CN110642281A

CN110642281A - 一种α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法

Info

Publication number: CN110642281A
Application number: CN201910897741.7A
Authority: CN
Inventors: 熊林; 徐强; 吴海文; 杨辉; 张正林; 李冬云; 覃剑; 于铁妮
Original assignee: Aluminum Corp of China Ltd
Current assignee: Aluminum Corp of China Ltd
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-01-03

Abstract

本发明公开一种α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，包括以下步骤：A、将工业氢氧化铝与去离子水混合后，用砂磨机研磨30‑120min，获得固相质量分数为35‑50%的悬浮液；B、在悬浮液中添加除钠剂，在超声作用下反应，再用去离子水清洗，获得氢氧化铝细粉；C、将氢氧化铝细粉在1150‑1350℃下煅烧1‑6h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。本发明具有工艺过程简单，步骤紧凑，投资少，成本低，可以较快制备α相超细低钠氢氧化铝粉体，具有推广意义。

Description

一种α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法

技术领域

本发明属于化学技术领域，具体为一种α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法。

背景技术

高品质超细氧化铝具有白度高、粒度细、粒径分布均匀、晶形完善、高强度、耐腐蚀、耐高温等一系列优异特性，可用来制备耐火材料、透明陶瓷、锂电池隔膜材料、高性能陶瓷、人造宝石和精密抛光材料以及半导体材料等产品，是当今世界快速发展的新材料之一。然而我国生产的高品质氧化铝与国外知名公司(如：日本住友、日本大明化学和法国Baikowski等)相比还存在较大的差距，主要表现在国内产品的纯度、粒度和分散性不能满足市场需求。因此，具有自主知识产权的高品质超细氧化铝粉体制备技术显得非常紧迫。

目前国内常规的氧化铝粉体破碎工艺常采用球磨工艺，但仍存在颗粒粒度较粗、破碎时间较长等问题。在除纳工艺上，多采用简单机械搅拌，导致除纳次数较多、时间较长、除纳效果有限。CN104229844B专利中未加入外力只利用除纳剂简单洗涤，除纳效果有限，所需除纳次数较多。CN108675327A专利中先将氢氧化铝煅烧成氧化铝后再进行除纳，没有利用氢氧化铝的水化活性，会降低综合除纳效果。CN102320638A专利中直接将氢氧化铝粉体进行水热除纳，未进行球磨破碎释放内部钠离子，导致除纳效果有限。

从后续氧化铝煅烧制备过程来看，氢氧化铝粉体颗粒越小，氧化铝煅烧温度可适度下降。因此可以认为，氢氧化铝经历先磨细、再外力除纳、最后低温煅烧，将成为高品质超细氧化铝制备的有效方法。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，包括以下步骤：

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合后，用砂磨机研磨30-120min，获得固相质量分数为35-50％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加除钠剂，在超声作用下反应，再用去离子水清洗，获得氢氧化铝细粉；

C、将氢氧化铝细粉在1150-1350℃下煅烧1-6h，获得超细低钠氧化铝粉体。

进一步，所述的步骤A中去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的100-185％。

进一步，所述的步骤B中的除钠剂为盐酸、醋酸、柠檬酸等中的至少一种。

进一步，所述的步骤B中除钠剂添加量为悬浮液重量的0.2-3％。

进一步，所述的步骤B中清洗后溶液pH值为6-7，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为≤0.1％。

进一步，所述的步骤B中超声作用的频率为20-120kHz，温度为40℃～70℃，时间为20-120min。

进一步，所述的步骤B中的氢氧化铝细粉为粒径≤5μm的粉末。

本发明的有益效果为：

对于50μm大小粉体，机械搅拌就可以降低部分杂质含量，但对于超细颗粒，传统的机械搅拌除钠效果有限。本发明借助超声外力作用，在颗粒表面形成作用力，使附着在表面的钠盐等杂质剥离，同时改善固体-液体接触表面，加速除钠剂对可溶性物质的溶解。选择合适的超声频率、温度和时间，可以提高氧化铝超细杂质的除钠效果，提升氧化铝粉体纯度。

本发明利用砂磨机取代现有技术中的球磨，能够在较短时间将粉体粒径从50μm降低到2μm左右，从而将工业氢氧化铝内部大量钠离子释放出来，再结合超声处理提供外力作用，添加酸除纳剂进行酸除纳，可以快速高效降低氢氧化铝含钠量(即Na₂O含量≤0.1％)，减少除纳次数，获得较细氢氧化铝颗粒，再利用较细氢氧化铝颗粒进行煅烧，可适度降低煅烧温度、缩短煅烧时间、提高α相转变率。

本发明工艺简单，无需复杂的设备，操作方便，无需加压水热反应，耗时短、能耗低、投资少，成本低，可以制备出充分满足实际需要的α相超细低钠氢氧化铝粉体，并且制备出的产品成本较低，具有推广意义。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的100％，然后用砂磨机研磨30min，获得固相质量分数为35％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.2％的盐酸，在频率为20kHz的超声作用下反应20min，反应温度为40℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH值为6，获得粒径为5μm的氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.1％；

C、将氢氧化铝细粉在1150℃下煅烧1h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例2

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的110％，然后用砂磨机研磨40min，获得固相质量分数为38％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.3％的醋酸，在频率为30kHz的超声作用下反应30min，反应温度为45℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH值为6.2，获得粒径为4.8μm的氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.08％；

C、将氢氧化铝细粉在1180℃下煅烧2h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例3

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的120％，然后用砂磨机研磨50min，获得固相质量分数为40％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.4％的除钠剂柠檬酸，使清洗后溶液pH值为6.4，在频率为40kHz的超声作用下反应40min，反应温度为50℃，再用去离子水清洗，获得粒径为4.5μm的氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.07％；

C、将氢氧化铝细粉在1200℃下煅烧3h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例4

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的130％，然后用砂磨机研磨60min，获得固相质量分数为42％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.2％的盐酸、悬浮液重量的0.3％醋酸，在频率为50kHz的超声作用下反应50min，反应温度为55℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH值为6.5，获得粒径为4.2μm的氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.06％；

C、将氢氧化铝细粉在1220℃下煅烧4h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例5

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的140％，然后用砂磨机研磨70min，获得固相质量分数为45％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.3％的盐酸、悬浮液重量的0.3％柠檬酸，在频率为60kHz的超声作用下反应60min，反应温度为60℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH值为6.6，获得粒径为4μm的氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.05％；

C、将氢氧化铝细粉在1250℃下煅烧5h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例6

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的150％，然后用砂磨机研磨80min，获得固相质量分数为46％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.25％的除钠剂盐酸、醋酸、柠檬酸，在频率为70kHz的超声作用下反应70min，反应温度为65℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH值为6.8，获得粒径为3.5μm氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.04％；

C、将氢氧化铝细粉在1280℃下煅烧6h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例7

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的160％，然后用砂磨机研磨90min，获得固相质量分数为47％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.3％的除钠剂盐酸、悬浮液重量的0.4％醋酸，在频率为80kHz的超声作用下反应80min，反应温度为70℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH为6.9，获得粒径为3.3μm氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.03％；

C、将氢氧化铝细粉在1300℃下煅烧5h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例8

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的170％，然后用砂磨机研磨100min，获得固相质量分数为48％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.4％的醋酸、悬浮液重量的0.4％柠檬酸，在频率为90kHz的超声作用下反应90min，反应温度为65℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH值为7，获得粒径为3μm氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.02％；

C、将氢氧化铝细粉在1320℃下煅烧4h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例9

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的180％，然后用砂磨机研磨110min，获得固相质量分数为49％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的0.3％的除钠剂盐酸、悬浮液重量的0.3％醋酸、悬浮液重量的0.3％柠檬酸，在频率为100kHz的超声作用下反应100min，反应温度为60℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH值为7，获得粒径为2.5μm氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.01％；

C、将氢氧化铝细粉在1340℃下煅烧3h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

实施例10

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合，去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的185％，然后用砂磨机研磨120min，获得固相质量分数为50％的悬浮液；

B、在悬浮液中添加悬浮液重量的1％的盐酸、悬浮液重量的1％醋酸、悬浮液重量的1％柠檬酸，在频率为120kHz的超声作用下反应120min，反应温度为55℃，再用去离子水清洗，清洗后溶液pH值为7，获得粒径为2μm氢氧化铝细粉，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为0.02％；

C、将氢氧化铝细粉在1350℃下煅烧2h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

对比例1

一种氧化铝粉体的制备方法，包括以下步骤：

将100千克工业氢氧化铝、0.5千克柠檬酸铵和42千克水混合，球磨12小时后制备得固相体积分数为50％的氢氧化铝浆料。在氢氧化铝浆料中添加0.5千克盐酸进行洗涤、抽滤2次，并用去离子水冲洗3次，然后将其置于100℃下干燥24小时，得脱钠后的氢氧化铝。将脱钠后的氢氧化铝与0.5千克的硼酸与0.5千克的氟化铵均匀混合，置于高温炉中以3℃/分钟升温至1450℃，保温3小时，获得低钠高活性α-氧化铝原粉，钠含量为0.1％，粉体粒径D50为8μm，α相的含量为92％。

实施例11对比实验

1实验过程

按照本发明实施例1-10、对比例1的方法制备氧化铝粉体，测量获得的产品中的α-Al₂O₃、Al₂O₃含量，以及平均粒径。

2结果与讨论

2.1本实施例1-10与对比例1制备的氧化铝粉体中Na₂O含量、α-Al₂O₃含量以及平均粒径对比结果如表1所示：

表1氧化铝粉体中Na₂O含量、α-Al₂O₃含量以及平均粒径测量结果

组别	Na<sub>2</sub>O含量/％	α-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量/％	平均粒径/μm
				对比1	0.1	92	8
实施例1	0.1	93	5.4
				实施例2	0.08	94	4.8
实施例3	0.07	95	4.5
				实施例4	0.06	95	4.2
实施例5	0.05	95	44
				实施例6	0.04	96	3.5
实施例7	0.03	97	3.3
				实施例8	0.02	98	3
实施例9	0.01	99	2.5
				实施例10	0.02	99	2

由表1可知，在本发明实施例1-10制备方法的工艺条件下，获得的能够提高氧化铝超细杂质的除钠效果，提升氧化铝粉体纯度。而且，对比例1中球磨需要加入添加剂檬酸铵，研磨时间长，焙烧需要加入添加剂硼酸、氟化铵，且焙烧温度高，可见，本发明反应过程简单，能耗低，并且能够获得较好质量的微粒。

Claims

1.一种α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将工业氢氧化铝与去离子水混合后，用砂磨机研磨30-120min，获得固相质量分数为35-50%的悬浮液；

C、将氢氧化铝细粉在1150-1350℃下煅烧1-6h，获得α相超细低钠氧化铝粉体。

2.根据权利要求1所述的α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，其特征在于：所述的步骤A中去离子水的加入量为相当于工业氢氧化铝重量的100-185 %。

3.根据权利要求1所述的α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，其特征在于：所述的步骤B中的除钠剂为盐酸、醋酸、柠檬酸等中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，其特征在于：所述的步骤B中除钠剂添加量为悬浮液重量的0.2-3%。

5.根据权利要求1所述的α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，其特征在于：所述的步骤B中清洗后溶液pH值为6-7，氢氧化铝细粉中Na₂O含量为≤0.1%。

6.根据权利要求1所述的α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，其特征在于：所述的步骤B中超声作用的频率为20-120kHz，温度为40℃~70℃，时间为20-120min。

7.根据权利要求1所述的α相超细低钠氧化铝粉体的制备方法，其特征在于：所述的步骤B中的氢氧化铝细粉为粒径≤5μm的粉末。