[发明专利]高纯纳米氧化铝的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机超高纯纳米粉体制备技术领域，具体涉及一种高纯纳米氧化铝的生产方法。

背景技术

高纯纳米氧化铝具有硬度高、尺寸稳定性好、性能优越，可用作涂料、橡胶、塑料耐磨增硬剂、荧光粉、锂电池隔膜涂层材料、锂电池正极材料添加剂、精密抛光粉、蓝宝石衬底等。

目前国内工业生产高纯纳米氧化铝的方法主要有两大类，一类是固相热解法，一类是液相水解法。固相热解多是在拜耳法的基础上进行改进，液相水解法的铝源分为无机铝盐和有机铝盐，目前醇铝盐水解是生产超高纯纳米氧化铝的重要方法，为了控制得到理想产品，大家一直在延续之前的做法下还改进此方法，比如在专利公告号为CN105948090A、CN105984891A、CN102874854B等专利中所公开的方法。对于液相沉淀法也是一种重要方法，专利公告号为CN1285510C所述专利中公布了硫酸铝和碱液均匀沉淀法制备氢氧化铝的方法，在专利公告号CN1298630C所述专利中公布了利用硫酸铝铵和碳酸铵可以制备涂层用活性纳米氧化铝，而专利公告号CN 100473610C所述专利中在上述专利中改变工艺和沉淀剂可以得到纤维状纳米氧化铝，专利公告号CN101391788A公布了利用硫酸铝铵和尿素在脲酶催化作用下均匀沉淀得到抛光液用氧化铝粉，专利公告号ZL103693664B所述专利中在上述专利中改用氨水作为沉淀剂，加入分散剂也可得到抛光氧化铝。专利公告号CN105060324A、CN103910369B、CN104708009A和CN103787394B所述专利中将硝酸铝也作为铝源，尿素、氢氧化钠或碳酸氢铵作为沉淀剂进行反应得到纳米氧化铝。这些液相沉淀方法制备的氧化铝纯度不高，有些粒径较大。相关工艺只局限于实验室，没有相关的放大实验。目前高纯纳米氧化铝的制备主要停留在试验探索阶段，探索出适合工业化生产的工艺流程是很迫切的。高纯纳米氧化铝多以价格昂贵的醇盐原料，工艺相对复杂，规模较小，成本较高，严重制约了它的产业化进程。

发明内容

为克服现有技术上的不足，本发明的目的在于提供一种生产工艺简单，成本较低的高纯纳米氧化铝的工业化生产方法。

本发明的技术方案如下：

(1)配料

1.一种高纯纳米氧化铝的工业化生产方法，其特征在于：包括如下所述步骤为：

(1)配料

将无机铝盐和分散剂溶于高纯水中，配成浓度为0.2～0.6mol/L的溶液B，其中分散剂含量为1～6wt％；将碱液和分散剂溶于高纯水中，配成浓度为0.6～1.2mol/L的溶液A，其中分散剂含量为1～6wt％。

(2)液相合成

先将溶液A经过袋式过滤器，泵入主反应釜中，开动搅拌，加入高纯水调pH值为9～10，再将溶液B经过袋式过滤器，泵入主反应釜中反应1～3小时制成溶液C。

(3)压滤洗涤

将溶液C泵入隔膜压滤机，用高纯水洗涤，去除杂质离子，制得滤饼。

(4)共沸蒸馏脱水

将滤饼含水量控制为5～20wt％时转移至蒸馏釜中，泵入重蒸的醇进行减压蒸馏，控制温度，冷却回流；脱水完成后，温度上升持续回流，蒸出醇回收，得到蓬松粉体。

(5)煅烧

将粉体置于带盖刚玉坩埚，放于炉腔内，程序升温，然后在900～1200℃内恒温1～3小时，得到高纯纳米氧化铝，纯度为99.99～99.999％。

进一步的技术方案在于，步骤(2)中所述溶液B的泵入主反应釜的流速在1～4m3/h。

进一步的技术方案在于，步骤(4)中所述的重蒸的醇为丁醇或戊醇，所述滤饼与所述重蒸的醇的用量体积比为1：10～1：20。

进一步的技术方案在于，所述步骤(1)中无机铝盐为高纯硫酸铝或者硝酸 铝，其纯度≥99.9％；所述碱液为高纯氢氧化钠、氨水、碳酸氢铵或碳酸铵中的一种，其纯度≥99.9％。

进一步的技术方案在于，所述高纯水为电阻率为15～18兆欧的纯净水。

进一步的技术方案在于，所述分散剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000中的一种或几种。

进一步的技术方案在于，所述步骤(2)中袋式过滤器用于过滤掉溶液A、B的不溶性杂质。

进一步的技术方案在于，所述步骤(3)中控制隔膜压力在0.1～0.4MPa，洗涤时间在10～30min。