[发明专利]一种利用铝灰制备高活性氧化铝粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用铝灰制备高活性氧化铝粉体的方法，属于氧化铝粉体制备领域。

背景技术

氧化铝粉体具有优良的物理、化学、光学、力学和热学性能，已经被广泛应用于化工、电子、机械、特种陶瓷等众多领域，其在照明和半岛体行业中的重要作用也日益突出。目前，制备超细氧化铝的方法很多，根据反应原理主要分为固相法、气相法、液相法和有机醇盐水解法。但每种方法都有其自身的局限，如固相法存在工艺复杂、醇盐价格昂贵，很难制备小于100nnl的小颗粒，颗粒晶型不理想等问题；气相法存在生产效率低、工艺参数难以控制、装置庞大、结构复杂、设备昂贵、粉末的收集困难等局限性；湿化学法中团聚问题至今是一个难题，有机醇盐水解法制备氧化铝粉体，工艺复杂、醇盐价格昂贵，粉体颗粒较大，粒径分布宽且易团聚。尽管不少研究者探索出来众多的减小或避免团聚的解决方案，但也都有其自身的局限性。因而，探索制备高性能、无团聚的、满足市场需求的制备技术，已经引起国内外研究者的广泛关注。

铝灰主要生成于氧化铝经熔盐电解生产铝的过程中，由于操作和测定器具的携带、阳极更换、出铝、铸锭以及电解槽大修等原因，会产生大量的铝渣。一般每生产1吨铝要产生3050千克铝渣铝灰。近年来，我国铝生产能力及产量大幅度增加。再次，废铝再生并重新加工制品的回收率一般为75%～85%。再生1吨废铝将产生150～250千克铝渣铝灰。铝灰是一种可再生资源，但一直没得到足够的重视，成为破坏环境的因素之一。随着经济的发展，废铝灰渣蓄积量逐年大幅度增加，如果不寻找经济有效并且环保的方法加以治理，其对环境的严重威胁将越来越突显。我国目前铝灰处理回收率低，能量消耗大，研究和开发将工业铝灰渣回收制备其他物质，对于提高经济效益，保护生态环境具有重要的现实意义和实用价值。因此在此基础上利用铝灰制备高活性氧化铝粉体，具有重要的社会价值和经济效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前铝灰处理回收率低，能量消耗大，污染环境，且目前方法制得的氧化铝粉体，粉体颗粒较大，粒径分布宽且易团聚的弊端，提供了一种以铝灰为原料，水浮去渣，添加硫酸溶液和二异丙醇胺去除铝灰中的不溶物，再在二硫化碳、辅以二氧化钛的作用下去除溶于氢氧化钾的其他金属杂质，通过加入聚乙二醇和氨水搅拌后过滤得胶状物，经洗涤干燥、煅烧、粉碎制得高活性氧化铝粉体的方法。本发明制备方法简单，不仅减少了铝灰对环境的污染，且实现了资源的可持续利用，所得产品颗粒小，不易团聚。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）取铝灰放入容器中，向其中加入水淹没铝灰5～7cm，再使用搅拌器以300～500r/min转速，对其进行搅拌20～25min，然后静置直至无沉淀物下沉，取出漂浮在水面的杂质，再对其进行减压过滤，用无水乙醇冲洗过滤物3～5次，随后将过滤后的铝灰放入烘箱中烘干；

（2）将上述200～300g烘干后的铝灰放入1L容器中，向其中加入质量分数为40％的硫酸溶液，搅拌直至固体不再溶解，停止加入硫酸溶液，随后过滤，收集过滤液，向其中加入铝灰质量5～8％的二异丙醇胺，对1L容器进行加热至60～65℃，保温50～70min；

（3）待上述保温结束后，停止加热，向其中加入质量分数为20％的氢氧化钾溶液，调节pH为12.0～13.0，然后将1L容器移至冰浴锅中，温度设定为4～6℃，静置10～15min后，向其中加入过滤液体积3～5％的二硫化碳及烘干后的铝灰质量0.8～1.2％的二氧化钛，搅拌均匀后，对1L容器进行加热至75℃，使用搅拌器以转速120r/min搅拌均匀，保温1～2h；

（4）上述保温结束后，停止加热及搅拌，自然冷却至室温，静置直至无沉淀产生，随后过滤收集过滤液放入500mL容器中，向其中加入烘干后的铝灰质量4～6％的聚乙二醇，再将容器移至水浴锅中，加热升温至50℃，搅拌直至聚乙二醇完全溶解，再向其中加入质量分数为20％的氨水，搅拌直至无胶状物产生；

（5）待无胶状物产生后，进行减压过滤，使用蒸馏水及无水乙醇，分别冲洗过滤后的胶状物4～6次，然后将胶状物放入85℃的烘箱中烘干，随后将其放入1150～1230℃的煅烧炉中，煅烧1～3h后，随炉降温至室温，将煅烧物取出放入球磨机中进行粉碎，过筛，即可得到不同粒径的高活性氧化铝粉体。