[发明专利]一种电化学制备高纯氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明属于高纯氧化铝制备技术领域，特别涉及一种电化学制备高纯氧化铝的方法。

背景技术

高纯氧化铝粉体是先进无机非金属材料，具有优异的光、电、磁、热和机械性能，在新材料领域和现代工业中有着广泛的应用，主要用于信息产业的高品质集成电路陶瓷基片、发光二极管衬底材料、高压钠灯的透明氧化铝管、人工晶体激光发生器的人工蓝宝石、红宝石、载体催化剂的涂层、高精度研磨材料及人工关节和骨骼、红外吸收和发热粉以及一些新兴荧光装饰材料等新材料领域的基础材料。高纯氧化铝粉体已成为新材料产业中产量大、产值高、用途广的高端材料产业之一。

目前，生产高纯氧化铝主要有以下几种方法：

(1)改良拜耳法：采用拜耳法处理氢氧化铝，通过改变氢氧化铝的析出条件和漂洗煅烧来降低杂质的浓度制备高纯氧化铝，但增加工艺步骤，生产费用高、且杂质量不易控制。

(2)铵明矾分解法：将硫酸铝铵加热至80～90℃时发生自溶解,继续升温逐步脱水,210 ℃左右脱去大部分结晶水550℃左右脱去NH₃,900℃左右完全分解生成γ-Al₂O₃,1200℃左右转至α-Al₂O₃。制备过程中产生腐蚀性的气体，具有能耗高和污染环境的问题。

 (3)水热氧化金属铝：金属铝在高温下（350℃～400℃）和高压下(68～308大气压)下生成氧化铝，这些条件需要高压反应容器，且使金属完全反应所需反应周期长。

(4)有机铝分解法：金属铝在非水条件下与醇反应生成醇铝，醇铝与水反应生成氢氧化铝制备超微细高纯氧化铝，纯度大于99.99%。此工艺需要较大量醇的库存和蒸馏系统，操作时着火和爆炸的可能性大，同时产品的成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电化学制备高纯氧化铝的方法，该方法对环境友好，生产工艺控制简单、操作周期短、生产成本低，并且制得的产品品质稳定、纯度高。

本发明的技术解决方案是：

一种电化学制备高纯氧化铝的方法，其特殊之处在于：

以纯度为99%的电解铝锭作为阳极，光谱纯的石墨为阴极，pH=8～10的碱液为电解液，所述碱液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氨水中的一种；接直流电，施加1.7V～2.0V的电压电解，电解温度为18℃～45℃；将电解生成的氢氧化铝采用虹吸的办法吸到离心机中离心分离，清洗后，制得高纯氢氧化铝；将制得的高纯氢氧化铝在120℃～200℃下烘干2h～5h，1000℃～1300℃焙烧2h～5h，得到纯度为99.995-99.9999%的高纯氧化铝。

本发明工艺控制简单、操作周期短，所需设备投资少、生产成本较低，并且对环境友好，采用该方法制得的高纯氧化铝品质稳定，纯度可达99.995-99.9999%。

具体实施方式

实施例1

以2kg纯度为99%的电解铝锭作为阳极，光谱纯的石墨为阴极，pH=8的氢氧化钠溶液作为电解液50L。接直流电，施加1.7V的电压电解，在18℃温度下，电解4h。将电解生成的氢氧化铝采用虹吸的办法吸到离心机中离心分离，清洗后，制得高纯氢氧化铝。将制得的高纯氢氧化铝在120℃下烘干5h，1000℃焙烧5h，得到1.8kg高纯氧化铝，纯度可达 99.996%。

实施例2

以2kg纯度为99%的电解铝锭作为阳极，纯度为光谱纯的石墨为阴极，pH=9的氢氧化钠溶液作为电解液 50L。接直流电，施加1.8V的电压电解，在35℃温度下，电解4h。将电解生成的氢氧化铝采用虹吸的办法吸到离心机中离心分离，清洗后，制得高纯氢氧化铝。将制得的高纯氢氧化铝在160℃下烘干3h，1100℃焙烧4h，得到2.0kg高纯氧化铝，纯度可达99.997%。

实施例3

以2kg纯度为99%的电解铝锭作为阳极，纯度为光谱纯的石墨为阴极，pH=10的氢氧化钠溶液作为电解液50L。接直流电，施加2.0V的电压电解，在45℃温度下，电解4h。将电解生成的氢氧化铝采用虹吸的办法吸到离心机中离心分离，清洗后，制得高纯氢氧化铝。将制得的高纯氢氧化铝在200℃下烘干2h，1300℃焙烧2h，得到2.1高纯氧化铝，纯度可达99.995%。

实施例4