一种高纯超细氧化铝粉的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铝冶金技术领域，具体涉及一种高纯超细氧化铝粉的制备工艺。
【背景技术】
[0002]高纯氧化铝粉用途广泛、价格高、市场量相对较大，各国采用不同的生产工艺竞相生产。目前，按原料分类的高纯氧化铝粉主要生产方法有:
(I)以高纯铝(铝粉)为原料，与水反应，或加入有机物(如胆碱)形成有机物，再水解，析出的氢氧化铝经煅烧得高纯氧化铝粉。该方法制得的氧化铝粉的纯度取决于铝或铝粉的纯度，与水反应也是影响纯度的一个因素。另外，还有氢气析出速率控制问题。该类方法虽工艺简单，但也存在过程可控性差、产品纯度难保证、成本高等缺点。
[0003](2)以铝盐(如硫酸铝、氯化铝、硝酸铝)为原料，通过溶液净化或多次结晶，获得纯溶液，然后加碱(如氨水、氢氧化钠等)中和，析出氢氧化铝，煅烧得纯氧化铝粉。该类方法产品纯度易控制，但流程较长、原料成本高、废渣和废水多、成本相对较低。
[0004](3)以工业氢氧化铝为原料，通过硫酸或盐酸溶解，制得硫酸铝、氯化铝溶液，然后溶液净化或多步结晶，获得纯溶液，再加入氨水，多步结晶，得硫酸铝铵，或转化为碳酸铝铵，再热分解，得高纯氧化铝粉。该类方法是工业生产的主要方法，产品纯度可控，但过程中废渣、废水和废气多，环境污染严重。
[0005](4)以醇铝为原料，通过多步纯化，获得纯醇铝，再水解得氢氧化铝，煅烧得高纯氧化铝粉，该方法产品纯度高，质量可控，但流程长、成本高。
[0006](5)以氧化铝企业铝酸钠溶液为原料，脱硅净化溶液，然后低浓度溶液碳分得氢氧化铝、再转变物相为一水软铝石、焙烧后用浓酸洗涤，得高纯氧化铝粉(CN102602968A、CN201410110524.6)，或通过种分得氢氧化铝，再转变物相为一水软铝石脱钠、洗涤得高纯氧化铝(CN200410023998.3 )，或种分得氢氧化铝，酸溶解、再碱中和得氢氧化铝、焙烧得高纯氧化铝(US2013/0052124A)。该类原料成本低，但溶液纯化流程简单，溶液中杂质多；且煅烧中加入添加剂、易引入新的杂质；浓酸处理氧化铝时，进入晶格中的杂质难以除去，因而产品纯度低，且废浓酸处理难。
[0007]现有制备高纯氧化铝粉的工艺存在成本高、污染严重、生产流程复杂等缺点，限制了高纯氧化铝的广泛应用。为了低成本、环境友好地制备高纯氧化铝粉，国内外一直在不断地改进现有的醇铝水解法、铝直接水解法和碳酸铝铵热分解法，但仍不能有效地解决成本、简单流程和环境保护间的矛盾。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是针对现有制备高纯氧化铝粉的工艺存在成本高、污染严重、生产流程复杂等缺点，提供一种高纯超细氧化铝粉的制备工艺，本发明的工艺符合当今高效、经济、环保的要求，具有低成本、无废渣和废水排放等特点。
[0009]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案: 本发明是以工业铝酸钠溶液为原料，或以工业氢氧化铝碱溶调配成的铝酸钠溶液为原料；基于离子价态调控和沉淀吸附原理，进行溶液二段净化，获得纯铝酸钠溶液；纯铝酸钠溶液中加入晶种弓I发剂和钠析出抑制剂制备晶种浆液；在纯铝酸钠溶液中加入钠析出抑制剂和其它杂质抑制剂，加入晶种浆液，在高温下近似均相条件下种分，得纯氢氧化铝；旨在抑制粒子团聚和脱除杂质，纯氢氧化铝经短时间活化焙烧，得无定形氧化铝，然后洗涤，得高纯活性氧化铝粉；旨在挥发除去杂质，进一步纯化并获得纯a -Al2O3相的产品，活性氧化铝经高温煅烧，洗涤，得高纯氧化铝粉，产品纯度>99.99%，平均粒径〈5 μ m，纯a -Al2O3相，溶液净化渣、种分母液、洗液进拜耳法系统。
[0010]一种高纯超细氧化铝粉的制备工艺，步骤如下:
(1)一段溶液净化:以铝酸钠溶液为原料，加入氧化剂和含钙物质进行一段溶液净化，脱硅、除铁、除有机物，然后加入絮凝剂进行沉降、过滤；加入氧化剂，使低价金属离子氧化成高价金属离子，有利于生成溶解度小、粒度极细的沉淀，同时将有机物氧化成无色的有机物或转变为碳酸根离子；加入石灰或其它含钙物质，使溶液中二氧化硅生成水化石榴石、碳酸钙，并同时作为吸附剂，吸附溶液中粒度极细的金属离子生成的沉淀、有机物；再加入絮凝剂，沉降、过滤；
(2)二段溶液净化:在步骤(I) 一段溶液净化后的溶液中加入沉淀剂，在40~70°C下使溶液中锌、钙、铅、锑、锂、镁等生成不溶于水的沉淀；然后加入易分离的吸附剂，吸附上述杂质，静置后过滤，得纯铝酸钠溶液，碱浓度10~170g/L，苛性比为1.3-2.5 ；
(3)晶种制备:取步骤(2)得到的纯铝酸钠溶液，加入晶种引发剂和钠析出抑制剂，在较低温度、较低浓度和强搅拌条件下，制备活性氢氧化铝晶种浆液，控制分解率大于20% ；
(4)溶液种分:取步骤(2)得到的纯铝酸钠溶液，加入钠析出抑制剂和金属离子析出抑制剂，得到种分原液，将晶种浆液倒入种分原液中，晶种浆液和种分原液的比例以能够实现绝大多数晶种被溶解，短时间里溶液清亮，达到近似均相体系为准，控制晶种的溶解程度，70~90°C时在近似均相的条件下开始种分，种分末温在50~65°C，种分时间24~46小时，分解率大于20%，种分产品经充分洗涤后得高纯超细氢氧化铝粉；铝酸钠溶液碱浓度优选为30~130g/L,更优选为70~120g/L ;铝酸钠溶液苛性比优选为1.4-1.8，更优选为1.4-1.6 ；种分开始温度优选为75~80°C，种分末温优选为60~65°C ;种分时间优选为24~36小时；分解率优选为45~60% ；
(5)高纯超细氧化粉的制备:纯氢氧化铝粉在400~1000°C优选为600~800°C的条件下快速活化焙烧5~60min优选为15~30min,得无定形氧化销，主要呈无定形，含少量一水软铝石相，经水淬后加入络合剂，再充分洗涤过滤得纯活性氧化铝粉，纯活性氧化铝粉在1200~1600°C优选为1300~1400°C的条件下煅烧20~240min，优选为60~90min，再经充分洗漆后，得纯α -Al2O3相的尚纯超细氧化销；
其中净化渣、种分母液和洗液进拜耳法系统，一段含钙净化渣进入拜耳法溶出系统，代替部分石灰；二段含氧化铝净化渣进拜耳法溶出系统，相当于一水软铝石矿；种分母液进拜耳法蒸发系统；水洗液进入拜耳法赤泥洗涤系统，相当于洗水；稀硫酸洗液进换热器结垢酸洗系统。
[0011]所述步骤(I)中的氧化剂为双氧水、过氧化钠或过硫酸钠中的至少一种，加入量为0.l~20g/Lo
[0012]所述步骤(I)中的絮凝剂为含羟肟酸的絮凝剂或聚丙烯酰胺絮凝剂中的至少一种，加入量为l~5mL/L，所述絮凝剂的重量浓度为1%。。
[0013]所述步骤(2)中的沉淀剂为磷酸钠、氟化钠、硫化钠、碳酸钠或氟硅酸中的至少两种，加入量为0.2~20g/L，其中硫化钠加入量0.l~5g/L,磷酸钠加入量0.l~5g/L，氟化钠加入量为0.l~10g/L，碳酸钠加入量0.l~5g/L，氟硅酸加入量为0.l~10g/Lo
[0014]所述步骤(2)中的吸附剂为大孔阴离子树脂、活性碳、氧化铝焙烧炉的烟尘或400~800°C煅烧氧化铝粉中的一种或两种混合物，加入量为l~10g/L，可多次循环使用。
[0015]所述步骤(3)中晶种引发剂为双氧水、碳酸氢钠、硫酸铝或硫酸中的至少一种，加入量为2~10g/L。
[0016]所述步骤(3)和步骤(4)中钠析出抑制剂为硬脂酸、甘露醇、环糊精中一种或多种混和物，加入量为0.05~lg/L，优选为0.1-0.2g/L。
[0017]所述步骤(4)中金属离子析出抑制剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠或酒石酸中的一种或多种混和物，