(shí)，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(yīng)，形成細(xì)的一次粒子，濃度太高，易產(chǎn)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(yīng)，生成一種反應(yīng)媒介質(zhì)---細(xì)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(chǎn)品性能。應(yīng)當(dāng)注意，不管堿金屬或堿土金屬的鹽類，加入量要適當(dāng)，過少，不起作用；太多，反而起副作用。

　　

　?。?）反應(yīng)過程中應(yīng)控制溫度、PH值，反應(yīng)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(yīng)為佳。