CN104760980A - 一种高纯超细氧化铝粉的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备高纯超细氧化铝粉的工艺，其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，通过溶液二段净化，获得纯铝酸钠溶液；在纯铝酸钠溶液中加入晶种引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，高温下种分，得纯氢氧化铝；纯氢氧化铝经短时间活化焙烧，洗涤，得高纯活性氧化铝；纯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<5μm,纯α-Al₂O₃相。溶液净化渣、种分母液、洗液进拜耳法系统。本发明可低成本、高效率、环境友好地制备高纯超细氧化铝粉。

Description

一种高纯超细氧化铝粉的制备工艺

技术领域

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

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：

（1）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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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

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。

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引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α-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<5μm， 纯α-Al₂O₃相，溶液净化渣、种分母液、洗液进拜耳法系统。

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（1）一段溶液净化后的溶液中加入沉淀剂，在40~70℃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℃时在近似均相的条件下开始种分，种分末温在50~65℃，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℃，种分末温优选为60~65℃；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℃优选为600~800℃的条件下快速活化焙烧5~60min优选为15~30min,得无定形氧化铝，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℃优选为1300~1400℃的条件下煅烧20~240min，优选为60~90min，再经充分洗涤后，得纯α-Al₂O₃相的高纯超细氧化铝；

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。

所述步骤（1）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0.1~20g/L。

所述步骤（1）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1~5mL/L，所述絮凝剂的重量浓度为1‰。

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0.1~5g/L,磷酸钠加入量0.1~5g/L，氟化钠加入量为0.1~10g/L，碳酸钠加入量0.1~5g/L，氟硅酸加入量为0.1~10g/L。

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℃煅烧氧化铝粉中的一种或两种混合物，加入量为1~10g/L，可多次循环使用。

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。

所述步骤（3）和步骤（4）中钠析出抑制剂为硬脂酸、甘露醇、β-环糊精中一种或多种混和物，加入量为0.05~1g/L，优选为0.1~0.2g/L。

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，加入量为0.05~2g/L，优选为0.05~1g/L。

所述步骤（5）中络合剂为草酸、乙二胺四乙酸、柠檬酸或酒石酸中的至少一种，加入量为0.01~5g/L，优选为0.01~2g/L。

所述步骤（5）中水淬后的洗涤是焙烧氧化铝粉不经冷却，直接加入常温纯水中，然后在10~100℃纯水中洗涤1~3次，温度优选为50~100℃，洗涤次数优选为2次；煅烧后的洗涤是在纯水或0.1~10%的稀硫酸中洗涤，稀硫酸浓度优选为0.5~2%。

所述步骤（4）中近似均相的条件为：晶种浆液加入至种分原液中后，绝大多数晶种被溶解，短时间里溶液清亮，近似均相体系，然后大量析出氢氧化铝，进入正常种分状态。

本发明的有益效果：（1）本发明以氧化铝企业的铝酸钠溶液为原料，通过种分生产高纯氢氧化铝，然后煅烧生产高纯氧化铝，种分母液进氧化铝生产流程，洗水进入氧化铝赤泥洗涤系统，因而此工艺无环境污染；同时氧化铝企业以碱溶出铝土矿，铝酸钠溶液制备的成本低，因而原料廉价，显著降低了制备高纯粉的成本，具有成本优势。

（2）直接采用氧化铝生产中的铝酸钠溶液，特别是拜耳法溶液，成本低；同时高纯粉制备中的废渣或废液返回氧化铝生产流程，构成侧线生产工艺，是对冶金级氧化铝生产的高价值补充。

（3）浓碱中溶液净化不仅是石灰脱硅，除去溶液中二氧化硅，还需要除去溶液中的各种杂质。本发明基于杂质离子的氢氧化物或其它难溶化合物溶解度小，且极少量沉淀不能生成可沉降、易过滤分离的粗粒子，需吸附在易分离物质上的原理，加入氧化剂和石灰，将溶解度较大的Fe(OH)₂转化为溶解度更小的Fe(OH)₃，并利用大量生成的脱硅渣吸附铁等杂质，同时氧化除去部分有机物，使之转化为碳酸钠或其它小分子量的有机物；加入絮凝剂，形成絮团，沉降分离，进一步除去溶液杂质，从而得到一段净化溶液。

（4）在一段净化溶液中加入沉淀剂，生成硫化物、磷酸盐、碳酸盐、氟化物难溶沉淀，特别以复合物形式除去锂、除去一段净化液中剩余的钙，加入再易分离的吸附剂，吸附上述沉淀，通过过滤分离除去杂质，从而得到二段净化溶液。

（5）一般认为浓碱中金属离子析出难以调控，且新析出氢氧化铝表面能高，易被吸附或共沉析出；特别是钠离子析出，目前未见抑制析出的报道。另一方面，传统的加晶种，通过异相成核的方式种分，不能得到Na₂O低于0.09%的氢氧化铝，同时均相自发成核，高浓度下得到氢氧化铝中Na2O含量也大于0.15%，因此本发明采用近似均相成核方式种分，可得到Na₂O含量在0.04%左右的氢氧化铝。

（6）本发明采用短时间快速活化焙烧氢氧化铝、水淬洗涤是抑制高温煅烧粒子长粗的关键，也是除杂的必要工序。超细粒子在短时间快速脱水，高温下水淬可使粒子的温度急剧变化，导致粒子细化，一方面有利于获得细粒子产品，另一方面高比表面积的氧化铝粉易于通过洗涤除去杂质，同时脱水后的氧化铝粉在1300℃左右高温煅烧时可有效抑制粒子长粗现象。

（7）本发明采用稀酸洗涤高温煅烧产品，一方面可抑制酸溶解氧化铝粉，另一方面酸浓度与结垢蒸发器酸洗浓度相当，方便生产再循环利用。

（8）本发明所有工艺中净化渣、种分母液和洗液均进入氧化铝生产流程中，不会产生环境污染。不会显著增加成本，因为上述净化渣、种分母液和洗液均是氧化铝生产流程中必要的，会在氧化铝生产流程中发挥作用，产生效益。

附图说明

图1是本发明制备高纯超细氧化铝粉的工艺流程图。

具体实施方式

下面，将结合具体的实施例，进一步对本发明进行说明。

如图1所示，铝酸钠溶液中加入氧化剂，低价杂质反应后，生成溶解度更小的氢氧化铁等，同时可氧化有机物，起脱色作用；加入石灰，既进行脱硅，又吸附溶液中的杂质；脱硅后加入絮凝剂，生成絮团，一方面有利于过滤，另一方面有利于除杂。从而，构成一段溶液净化工艺。加入沉淀剂，在铝酸钠溶液中生成硫化锌、磷酸钙、碳酸钙、硫化铅、氟化锂或氟硅酸锂等难溶化合物，再加入吸附剂，吸附上述难溶化合物，通过过滤实现溶液净化。从而，构成二段溶液净化工艺，获得纯铝酸钠溶液。一段净化渣主要是水化石榴石，可在浓碱高温下溶解，回收其中氧化铝，并替代部分石灰，二段净化渣含氧化铝，可在拜耳法溶出系统中转化为铝酸钠溶液，回收其中的氧化铝。

纯铝酸钠溶液和晶种引发剂反应，并加入钠析出抑制剂，在高速搅拌的条件下，制得含氢氧化铝的晶种浆液。在纯铝酸钠溶液中加入钠析出抑制剂、金属离子析出抑制剂，70~90℃加入晶种浆液，绝大多数晶种氢氧化铝被溶解，溶液短时间较清亮，为近似均相体系，然后发生氢氧化铝大量析出，进入种分过程，在控制终温60℃ 左右时，结束种分，种分浆液取出，进行固液分离，加热水洗涤，至最终洗液pH在8~9间，得纯氢氧化铝粉。

将纯氢氧化铝粉在马弗炉中短时间快速焙烧，脱水，得无定形为主的纯氧化铝粉。将此氧化铝粉加入常温下的水中，进行水淬。一方面，使粒子细化，阻止粒子长粗；另一方面，快速脱水，为下步煅烧时抑制粒子长粗奠定基础，同时该产品比表面大，有利于除去产品中的杂质，达到纯化的目的。在随后的洗涤中加入络合剂，使杂质生成溶解度更大的络合物而进入水相中，洗涤1~3次后，得纯氧化铝粉。

将纯氧化铝粉在高温炉中高温煅烧，挥发易挥发的钠、锌、锑等杂质，纯化产品；并有利于抑制粒子的团聚，粒子长粗不明显。冷却后，进行水洗或酸洗，过滤得高纯超细氧化铝粉。

实施例1

本实施例的高纯超细氧化铝粉的制备工艺如下：

（1）一段溶液净化：以工业氢氧化钠溶解工业氢氧化铝，稀释后得到碱(以Na₂O计)、氧化铝浓度分别为150g/L、165g/L的铝酸钠溶液。该铝酸钠溶液中加入浓度10%的双氧水1mL/L、10g/L生石灰，90℃强烈搅拌1h，再加入5ml/L的1‰聚丙烯酰胺絮凝剂KM800（法国爱森公司），沉降1h后抽滤，得一段净化清液；

（2）二段溶液净化：往一段净化清液中分别添加0.5g/L Na₂S、1g/L Na₃PO₄、2g/L NaF，在70℃反应30min，然后加入活性氧化铝粉5g/L， 70℃搅拌2h，抽滤浆液，再过滤一次，得纯铝酸钠溶液；

（3）晶种制备：取上述纯铝酸钠溶液50mL，加入纯水150mL，加入甘露醇0.03g/L，25℃下缓慢滴加10%双氧水100mL，强烈搅拌0.5h，得含氢氧化铝的晶种浆液；

（4）溶液种分：再取纯铝酸钠溶液600mL，加入纯水200mL，加入0.02g/L甘露醇和硬脂酸混和物、0.05g/L乙二胺四乙酸得到种分原液，70℃下将晶种浆液倒入种分原液中在近似均相的条件下开始种分，初温设定为70℃，终温设定为50℃，种分24小时结束后，分解率为42%，抽滤浆液，产品用大量纯热水洗涤，最后的洗水pH为7-8时结束洗涤，烘干，得到纯氢氧化铝产品；

（5）高纯超细氧化铝粉的制备：取上述纯氢氧化铝8g，置于高纯氧化铝坩埚中，在马弗炉中400℃下焙烧1h，焙烧产品不经冷却直接投入500mL常温的二次蒸馏水中进行水淬，添加乙二胺四乙酸和酒石酸各0.05g/L作为络合剂，80℃下强烈搅拌洗涤3h，过滤，固体用蒸馏水冲洗后烘干，得到纯活性氧化铝产品；

取上述活性氧化铝产品3g置于高纯氧化铝坩埚中，在箱式电阻炉中1200℃下煅烧2h，产品冷却后，用0.5%硫酸溶液100mL在80℃下强烈搅拌洗涤2h，过滤，固体用二次蒸馏水冲洗后烘干，得到高纯超细α-Al₂O₃粉体，纯度99.99%以上，平均粒径4.2μm。

实施例2

本实施例的高纯超细氧化铝粉的制备：取实施例1步骤（4）得到的纯氢氧化铝产品8g，置于高纯氧化铝坩埚中，在马弗炉中1000℃下焙烧5min，将焙烧完的产品不经冷却直接投入250mL常温的二次蒸馏水中进行水淬，添加草酸、柠檬酸各2.5g/L作为络合剂，80℃下强烈搅拌洗涤3h，过滤；再用纯水在80℃洗涤一次；再过滤洗涤活性氧化铝滤饼，用热的二次蒸馏水冲洗后烘干，得到活性氧化铝产品；

取上述活性氧化铝产品3g置于高纯氧化铝坩埚中，在箱式电阻炉中1600℃下煅烧20min，产品冷却后，用纯水100mL在80℃下强烈搅拌洗涤2h，过滤，氧化铝滤饼用热的二次蒸馏水冲洗后烘干，得到高纯超细α-Al₂O₃粉体，纯度99.99%以上，平均粒径4.5μm。

实施例3

本实施例的高纯超细氧化铝粉的制备工艺如下：

（1）一段溶液净化：取工业铝酸钠溶液，碱(以Na₂O计)、氧化铝浓度分别为155g/L、180g/L。该铝酸钠溶液中加入10g/L过氧化钠和2g/L过硫酸钠、10g/L生石灰100℃强烈搅拌2h，再加入1ml/L的1‰含羟肟酸类絮凝剂HX600（美国氰特公司），絮凝沉降1h后抽滤，得一段净化清液；

（2）一段溶液净化：往上述清液中分别添加0.1g/L Na₂S、0.1g/L Na₃PO₄、10g/L NaF,55℃下处理30min后,加入活性氧化铝和活性碳粉10g/L，55℃搅拌1h，结束后抽滤，得滤液；再次过滤，得纯铝酸钠溶液；

（3）晶种制备：取上述纯铝酸钠溶液50mL，加入纯水200mL，40℃下保温，加入β-环糊精0.5g/L，然后缓慢滴加40g/L的NaHCO₃溶液100mL，强烈搅拌0.5h，得含氢氧化铝的晶种浆液；

（4）溶液种分：再取纯铝酸钠溶液600mL，加入纯水150mL，加热至80℃，加入β-环糊精0.5 g/L、柠檬酸和乙二胺四乙酸混和物0.2g/L得到种分原液，将晶种浆液倒入种分原液中，在近似均相的条件下开始种分，初温设定为80℃，终温设定为65℃，种分46小时结束后，种分过程分解率约为55%，抽滤浆液，氢氧化铝产品用大量纯热水洗涤，最后的洗液pH为7-8时结束洗涤，烘干，得到纯氢氧化铝产品；

（5）高纯超细氧化铝粉的制备：取上述纯氢氧化铝产品10g，置于高纯氧化铝坩埚中，在马弗炉中600℃下焙烧30min，将焙烧后的产品不经冷却直接投入100mL常温的二次蒸馏水中进行水淬，添加草酸、乙二胺四乙酸各2.5g/L作为络合剂，80℃下强烈搅拌洗涤5h，过滤，再用纯水在80℃洗涤，最后过滤洗涤、烘干，得到纯活性氧化铝产品；

取上述活性氧化铝产品10g置于高纯氧化铝坩埚中，在箱式电阻炉中1300℃下煅烧150min，产品冷却后，用0.1%硫酸溶液100mL在80℃下强烈搅拌洗涤2h，过滤，氧化铝经热二次蒸馏水冲洗后烘干，得到高纯α-Al₂O₃粉体，纯度99.99%以上，平均粒径2.2μm。

实施例4

本实施例的高纯超细氧化铝粉的制备：取实施例3步骤（4）得到的纯氢氧化铝产品80g，置于高纯氧化铝坩埚中，在马弗炉中800℃下焙烧1h，将焙烧完的产品不经冷却直接投入500mL常温的二次蒸馏水中进行水淬，添加酒石酸、柠檬酸各1g/L作为络合剂，50℃下强烈搅拌洗涤5h，过滤，活性氧化铝用热的二次蒸馏水冲洗后烘干，得到纯活性氧化铝产品。取上述活性氧化铝产品10g置于高纯氧化铝坩埚中，在箱式电阻炉中1300℃下煅烧1h，产品冷却后，用2%硫酸溶液100mL强烈搅拌洗涤2h，过滤，氧化铝用热的二次蒸馏水冲洗后烘干，得到高纯超细α-Al₂O₃粉体，纯度99.99%以上，平均粒径2.5μm。

实施例5

本实施例的高纯超细氧化铝粉的制备工艺如下：

（1）一段溶液净化：取工业铝酸钠溶液，碱(以Na₂O计)、氧化铝浓度分别为135g/L、150g/L。该铝酸钠溶液中加入浓度20%的的双氧水10mL/L和1g/L过氧化钠、5g/L生石灰90℃强烈搅拌1h，再加入2ml/L的1‰聚丙烯酰胺絮凝剂KM800（法国爱森公司）和含羟肟酸絮凝剂HX300（美国氰特公司）的混和溶液，絮凝沉降1h后抽滤，得一段净化清液；

（2）二段溶液净化：50℃下往上述清液中分别添加1g/L Na₂S、3g/L Na₃PO₄、6g/L NaF,、4g/L碳酸钠、6g/L氟硅酸50℃下处理30min后,加入活性氧化铝和活性碳粉5g/L，50℃搅拌1h，结束后抽滤，得滤液；再次过滤，得纯铝酸钠溶液；

（3）晶种制备：取上述纯铝酸钠溶液50mL，加入纯水200mL，25℃下保温，加入硬脂酸和甘露醇混和物0.2g/L，然后缓慢滴加20%双氧水溶液100mL，强烈搅拌0.5h，得含氢氧化铝的晶种浆液；

（4）溶液种分：再取纯铝酸钠溶液700mL，加入纯水50mL，加热至90℃，加入硬脂酸和甘露醇混和物0.2 g/L、酒石酸和乙二胺四乙酸混和物1g/L得到种分原液，将晶种浆液倒入种分原液中，在近似均相的条件下开始种分，初温设定为90℃，终温设定为65℃，种分24小时结束后，种分过程分解率约为47%，抽滤浆液，氢氧化铝产品用大量纯热水洗涤，最后的洗液pH为7-8时结束洗涤，烘干，得到纯氢氧化铝产品；

（5）高纯超细氧化铝粉的制备：取上述纯氢氧化铝产品10g，置于高纯氧化铝坩埚中，在马弗炉中600℃下焙烧0.5h，将焙烧后的产品不经冷却直接投入100mL常温的二次蒸馏水中进行水淬，添加草酸、柠檬酸各2.5g/L作为络合剂，80℃下强烈搅拌洗涤5h，过滤，在80℃再用纯水洗涤2次，最后过滤洗涤、烘干，得到纯活性氧化铝产品；

取上述活性氧化铝产品10g置于高纯氧化铝坩埚中，在箱式电阻炉中1300℃下煅烧1.5h，产品冷却后，用10%硫酸溶液100mL在100℃下强烈搅拌洗涤2h，过滤，氧化铝经热二次蒸馏水冲洗后烘干，得到高纯α-Al₂O₃粉体，纯度99.99%以上，平均粒径2.2μm。

实施例6

本实施例的高纯超细氧化铝粉的制备工艺如下：

（1）一段溶液净化：取工业铝酸钠溶液，碱(以Na₂O计)、氧化铝浓度分别为155g/L、165g/L。90℃下该铝酸钠溶液中加入浓度20%的2mL/L的双氧水和10g/L过硫酸钠反应60min,100℃下再加5g/L生石灰90℃强烈搅拌1h，再加入2ml/L的1‰聚丙烯酰胺絮凝剂KM800（法国爱森公司）和含羟肟酸絮凝剂HX600（美国氰特公司）的混和溶液，絮凝沉降1h后抽滤，得一段净化清液；

（2）二段溶液净化：40℃下往上述清液中分别添加0.5g/L Na₂S、1g/L Na₃PO₄、2g/L NaF,40℃下处理20min后,加入氧化铝焙烧炉的烟尘10g/L，40℃搅拌1h，结束后抽滤，得滤液；再次过滤，得纯铝酸钠溶液；

（3）晶种制备：取上述纯铝酸钠溶液50mL，加入纯水100mL，25℃下保温，加入硬脂酸和甘露醇混和物0.2g/L，然后缓慢滴加30%双氧水溶液40mL，强烈搅拌0.5h，得含氢氧化铝的晶种浆液；

（4）溶液种分：再取纯铝酸钠溶液700mL，加热至80℃，加入硬脂酸和甘露醇混和物0.2 g/L、酒石酸和乙二胺四乙酸混和物2g/L得到种分原液，将晶种浆液倒入种分原液中，在近似均相的条件下开始种分，初温设定为80℃，终温设定为65℃，种分46小时结束后，种分过程分解率约为48%，抽滤浆液，氢氧化铝产品用大量纯热水洗涤，最后的洗液pH为7-8时结束洗涤，烘干，得到纯氢氧化铝产品；

（5）高纯超细氧化铝粉的制备：取上述纯氢氧化铝产品10g，置于高纯氧化铝坩埚中，在马弗炉中600℃下焙烧0.5h，将焙烧后的产品不经冷却直接投入100mL常温的二次蒸馏水中进行水淬，添加草酸、酒石酸和乙二胺四乙酸混和物5g/L作为络合剂，10℃下强烈搅拌洗涤5h，过滤，10℃下再用纯水搅拌洗涤2次，最后过滤洗涤、烘干，得到纯活性氧化铝产品；

取上述活性氧化铝产品10g置于高纯氧化铝坩埚中，在箱式电阻炉中1400℃下煅烧1h，产品冷却后，用2%硫酸溶液100mL在80℃下强烈搅拌洗涤2h，过滤，氧化铝经热二次蒸馏水冲洗后烘干，得到高纯α-Al₂O₃粉体，纯度99.99%以上，平均粒径2.2μm。

实施例7

本实施例的高纯超细氧化铝粉的制备工艺如下：

（1）一段溶液净化：取工业铝酸钠溶液，碱(以Na₂O计)、氧化铝浓度分别为135g/L、150g/L。该铝酸钠溶液中加入20g/L过氧化钠、10g/L生石灰90℃强烈搅拌1h，再加入2mL/L的1‰聚丙烯酰胺絮凝剂KM800(法国爱森公司)和含羟肟酸絮凝剂HX600（美国氰特公司）的混和溶液，絮凝沉降1h后抽滤，得一段净化清液；

（2）二段溶液净化：70℃下往上述清液中分别添加0.1g/L Na₂S、0.1g/L Na₃PO₄，70℃下处理30min后,加入氧化铝焙烧炉的烟尘和活性氧化铝粉混和物1g/L，70℃搅拌1h，结束后抽滤，得滤液；再次过滤，得纯铝酸钠溶液；

（3）晶种制备：取上述纯铝酸钠溶液50mL，加入纯水50mL，40℃下保温，加入硬脂酸和甘露醇混和物0.2g/L，然后缓慢滴加30g/L硫酸铝溶液80mL，强烈搅拌0.5h，得含氢氧化铝的晶种浆液；

（4）溶液种分：再取纯铝酸钠溶液900mL，加热至75℃，加入硬脂酸和甘露醇混和物0.2 g/L、柠檬酸和乙二胺四乙酸混和物0.05g/L得到种分原液，将晶种浆液倒入种分原液中，在近似均相的条件下开始种分，初温设定为75℃，终温设定为55℃，种分46小时结束后，种分过程分解率约为60%，抽滤浆液，氢氧化铝产品用大量纯热水洗涤，最后的洗液pH为7-8时结束洗涤，烘干，得到纯氢氧化铝产品；

（5）高纯超细氧化铝粉的制备：取上述纯氢氧化铝产品10g，置于高纯氧化铝坩埚中，在马弗炉中800℃下焙烧0.5h，将焙烧后的产品不经冷却直接投入100mL常温的二次蒸馏水中进行水淬，添加草酸0.01g/L作为络合剂，100℃下强烈搅拌洗涤5h，过滤，再用纯水在100℃洗涤，最后过滤洗涤、烘干，得到纯活性氧化铝产品；

取上述活性氧化铝产品10g置于高纯氧化铝坩埚中，在箱式电阻炉中1300℃下煅烧2h，产品冷却后，用纯水100mL在100℃下强烈搅拌洗涤2h，过滤，氧化铝经热二次蒸馏水冲洗后烘干，得到高纯α-Al₂O₃粉体，纯度99.99%以上，平均粒径4.8μm。

Claims (10)

1.一种高纯超细氧化铝粉的制备工艺，其特征在于步骤如下：

（1）一段溶液净化：以工业铝酸钠溶液为原料，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；

（2）二段溶液净化：在步骤（1）一段溶液净化后的溶液中加入沉淀剂和吸附剂，静置后过滤，获得纯铝酸钠溶液；

（3）晶种制备：取步骤（2）得到的纯铝酸钠溶液，向其中加入晶种引发剂和钠析出抑制剂，制备晶种浆液；

（4）溶液种分：取步骤（2）得到的纯铝酸钠溶液，向其中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，控制晶种的溶解程度，70~90℃时在近似均相的条件下开始种分，种分末温在50~65℃，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；

（5）高纯超细氧化铝粉的制备：将高纯超细氢氧化铝粉在400~1000℃的条件下活化焙烧5~60min，得无定形氧化铝，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℃的条件下煅烧20~240min，再经充分洗涤后，得纯α-Al₂O₃相的高纯超细氧化铝粉。

2.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）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0.1~20g/L。

3.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）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1~5mL/L，所述絮凝剂的重量浓度为1‰。

4.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：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；所述步骤（2）中的吸附剂为活性碳、氧化铝焙烧炉的烟尘或400~800℃煅烧的活性氧化铝粉中的一种或两种混合物，加入量为1~10g/L。

5.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：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。

6.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）和步骤（4）中钠析出抑制剂为硬脂酸、甘露醇或β-环糊精中的一种或多种混和物，加入量为0.05~1g/L。

7.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：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，加入量为0.05~2g/L。

8.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中络合剂为草酸、乙二胺四乙酸、柠檬酸或酒石酸中的至少一种，加入量为0.01~5g/L。

9.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中水淬后的洗涤是焙烧氧化铝粉不经冷却，直接加入10~100℃的纯水中洗涤1~3次，煅烧后的洗涤是在纯水或0.1~10%的稀硫酸中洗涤。

10.根据权利要求1所述的高纯超细氧化铝粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中近似均相的条件为：晶种浆液加入至种分原液中后，绝大多数晶种被溶解，短时间里溶液清亮，近似均相体系，然后大量析出氢氧化铝，进入正常种分状态。