CN103221343A - 高纯度氢氧化铝的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高纯度氢氧化铝的制造方法，特别是，将作为母液的氧化铝对于氢氧化铝的重量比调到规定条件来溶解普通氢氧化铝后，进行熟成之后，添加浆来吸附准备好的母液中的杂质，并在母液中投入种子来进行沉淀之后，过滤、洗涤及干燥沉淀的物质来获取高纯度氢氧化铝，由此具有环保且低成本地制造出高纯度的氢氧化铝的优点。

Description

高纯度氢氧化铝的制造方法

技术领域

本发明涉及高纯度氢氧化铝的制造方法，更详细地说，是在拜尔工序（Bayer Process）之前，将普通的氢氧化铝溶解于氢氧化钠（NaOH）溶液中后，将溶解的液体进行熟成之后，使用少量的吸附剂选择性地只将熟成的溶液中的杂质进行去除来制造高纯度的氢氧化铝，从而解除以往的制造方法在拜尔工序之前，利用氢氧化铝进行共沉淀工序将溶解的液体中存在的杂质与氢氧化铝一同进行共沉淀，减少在此期间因为发生的产品的过度损失、废弃物的发生及非效率性导致的商用化的困难，并且可以缩减成本且以环保的方法制造高品质的高纯度氢氧化铝的高纯度氢氧化铝的制造方法。

背景技术

近年来，高纯度氢氧化铝，使用于特殊陶瓷、用于生产IC的高纯度玻璃、光学玻璃、高纯度铝化合物及高纯度氧化铝原料等。近年来，作为LED TV等的LED产品相关的化合物而备受瞩目。

为了制造如上所述的高纯度氢氧化铝，在化合物的制造工序中必须要经过拜尔工序（Bayer Process），这种拜尔工序（Bayer Process）是为了提取铝土矿（Bauxite）中存在的氢氧化铝，而将铝土矿放入氢氧化钠（NaOH）溶液中进行加热，来溶出氢氧化铝后（溶解工序），扔掉污泥，并沉淀出溶解于所述氢氧化钠溶液中的氢氧化铝的方法（沉淀工序）。

通过这种拜尔工序生产的氢氧化铝，因为溶解工序中投入的铝土矿中流入的杂质与所述拜尔工序时使用的副原料的残留物，导致会含有大量的杂质。

因此，只通过通常的拜尔工序，无法制造出一定纯度以上的高纯度氢氧化铝。因此，以往为了去除杂质使用过，将氢氧化铝溶解于酸（Acid）后，利用Isodecanol、Kerosene等的有机溶剂来去除金属离子的一些方法。但是，这种杂质的去除方法存在操作困难，且需要使用昂贵的溶剂萃取剂以及环境污染等的问题。

此外，还会使用利用铝（Al）金属来制造的方法，但这也存在着因为制造成本高昂而导致是否可以商用化的不透明性，且实际上，高纯度氢氧化铝的制造方法作为非公开的专有技术，处于全世界只有在1~2个企业中商品化的情况。

发明内容

（要解决的技术问题）

本发明是为了解决如上所述的技术问题而创出的，其目的在于提供高纯度氢氧化铝的制造方法，将普通的氢氧化铝溶解于氢氧化钠（NaOH）溶液中后，将此溶解的液体进行熟成（此处使用的术语中，“熟成”是指在溶解的状态下增大颗粒），来活性化杂质后，利用浆材质的吸附剂来吸附溶解的液体中存在的杂质后，通过过滤来有效地精制溶解的液体，并利用拜尔工序（Bayer Process）在此精制的液体中沉淀出高纯度氢氧化铝，由此来以低成本、环保的方法量产高纯度氢氧化铝。

此外，本发明的目的在于提供高纯度氢氧化铝的制造方法，即在制造高纯度氢氧化铝时，通过开发作为重要条件的工序母液的重量比、熟成时间、吸附剂的量、搅拌速度、吸附时间、沉淀温度及沉淀时间等的最佳条件来制造具有99.9以上纯度的高纯度氢氧化铝。

（解决问题的手段）

根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的优选的一实施例，包括：溶解普通氢氧化铝后，进行熟成的母液的准备步骤；在所述母液的准备步骤之后，添加浆来从准备好的母液中吸附杂质的精制步骤；在所述精制步骤之后，母液中投入种子来进行沉淀后，将沉淀的物质进行过滤、洗涤及干燥来获得高纯度氢氧化铝的获取步骤。

此处，所述母液的准备步骤，可以包括：溶解工序，将普通氢氧化铝与氢氧化钠（NaOH）投入溶解槽，来制造溶解所述普通氢氧化铝的母液；熟成工序，使通过所述溶解工序溶解的母液的温度在规定的熟成时间期间缓慢地降低，并熟成杂质。

根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的其他实施例，包括：溶解工序，将氢氧化钠（NaOH）与普通氢氧化铝投入溶解槽，来制造溶解普通氢氧化铝的母液；熟成工序，在所述溶解工序之后，经过规定时间来使母液的温度缓慢地降低并熟成杂质；精制工序，在经过所述熟成工序熟成的母液中添加并分散浆质的吸附剂，来使母液中的杂质吸附于吸附剂上；第一次过滤工序，在所述精制工序完毕之后，在分离吸附有杂质的所述浆的同时，过滤母液后送到沉淀槽的；沉淀工序，在所述第一次过滤工序之后，向所述沉淀槽的母液中投入氢氧化铝种子来沉淀出氢氧化铝；分极工序，在所述沉淀工序之后，分离粒子大小小的沉淀物与粒子大小大的沉淀物；第二次过滤工序，过滤在所述分极工序中含有粒子大小大的沉淀物的母液，并将过滤液投入到所述氢氧化钠溶液中进行再循环；干燥工序，洗涤通过所述第二次过滤工序过滤的沉淀物之后，去除水分。

此处，所述溶解工序，溶解的母液中的氧化铝对于氢氧化钠的重量比（Al₂O₃/Na₂CO₃）为0.68以上。

此外，所述溶解工序中，以碳酸钠（Na₂CO₃）为基准，所述氢氧化钠（NaOH）的浓度为270g/l以上。

此外，所述熟成工序中，母液的熟成温度为130℃~90℃，并可以维持规定时间以上。

此外，所述熟成工序中，熟成杂质的熟成时间可以为一小时以上。

此外，所述沉淀工序，可以在85℃以上的初期温度下执行。

此外，所述沉淀工序，沉淀所述氢氧化钠的沉淀时间可以执行72小时以上。

此外，所述沉淀工序中，最终获得的氧化铝对于氢氧化钠的重量比（Al₂O₃/Na₂CO₃）可以为0.36以下。

（发明的效果）

根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法，通过利用如浆的吸附剂来吸附杂质，由此具有可以环保地制造高纯度氢氧化铝的效果。

此外，根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法，不仅公开精制工序以外的多种工序中伴随着的重要的沉淀条件，而且还会去除如共沉淀工序等操作困难且成本高昂的工序，由此具有可以用低成本来生产纯度高的氢氧化铝的效果。

附图说明

图1是表示根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法中的制造工序的流程框图。

具体实施方式

下面参照附图对根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的优选的一实施例进行详细地说明。

图1是表示根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法中的制造工序的流程框图。

通常，为了制造氢氧化铝，会在加热、加压的状态下，将铝土矿（Bauxite）溶于高浓度的氢氧化钠（NaOH）溶液来制造铝酸钠（Sodiumaluminate，NaAlO₂）的过饱和溶液。

如上所述制造的所述铝酸钠，在经过放置及过滤工序来去除杂质的精制工序（S210）之后，精制的所述铝酸钠溶液会在高温下开始沉淀，并经过长时间来使温度缓慢下降的方法，完成沉淀工序来最终制造出想要的氢氧化铝。此处，为了制造纯度高的高纯度氢氧化铝，所述工序中去除杂质的精制工序（S210）将会非常重要，近年来，相关业界的研究也在着眼于作为提高纯度的工序的精制工序（S210）上。

参照图1，根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的优选的一实施例提供多种多样且实验性的工序，来提高最终获得的氢氧化铝的纯度。

下面对其进行更详细地说明，根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法，在熟成所述铝酸钠过饱和溶液之后，使用吸附杂质的吸附剂来精制所述铝酸钠溶液，在去除吸附有杂质的少量的浆的同时，在高温中开始沉淀所述精制的铝酸钠溶液，并经过长时间来缓慢地降低温度，并在低温中沉淀完毕，由此来制造纯度高的氢氧化铝。

下面对根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法进行更普遍的说明，参照图1，根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的优选的一实施例，包括：溶解普通氢氧化铝后，进行熟成的母液准备步骤（S100）；在所述母液的准备步骤（S100）之后，添加浆来从准备好的母液中吸附杂质的精制步骤（S200）；在所述精制步骤（S200）之后，母液中投入种子来进行沉淀后，将沉淀的物质进行过滤、洗涤及干燥来获得高纯度氢氧化铝的获取步骤（S300）。

特别是，根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的优选的一实施例，其特征在于，所述精制步骤（S200），替代了以往将母液中的杂质与氢氧化铝一同进行共同沉淀的共沉淀方法，是利用如浆的吸附剂来吸附杂质。

此处，所述母液的准备步骤（S100），包括：将普通氢氧化铝与氢氧化钠（NaOH）投入溶解槽，来制造溶解所述普通氢氧化铝的母液的溶解工序（S110）；使通过所述溶解工序溶解的母液的温度在规定的熟成时间期间缓慢地降低，并熟成杂质的熟成工序（S120）。

根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法，除了所述精制步骤（S200）以外，还公开了其制造工序中的重要条件，应当留意，本发明的权利要求范围不限定于如上所述的实施例。

例如，根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的其他实施例，会在更加精密的条件下，通过比上述实施例更详细地细分化的工序来最终获取氢氧化铝。

即，参照图1，根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的其他实施例，包括：为了制造铝酸钠过饱和溶液，将所述氢氧化钠（NaOH）与普通氢氧化铝投入溶解槽来溶解普通氢氧化铝来制造母液的溶解工序（S110）；在所述溶解工序（S110）之后，经过规定时间缓慢地降低温度，来熟成杂质的熟成工序（S120）；在经过所述熟成工序（S120）熟成的母液中添加并分散浆质的吸附剂来将母液中的杂质吸附于吸附剂上的精制工序（S210）；在所述精制工序（S210）完毕之后，在分离吸附有杂质的所述浆的同时，过滤母液后送到沉淀槽的第一次过滤工序（S310）；在所述第一次过滤工序（S310）之后，向所述沉淀槽的母液中投入氢氧化铝种子来沉淀出氢氧化铝的沉淀工序；在所述沉淀工序之后，将未成长开的，即粒子大小小的沉淀物，与完全成长的，即粒子大小大的沉淀物进行分离，并将粒子大小小的沉淀物作为所述沉淀工序的氢氧化铝种子的分极工序（S330）；过滤在所述分极工序（S330）中含有粒子大小大的沉淀物的母液，并将过滤液投入到所述氢氧化钠溶液中进行再循环的第二次过滤工序（S340）；洗涤通过所述第二次过滤工序（S340）过滤的沉淀物之后，去除水分的干燥工序（S340）。

下面，对具有如上所述构成的，根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法进行详细地说明。

首先，为了在可以加热的、由不锈钢（Sus316L）材质制造的溶解槽中制造铝酸钠（Sodium Aluminate）工序母液，以碳酸钠（Na₂CO₃）为基准，制造210~280g/l的氢氧化钠（NaOH）溶液并投入，之后添加含有水分的普通氢氧化铝，从而使Al₂O₃/Na₂CO₃的重量比（A/C：weight ratio）达到0.60~0.72之后，以30RPM的搅拌速度进行搅拌并加温到120~130℃来分散氢氧化铝之后，如表1及表2中所示，维持10分钟左右（溶解工序（S 110））的结果显示，Al₂O₃/Na₂CO₃的重量比（A/C）在0.68以上，以碳酸钠（Na₂CO₃）为基准的氢氧化钠（NaOH）溶液为270g/l及280g/l，即270g/l以上时，可最小化杂质。更优选为，以本申请人实验的表1的结果值为基础，Al₂O₃/Na₂CO₃的重量比（A/C）在0.68至0.72时，杂质Fe的含量为5ppm，Na为4ppm，可知杂质为最小。

申请人在上述的大概的条件中，为了使Al₂O₃/Na₂CO₃的重量比（A/C）在下表1中记载的重量比的0.68与0.70的中间数值的0.69的状态下，制造出完全溶解所述氢氧化铝的工序母液，以碳酸钠（Na₂CO₃）为基准，投入所述氢氧化钠，使其浓度为270g/l，并加热到125℃之后，在此状态下维持10分钟。

如上所述，完全溶解所述氢氧化铝来使工序母液的A/C成为0.69的状态下，为了熟成所述工序母液，将搅拌机慢慢启动到3RPM程度的速度来进行搅拌，并经过一小时以上来使母液的温度缓慢地降低至100℃来进行熟成。此处，熟成工序母液的理由如上述说明所述，是为了使杂质的粒子变大，从而使工序母液中含有的杂质容易被去除（熟成工序（S120））。

表1

工序母液的Al₂O₃/Na₂CO₃的重量比（A/C）对产品的影响

表2

工序母液的氢氧化钠（NaOH）的浓度对产品的影响

另一方面，参照图3，可以看出申请人的所述熟成工序（S120）中，根据熟成时间与杂质的含量关系是，在所述工序母液的A/C为0.69，以碳酸钠为基准，所述氢氧化钠的浓度为270g/l的条件下，最适当的熟成时间为持续一小时以上。特别是，Fe的含量在5ppm以下的情况下，才能制造出可使用于近年来备受瞩目的LED产品中的高纯度氢氧化铝，因此优选为，熟成时间维持在一小时以上。

表3

根据工序母液的熟成时间与高纯度产品的杂质的含量关系

之后，为了去除所述工序母液中含有的杂质，在熟成好的所述工序母液中，如表4及表5所示，每公升的产量最多且杂质去除率最高的条件为每公升中投入1g的浆，投入相当于此的浆，并如表6所示，将搅拌机的速度提升到5RPM，从而将所述浆分散于母液，并经过10分钟来吸附杂质。（精制工序（S210））

表4

用于去除工序母液中的杂质的吸附剂浆量对工序母液的影响（母液温度100℃，搅拌速度5RPM，搅拌时间10分钟）

表5

10分钟的反应时间中，根据搅拌机速度（RPM），工序母液的变化

表6

根据吸附时间，工序母液的变化（温度95℃，浆使用量1g/l，搅拌速度5RPM）

另一方面，从所述工序母液吸附杂质的所述浆，会在作为下一步工序的第一次过滤工序（S310）中去除，此处为了去除所述浆，每1m³母液会利用附着具有横竖25cm×25cm过滤面积的聚乙烯（Poly ethylene）材质的过滤布的压滤机（Filter press），以两个大气压的压力进行过滤，之后，去除掉杂质的干净的工序母液会送到用于下一步工序即沉淀工序的沉淀槽，吸附杂质的所述浆会被洗涤后，处理为循环再用废物。（第一次过滤工序（S310））

如上所述，去除杂质并精制的工序母液，下一步会经过沉淀工序。此时，所述工序母液会维持Al₂O₃/Na₂CO₃的重量比为0.69，温度为90℃的状态。所述沉淀工序，为了使沉淀物与种子可以上浮，而把搅拌机的速度增加到15RPM，并为了有助于沉淀而在每1L母液中投入40g的氢氧化铝种子（平均粒度30um），并且如表7所示，在90℃以上的温度下开始沉淀，并且如表8所示，其沉淀时间会维持72小时以上。（沉淀工序）

表7

根据初期沉淀温度的沉淀物的Na%含量关系（沉淀时间72小时）

表8

根据沉淀时间，沉淀物的Na含量及沉淀后工序液的最终

Al₂O₃/Na₂CO₃的重量比（最终沉淀温度40℃，初期沉淀温度90℃，种子65g/l，平均粒度40um）

通过所述沉淀工序沉淀出的沉淀物，在所述氢氧化钠（NaOH）的含量越极小化时，会成为杂质含量比更低的高纯度氢氧化铝。如上所述，作为使所述氢氧化钠的含量极小化的沉淀条件，参照表7及表8，申请人了解到，在初期沉淀温度为90℃，最终沉淀温度为40℃，其沉淀时间为72小时以上时，最终沉淀液的Al₂O₃/Na₂CO₃的重量比（A/C）会成为0.34以下。如上所述，在最终沉淀液的重量比（A/C）为0.34以下的情况为具有品质与竞争性的条件。

之后，在所述沉淀工序完毕后，会开始分极工序（S330）。所述分极工序（S330）使用气旋式（Cyclone）分极机来将未成长完全的沉淀物，按照平均粒度为30um以下的沉淀物来进行单独地分离，并使用为所述沉淀工序时，投入的氢氧化铝种子，粒子成长好的沉淀物（平均粒度60um）会经过紧接着的第二次过滤工序（S340）。（分极工序（S330））

所述分极工序（S330）之后，平均粒度为60um的成长好的沉淀物会使用过滤器来分离为固体物与过滤液之后，过滤液会重新作为所述溶解工序（S110）中所需的氢氧化钠溶液，来进行再循环，作为高纯度氢氧化铝的沉淀物会通过80℃以上的干净的水进行洗涤后，为了不发生相变并去除水分，会通过可以将污染最小化的流态化干风机（Fluidizing blower）式的干燥机，在130℃中，在60分钟以内进行干燥。（第二次过滤工序（S340）及干燥工序（S340））

如上所述，通过干燥而获得的所述高纯度氢氧化铝，最终会通过包装工序（S360）进行包装而完成。（包装工序（S360））

表9

根据本发明制造方法制造的高纯度氢氧化铝与以往氢氧化铝的比较

以上，参照附图对根据本发明的高纯度氢氧化铝的制造方法的优选的一实施例及其他实施例进行了详细地说明。应当理解，本发明的实施例并不限定于此，本发明所属技术领域的具有通常知识者可以在本发明的均等范围内的进行多种变形或实现其他实施例。因此，本发明的真正技术范围应当通过技术请求范围来确定。

Claims (8)

1.一种高纯度氢氧化铝的制造方法，包括：

溶解工序，将氢氧化钠与普通氢氧化铝投入溶解槽来溶解普通氢氧化铝来制造母液；

熟成工序，在所述溶解工序之后，经过规定时间来使母液的温度缓慢地降低并熟成杂质；

精制工序，在经过所述熟成工序熟成的母液中添加并分散浆质的吸附剂，来使母液中的杂质吸附于吸附剂上；

第一次过滤工序，在所述精制工序完毕之后，在分离吸附有杂质的所述浆的同时，过滤母液后送到沉淀槽；

沉淀工序，在所述第一次过滤工序之后，向所述沉淀槽的母液中投入氢氧化铝种子来沉淀出氢氧化铝；

分极工序，在所述沉淀工序之后，分离粒子大小小的沉淀物与粒子大小大的沉淀物；

第二次过滤工序，过滤在所述分极工序中含有粒子大小大的沉淀物的母液，并将过滤液投入到所述氢氧化钠溶液中进行再循环；

干燥工序，洗涤通过所述第二次过滤工序过滤的沉淀物之后，去除水分，

所述溶解工序，

溶解的母液中的氧化铝对于氢氧化钠的重量比Al₂O₃/Na₂CO₃为0.68以上。

2.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化铝的制造方法，其特征在于，

所述溶解工序中，以碳酸钠为基准，所述氢氧化钠的浓度为270g/l以上。

3.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化铝的制造方法，其特征在于，

所述熟成工序中，母液的熟成温度为130℃~90℃，并可以维持规定时间以上。

4.根据权利要求3所述的高纯度氢氧化铝的制造方法，其特征在于，

所述熟成工序中，熟成杂质的熟成时间为一小时以上。

5.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化铝的制造方法，其特征在于，

所述沉淀工序，在85℃以上的初期温度下执行。

6.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化铝的制造方法，其特征在于，

所述沉淀工序，沉淀所述氢氧化铝的沉淀时间是执行72小时以上。

7.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化铝的制造方法，其特征在于，

所述沉淀工序中，最终获得的氧化铝对于氢氧化钠的重量比Al₂O₃/Na₂CO₃为0.36以下。

8.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化铝的制造方法，其特征在于，

所述溶解工序，

溶解的母液中的氧化铝对于氢氧化钠的重量比Al₂O₃/Na₂CO₃为0.68至0.72。

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