专利名称：一种低钠细晶氧化铝的制备方法
技术领域：
一种低钠细晶氧化铝的制备方法，涉及一种电子陶瓷、微晶陶瓷、精细抛光、催化剂及其载体等用的低钠亚微米晶氧化铝的制备方法。
背景技术：
低钠细晶(原晶粒度小于2微米)氧化铝具有抗磨损、耐腐蚀、高绝缘性、易烧结等的特性，目前已在微晶陶瓷、精密陶瓷、泡沫陶瓷、集成电路芯片、航空光源器件、电子陶瓷以及半导体基板、硬磁盘基板和LED用蓝宝石基片精细抛光等方面得到了广泛的应用。采用碳酸铝铵热解法、铝盐水解法、火花放电法、喷雾热解法、溶胶凝胶法等工艺虽然可以制取高转化率的低钠细晶的氧化铝产品，但存在工艺复杂、生产成本高、污染环境等问题。目前很多企业以冶金级氧化铝或氢氧化铝为原料，通过添加脱钠剂进行高温脱钠来生产低钠氧化铝。由于工业氧化铝或氢氧化铝中氧化钠含量较高，需通过添加硼化物或卤化物等经高温煅烧使氧化钠挥发得到低钠氧化铝，不仅污染环境和腐蚀设备，而且由于高温脱钠过程中氧化铝晶粒快速长大，导致氧化铝晶粒粗大，原晶粒度通常大于2微米，很难制备出细晶的氧化铝粉体。另外，高温过程中挥发出去的大部分含钠化合物在冷却过程中再次被氧化铝吸附，导致最终产品中的氧化钠含量较高，需经过进一步酸洗等过程才能得到低钠的氧化钠粉体。CN 1189475A公开了一种低成本制备无团聚亚微米氧化铝的制备方法，以市售的α氧化铝粉或拜耳法生产的冶金氧化铝为原料，通过加入分散剂研磨后得到亚微米氧化铝，但此法得到的氧化铝粉Na2O含量较高，不适用制造电子陶瓷等产品。 CN1565975A公开了改良盐析法制备亚微米氧化铝的方法，采用盐酸法生产亚微米氧化铝， 通过盐析可制得低钠的氧化铝，但采用酸法对设备的耐腐蚀性能要求高，且盐析提纯工艺复杂，生产成本高。CN1342609A公开了一种形态松散的亚微米、纳米氧化铝制备技术，以铝和醇为原料制备出有机醇铝盐，再经水解得到高纯氧化铝水合物，进一步煅烧后得到超细氧化铝粉体，该方法存在原料成本高的问题。CN200910168548. 6公开了一种勃姆石粒子以及氧化铝粒子的制造方法，该专利以细晶的氢氧化铝为原料，通过控制氢氧化铝浆体的电导率，并加入晶核成型剂，制备出二次颗粒为亚微米级的一水氧化铝，经进一步煅烧后可制备出适合精细研磨抛光用的亚微米氧化铝。采用此专利提供的方法虽然可以制备出细晶的氧化铝粉体，但该专利须先制备出亚微米的一水软铝石，由于粒子细小导致在湿法生产过程中存在过滤、洗涤、干燥困难等问题，导致产品的生产成本较高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种原料来源广、环境友好、工艺简单且生产成本低的低钠细晶氧化铝的制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。—种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于制备过程以工业氢氧化铝为原料，首先对氢氧化铝进行水热转相处理，得到氧化钠含量小于500ppm的低钠细晶的一水氧化招，再将得到的低钠细晶的一水氧化铝压制成块，之后焙烧得到低钠细晶的氧化招，最后经研磨、分级后得到亚微米的低钠氧化铝。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程是使用管道化等水热装置进行连续地水热处理。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程中，采用管道化水热装置对氢氧化铝水基浆体进行预热到或略高于水热反应温度，之后浆体直接流入到带有搅拌装置的高压反应釜系列中进行充分水热反应，反应结束后的浆体经闪蒸罐闪蒸回收余热，浆体温度降至100°c以下，对浆体进行液固分离和洗涤。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程是采用高压反应釜进行连续地水热处理，也可采用纯管道化水热反应装置或高压反应釜等其它水热装置进行生产。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程的水热体系中，水基浆体中氢氧化铝的固含为10-800g/L。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程的水热反应温度为150°C至260°C，水热反应时间为10分钟至12小时。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程，在水热反应体系中加入无机酸、有机酸或酸性电解质使浆体的PH值为3-7。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程，在水热反应体系中加入的无机酸为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸；有机酸为醋酸、草酸、 酒石酸；酸性电解质为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝酸式盐。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程，在水热反应体系中加入拟薄水铝石或超细的薄水铝石为晶种，晶种添加量为氢氧化铝质量的0. 001%-30%。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于将得到的低钠细晶的一水氧化铝压制成块过程是采用制砖机或成球机成型装置进行的，得到一水氧化铝砖或球，之后将成型后的砖或球装入匣钵或放在SiC等棚板上，在梭式窑或燧道窑等高温窑中进行煅烧；或将得到的一水氧化铝粉体直接装入匣钵或坩埚中或放在棚板上在高温窑中进行煅烧得到氧化铝粉体。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于在梭式窑或燧道窑等高温窑中进行煅烧时，煅烧温度为800-1500°C，在煅烧温度下的保温时间为0. 5-20小时。煅烧温度低时，得到低α相含量的活性氧化铝；煅烧温度高于1000°C，可得到高α相含量的高温氧化铝。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于煅烧后得到的低纳细晶氧化铝，经气流磨、搅拌磨、球磨或振动磨进一步磨细后，采用气流分级或水力分级去除大颗粒后，得到亚微米氧化铝或超细氧化铝。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，具有生产工艺简单，原料来源广泛，生产成本低及环境友好等优点，而且可以结合现有氧化铝生产流程和设备进行水热处理，有效简化了生产工艺，降低了生产成本。是一种制备超低钠薄水铝石和氧化铝的理想方法。
图1是本发明方法的工艺流程图。
具体实施例方式一种低钠细晶氧化铝的制备方法，将工业氢氧化铝与拟薄水铝石(或薄水铝石)晶种充分混合制成浆体，在水热反应装置内于一定温度下进行水热反应，之后将浆体进行过滤、洗涤、干燥，得到低钠细晶的一水氧化铝，然后将一水氧化铝采用压砖或制球机压制成砖块或球，放在燧道窑、梭式窑或其它煅烧窑内将粉体在一定温度进行煅烧，制备成低钠细晶的氧化铝，经进一步研磨、分级后可得到低钠的亚微米氧化铝粉体。其过程为首先将工业氢氧化铝与纯水或自来水配制成一定固含的浆体，根据需要可加入晶种和调节浆体的PH值，在高压反应釜内或管道化等水热反应装置中进行水热反应，在水热转相过程中脱除氧化铝水合物内部的氧化钠、氧化钾等杂质，并由大晶粒的氢氧化铝转化为原晶粒度小于1微米的一水氧化铝附聚体。水热反应后得到的一水氧化铝水基浆体进行液固分离，并采用热的纯水或自来水洗涤滤饼中的附碱，将滤饼干燥得到一水氧化铝粉体，将一水氧化铝粉体压制成砖或直接将一水氧化铝粉装入匣钵，之后再在燧道窑、梭式窑中进行煅烧，也可采用回转窑直接煅烧一水氧化铝粉体，制备出低钠细晶的高温氧化铝或活性氧化铝产品，经进一步研磨后可制得亚微米或微米级的超细氧化铝粉体。实施例1
将10吨工业氢氧化铝(平均粒度为65微米)加入到配料槽中，加入50立方米的自来水，经搅拌后使浆体充分混合，之后由隔膜泵将浆体输送到管道化装置中，在管道中将料浆逐步预热到220°C后，进入到高压反应釜中进行水热反应，浆体在高压反应釜中停留时间为 60分钟，之后浆体经闪蒸罐闪蒸降温到98°C。反应后浆体进入缓冲槽，经料浆泵将浆体输送至真空带式过滤机进行过滤洗涤，得到的一水氧化铝采用压砖机压制成型，之后放入SiC 棚板上，在梭式窑中于1250°c下煅烧，1250°C保温6小时，得到α相转化率大于95%的高温氧化铝，经扫描电镜观察，原晶粒度约为0. 8微米，氧化钠含量为500ppm。实施例2
将10吨工业氢氧化铝(平均粒度为65微米)加入到配料槽中，加入50立方米的自来水，经搅拌后使浆体充分混合，之后由隔膜泵将浆体输送到管道化装置中，在管道中将料浆逐步预热到后，进入到高压反应釜中进行水热反应，浆体在高压反应釜中停留时间为 30分钟，之后浆体经闪蒸罐闪蒸降温到98°C。反应后浆体进入缓冲槽，经料浆泵将浆体输送至真空带式过滤机进行过滤洗涤，得到的一水氧化铝采用压砖机压制成型，之后放入SiC 棚板上，在梭式窑中于1250°c下煅烧，1350°C保温6小时，得到α相转化率大于95%的高温氧化铝，经扫描电镜观察，原晶粒度约为1. 0微米，氧化钠含量为400ppm。实施例3
将10吨工业氢氧化铝(平均粒度为65微米)加入到配料槽中，加入50立方米的自来水，加入0. 5吨的拟薄水铝石，经搅拌后使浆体充分混合，之后由隔膜泵将浆体输送到管道化装置中，在管道中将料浆逐步预热到220°C后，进入到高压反应釜中进行水热反应，浆体在高压反应釜中停留时间为60分钟，之后浆体经闪蒸罐闪蒸降温到98°C。反应后浆体进入缓冲槽，经料浆泵将浆体输送至真空带式过滤机进行过滤洗涤，得到的一水氧化铝采用压砖机压制成型，之后放入SiC棚板上，在梭式窑中于1250°C下煅烧，1250°C保温6小时，得到 α相转化率大于95%的高温氧化铝，经扫描电镜观察，原晶粒度约为0. 6微米，氧化钠含量为 450ppmo实施例4
将10吨工业氢氧化铝(平均粒度为65微米)加入到配料槽中，加入50立方米的自来水， 加入约16升的工业硫酸调整浆体的pH值，经搅拌后使浆体充分混合，经检测浆体的pH值约为4，之后由隔膜泵将浆体输送到管道化装置中，在管道中将料浆逐步预热到220°C后， 进入到高压反应釜中进行水热反应，浆体在高压反应釜中停留时间为60分钟，之后浆体经闪蒸罐闪蒸降温到98°C。反应后浆体进入缓冲槽，经料浆泵将浆体输送至真空带式过滤机进行过滤洗涤，得到的一水氧化铝采用压砖机压制成型，之后放入SiC棚板上，在梭式窑中于1250°C下煅烧，1250°C保温6小时，得到α相转化率大于95%的高温氧化铝，经扫描电镜观察，原晶粒度约为0. 8微米，氧化钠含量为200ppm。实施例5
将10吨工业氢氧化铝(平均粒度为65微米)加入到配料槽中，加入50立方米的自来水，加入约100公斤的工业硝酸铝，经搅拌后使浆体充分混合，经检测浆体的pH值约为6. 5， 之后由隔膜泵将浆体输送到管道化装置中，在管道中将料浆逐步预热到220°C后，进入到高压反应釜中进行水热反应，浆体在高压反应釜中停留时间为60分钟，之后浆体经闪蒸罐闪蒸降温到98°C。反应后浆体进入缓冲槽，经料浆泵将浆体输送至真空带式过滤机进行过滤洗涤，得到的一水氧化铝装入匣钵，之后在燧道窑中进行煅烧，于1450°C保温6小时，得到 α相转化率大于95%的高温氧化铝，经扫描电镜观察，原晶粒度约为0. 9微米，氧化钠含量为 300ppmo实施例6
将10吨工业氢氧化铝(平均粒度为65微米)加入到配料槽中，加入50立方米的自来水，加入约100公斤的工业硝酸铝，经搅拌后使浆体充分混合，经检测浆体的pH值约为6. 5， 之后由隔膜泵将浆体输送到管道化装置中，在管道中将料浆逐步预热到220°C后，进入到高压反应釜中进行水热反应，浆体在高压反应釜中停留时间为60分钟，之后浆体经闪蒸罐闪蒸降温到98°C。反应后浆体进入缓冲槽，经料浆泵将浆体输送至真空带式过滤机进行过滤、 洗涤，得到的一水氧化铝装入匣钵，之后在梭式窑中进行煅烧，于900°C下保温4小时，得到的原晶粒度约为0. 75微米活性氧化铝，氧化钠含量为300ppm。
权利要求
1.一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于制备过程以工业氢氧化铝为原料，首先对氢氧化铝进行水热转相处理，得到氧化钠含量小于500ppm的低钠细晶的一水氧化铝， 再将得到的低钠细晶的一水氧化铝压制成块，之后焙烧得到低钠细晶的氧化铝，最后经研磨、分级后得到亚微米的低钠氧化铝。
2.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程是使用管道化水热装置进行连续地水热处理。
3.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程中，采用管道化水热装置对氢氧化铝水基浆体进行预热到或略高于水热反应温度，之后浆体直接流入到带有搅拌装置的高压反应釜系列中进行充分水热反应， 反应结束后的浆体经闪蒸罐闪蒸回收余热，浆体温度降至100°c以下，对浆体进行液固分离和洗涤。
4.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程是采用高压反应釜进行连续地水热处理。
5.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，所述的水热处理装置包括管道化预热加高压反应釜处理系统、纯管道化水热处理系统或高压反应釜等水热反应装置。
6.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程的水热体系中，水基浆体中氢氧化铝的固含为10-800g/L。
7.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程的水热反应温度为1501至^0°C，水热反应时间为10分钟至12小时。
8.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程，在水热反应体系中加入无机酸、有机酸或酸性电解质使浆体的PH值为 3-7。
9.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程，在水热反应体系中加入的无机酸为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸；有机酸为醋酸、草酸、酒石酸；酸性电解质为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝酸式盐。
10.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于对氢氧化铝进行水热转相处理过程，在水热反应体系中加入拟薄水铝石或超细的薄水铝石为晶种，晶种添加量为氢氧化铝质量的0. 001%-30%。
11.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于将得到的低钠细晶的一水氧化铝压制成块过程是采用制砖机或成球机成型装置进行的，得到一水氧化铝砖或球，之后将成型后的砖或球装入匣钵或放在SiC等棚板上，在梭式窑或燧道窑等高温窑中进行煅烧；或将得到的一水氧化铝粉体直接装入匣钵或坩埚中或放在棚板上在高温窑中进行煅烧得到氧化铝粉体。
12.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于在梭式窑或燧道窑等高温窑中进行煅烧时，煅烧温度为800-1500°C，在煅烧温度下的保温时间为 0.5-20小时。煅烧温度低时，得到低α相含量的活性氧化铝；煅烧温度高于ΙΟΟΟ ，可得到高α相含量的高温氧化铝。
13.根据权利要求1所述的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，其特征在于煅烧后得到的低纳细晶氧化铝，经气流磨、搅拌磨、球磨或振动磨进一步磨细后，采用气流分级或水力分级去除大颗粒后，得到亚微米氧化铝或超细氧化铝。
全文摘要
一种低钠细晶氧化铝的制备方法，涉及一种电子陶瓷、微晶陶瓷、精细抛光、催化剂载体等用的低钠亚微米晶氧化铝的制备方法。其特征在于制备过程以工业氢氧化铝为原料，首先对氢氧化铝进行水热转相处理，得到氧化钠含量小于500ppm的低钠细晶的一水氧化铝，再将得到的低钠细晶的一水氧化铝压制成块，之后焙烧得到低钠细晶的氧化铝，最后经研磨、分级后得到亚微米的低钠氧化铝。本发明的一种低钠细晶氧化铝的制备方法，具有生产工艺简单，原料来源广泛，生产成本低及环境友好等优点，而且可以结合现有氧化铝生产流程和设备进行水热处理，有效简化了生产工艺，降低了生产成本，是一种制备超低钠薄水铝石和氧化铝的理想方法。
文档编号C01F7/30GK102320638SQ201110221900
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者余峰涛, 姚长江, 姜雪芹, 宋为聪, 樊大林, 王建立, 耿红娟, 车洪生, 马艳红 申请人:中国铝业股份有限公司