[实用新型]一种蓝宝石级高纯氧化铝块体、多晶锭制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及无机高纯粉块体及多晶锭制备技术领域，具体涉及用纯度＞99.99％及以上的高纯铝片制备高纯a-Al₂O₃粉体及多晶块料的绿色制备方法及工业化装置。

背景技术

蓝宝石是一种氧化铝(α-Al₂O₃)的单晶，具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，由于其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能，是LED最为理想的衬底材料。据麦肯锡的数据，2016年全球LED照明市场占有率将由现今的7％增加至40％以上，到2020 年，LED照明市场收入将接近650亿欧元，在全球照明市场中占据近60％份额。目前，中国半导体照明产品市场的规模达200多亿元，两三年内将会升到500～600亿元的规模。随着 LED照明的迅速发展，对蓝宝石的需求也越来越大。目前国内已经有多家企业介入蓝宝石项目，如：云南蓝晶、重庆四联、江苏吉星、南京京晶及浙江上城等。

用于生长蓝宝石单晶的原料是纯度＞99.995％的高纯氧化铝微粉(通常称为5N氧化铝)，从蓝宝石原料高纯氧化铝的生产看，目前国内工业化生产中常用的工艺方法主要有碳酸铝胺热解方法、直接水解法和醇盐水解法三种：

碳酸铝胺热解法采用多重结晶技术提纯，它的缺点是金属铁、镍、钛、锆等离子以及卤素元素难以去除，纯度最多可以达到4N，一般只能用在焰熔法宝石的生产上，要拿来做大尺寸蓝宝石晶体原料非常困难。因此该方法无法满足高端蓝宝石生产的要求；

直接水解法即为纯铝直接水解法，是目前国内规模最大的4N级氧化铝生产方法。这种工艺的主缺陷有两点：(1)该方法无法提纯，纯度不可能超过原料水平；(2)铝水解不充分会造成产物中残留未反应的铝金属；铝的存在和杂质的含量多少对蓝宝石的品质影响非常大；

醇盐水解法即为异丙醇铝法，该方法是目前日本和美国主要采取生产高纯度氧化铝粉体的工艺，产品纯度可以达到99.996％以上，主要用于蓝宝石长晶行业，和直接水解法相比，这种工艺的优点是可以再次提纯，是目前国内外公认的制备纯度最高的氧化铝生产方法。但该方法也存在工艺复杂、设备投入大、生产成本高等缺点。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服目前高纯氧化铝(α-Al₂O₃＜99.996％)原料生产过程中存在的大多数原料纯度不够、杂质含量高、生产成本高及二次污染等问题，提供一种工艺简单、无环境污染、成本低、并使其主要杂质含量小于蓝宝石单晶生长所允许的极限值的制备装置。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：一种蓝宝石级高纯氧化铝块体、多晶锭制备装置，包括：

合成反应釜(1)：用于进行高纯铝片与高纯水的合成反应生成氢氧化铝；

过滤器(2)：用于对合成反应生成的氢氧化铝进行过滤，得到铝片和完全水解的氢氧化铝；

洗涤压滤机(3)：用于对所述完全水解的氢氧化铝进行压滤、洗涤、压滤，得到氢氧化铝滤饼和母液；

微波干燥机(4)：用于对所述氢氧化铝滤饼进行干燥，得到氢氧化铝粉体；

微波隧道煅烧窑(5)：用于对所述氢氧化铝粉体进行中温煅烧，得到a-Al₂O₃粉体；

气流粉碎机(6)：用于对所述a-Al₂O₃粉体进行粉碎，得到a-Al₂O₃粉；

冷静等压机(7)：当所述气流粉碎机粉碎得到的a-Al₂O₃粉纯度达到5N级时，用于对a-Al₂O₃粉进行冷静压成型，得到a-Al₂O₃块料；

高温煅烧炉(8)：用于对所述冷静等压机制成的a-Al₂O₃块料进行高温煅烧；

制粒机(9)：当所述气流粉碎机粉碎得到的a-Al₂O₃粉纯度未达到5N级时，用于对a- Al₂O₃粉进行造粒，得到直径为3～10mm的球形或不规则形的a-Al₂O₃粒料；

高频炉(10)：用于对所述制粒机加工得到的a-Al₂O₃粒料进行高温提纯。