[发明专利]用微细金属铝粉生产高纯氧化铝粉的方法

说明书

技术领域

本发明是一种以高纯微细金属铝粉为原料，经与高纯氧气混合后加热到一定温度，使铝粉在氧气中燃烧生成纯度大于99.999％的氧化铝的方法，属于非金属粉体材料生产技术领域。

背景技术

高纯氧化铝是指纯度达到99.999％以上的氧化铝。现生产高纯氧化铝有二种工艺方法，一种是用化学冶金法从铝土矿生产出高纯氢氧化铝，再烧制成高纯氧化铝，该方法生成的高纯氧化铝不稳定，达到99.999％的氧化铝成品率不足5％。另一种是用纯度99.999％的金属铝与高纯烧碱反应生成高纯的氢氧化铝，再烧制成高纯氧化铝，这种方法99.999％的氧化铝成品率虽然可以达到30％以上，但是成本很高。

发明内容

本发明是利用铝与氧气在600℃以上可以发生反应生成氧化铝的性质，采用金属铝含量在99.99％以上的高温铝液为加热热源，将金属铝含量在99.98％以上、粒度为15-25μm的微细金属铝粉和纯度在99.999％的氧气混合体加热，加热到600℃以上后铝粉与氧气反应生成纯度达到99.999％的氧化铝粉，而且铝粉与氧气反应放出大量的热量，加热铝液温度升高产生的铝蒸汽也与氧气反应生成高纯氧化铝粉，生成的高纯氧化铝粉被流动氧气携带进行冷却降温和收集。

微细金属铝粉生产高纯氧化铝粉的装置由高纯氧气罐、风机、铝粉加料罐、中频炉铝液加热器、换热器、旋流沉降收集器、收料罐和氧气循环管道构成。中频炉铝液加热器的炉体为“U”型管状，“U”型炉体左侧直立管为加热管，装有中频加热线圈，管的上部为对铝粉与氧气加热的位置；“U”型炉体右侧直立管为加铝管，在铝液有损耗后从右侧直立管上部管口加入铝锭并被熔化；“U”型炉体下部横管连接左右两侧直立管，铝液经下部横管联通保持炉体左右两个直立管的液面高度一致。中频炉铝液加热器的炉体、进出管道由可以抗1400℃高温的纯度99.99％以上的氧化铝陶瓷耐火材料制造；风机为无油润滑型，叶轮和机壳为钛制；铝粉加料罐、换热器、旋流沉降收集器、收料罐内衬材质为纯度99.99％以上的氧化铝陶瓷；氧气循环管道、氧气罐和罐上的阀门材质为钛制。

微细金属铝粉生产高纯氧化铝粉的过程是：打开氧气罐阀门，启动风机、换热器，使氧气在装置中循环，然后启动中频炉铝液加热器把铝液加热到600℃以上，再打开铝粉加料罐阀门，保持铝粉匀速加入中频炉铝液加热器中，铝粉在氧气中含量保持100mg／m³以下。经中频炉铝液加热器加热后，铝粉与氧气反应生成氧化铝粉，氧气携带氧化铝粉经过换热器降温后进入旋流沉降收集器、收料罐被收集包装，分离出氧化铝的氧气经循环管道至风机，继续循环使用。氧气与铝粉反应过程放出大量的热，使铝液温度升高产生的铝蒸汽也与氧气反应生成高纯氧化铝粉。本方法可以大规模连续生产氧化铝粉，氧化铝纯度可达到99.999％以上。

附图说明

附图1为生产流程示意图

(1)高纯氧气储罐；(2)风机；(3)中频炉铝液加热器进料管；(4)中频炉铝液加热器出料管；(5)铝粉加料罐；(6)铝粉加料罐脉冲阀门；(7)中频炉铝液加热器加热线圈；(8)中频炉铝液加热器U型炉体；(9)中频炉铝液加热器加热管；(10)中频炉铝液加热器加料管；(11)换热器；(12)旋流沉降收集器；(13)收料罐入口阀门；(14)收料罐；(15)收料罐出料阀门；(16)循环氧气管道；

具体实施方式

1、打开收料罐入口阀门(13)，关闭收料罐出料阀门(15)，打开高纯氧气罐(1)阀门。

2、启动风机(2)和换热器(11)，使纯度大于99.999％的氧气在装置中循环。

3、经中频炉铝液加热器加料管(10)向中频炉铝液加热器U型炉体(8)中加入金属铝含量在99.99％以上的铝液，至中频炉铝液加热器加热管(9)铝液液面达到需要的高度。

4、启动中频炉铝液加热器加热线圈(7)，加热铝液到600℃以上。

5、打开铝粉加料罐脉冲阀门(6)，把金属铝含量在99.98％以上、粒度15-25μm的铝粉匀速加入中频炉铝液加热器进料管(3)中，铝粉在氧气中含量保持100mg/m³以下。

6、经中频炉铝液加热器加热管(9)的铝液加热，铝粉与氧气反应生成氧化铝粉，经中频炉铝液加热器出料管(4)进入换热器(11)冷却降温。

7、经过冷却降温后的氧化铝粉进入旋流沉降收集器(12)被沉降，进入收料罐(14)被收集。

8、在收集到一定程度后关闭收料罐入口阀门(13)，打开收料罐出口阀门(13)放出高纯氧化铝包装。