[发明专利]制造高纯度氧化铝的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年2月23日提交的美国临时专利申请第62/119,402号的优先权和权益，所述临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

高纯度氧化铝粉末可用于制造高压钠灯的半透明管、表盖的蓝宝石、高强度陶瓷工具、磁带磨料、作为GaN衬底的发光二极管、光电子器件的硅微芯片晶片、飞行器的窗户和机罩、汽车前灯、手机和其它电子装置的保护窗、停止信号、手术刀、医学光纤探针的微光学元件、条形码的光学扫描仪、紫外CD和DVD光学系统、棱镜、镜片、光学板、可见和IR范围的光学系统、手机、移动设备和光纤系统显示窗、侵蚀性和高温环境中的化学制造设备：试管、坩埚、漏斗、化学玻璃器皿、磨料、电池组件、轴承和宝石。

目前，最常用的制造用于制造LED衬底的蓝宝石的高纯度氧化铝的方法是硫酸铝铵热分解、碳酸铝铵热分解和异丙醇铝水解。高纯度氧化铝随后用于维尔纳法(Verneuil process)中以制造瑕坯或压缩成致密圆片、颗粒或珠粒用于在蓝宝石锭炉中熔融。

氧化铝纯化领域中的先前研究使用三水合铝、铝矾土、三水铝石、铝氧化物或含有氧化铝的矿石作为所述方法的起始原料。

发明内容

本公开描述一种制造高纯度氧化铝(aluminum oxide/alumina)的方法，其与常规方法相比可能需要较少能量。本文所述的方法使用铝金属和酸，如盐酸(HCl)作为原料得到铝盐溶液，喷雾焙烧铝盐溶液得到高纯度氧化铝粉末。

在一个实例中，本公开描述一种方法，包含使铝金属与酸在水存在下反应，得到水中包含铝盐的第一铝盐溶液，其中所述铝盐包含所述酸与所述铝金属的反应产物，加热所述第一铝盐溶液，得到母液和固体铝盐，分离所述固体铝盐与所述母液，用水溶解至少一部分所分离的固体铝盐，得到第二铝盐溶液，喷雾焙烧所述第二铝盐溶液，得到氧化铝粉末，以及洗涤所述氧化铝粉末，其中经洗涤的氧化铝粉末包含小于约30ppmw总金属和烷基杂质。

本公开还描述一种方法，包含使铝金属与酸在水存在下反应，得到水中包含铝盐的铝盐溶液，其中所述铝盐包含所述酸与所述铝金属的反应产物，喷雾焙烧所述铝盐溶液，得到氧化铝粉末，以及洗涤所述氧化铝粉末，其中经洗涤的氧化铝粉末包含小于约30ppmw总金属和烷基杂质。

根据本发明的一个方面，提供一种方法，包含：

(a)使铝金属与酸在水存在下反应，得到水中包含铝盐的铝盐溶液，其中所述铝盐包含所述酸与所述铝金属的反应产物；以及

(b)喷雾焙烧所述铝盐溶液，得到氧化铝粉末；以及

(c)洗涤所述氧化铝粉末；

其中经洗涤的氧化铝粉末包含小于约30ppmw总金属和烷基杂质。

根据此方法的一个实施例，在步骤(b)之前，加热由步骤(a)产生的铝盐溶液以产生铝盐晶体，随后将铝盐晶体溶解于水中，产生用于在步骤(b)中喷雾焙烧的第二铝盐溶液。

根据本发明的另一个方面，提供一种方法，包含：

(a)使铝金属与酸在水存在下反应，得到水中包含铝盐的第一铝盐溶液，其中所述铝盐包含所述酸与所述铝金属的反应产物；

(b)加热所述第一铝盐溶液，得到母液和固体铝盐；

(c)分离所述固体铝盐与所述母液；

(d)用水溶解至少一部分所分离的固体铝盐，得到第二铝盐溶液；

(e)喷雾焙烧所述第二铝盐溶液，得到氧化铝粉末；以及

(f)洗涤所述氧化铝粉末；

其中经洗涤的氧化铝粉末包含小于约30ppmw总金属和烷基杂质。

根据本发明的另一个方面，提供通过本文所述的方法产生的高纯度氧化铝。高纯度氧化铝可具有4N或更大的纯度，例如其可具有约4N至约6N的纯度。

附图说明

在图式中，相同的编号可用于描述数个视图中的类似元件。具有不同字母后缀的相同编号可用于表示类似元件的不同视图。图式借助于实例而非限制性地总体上说明本文件中所论述的各种实例。

图1是一种生产高纯度氧化铝的实例方法的流程图。

图2是另一种生产高纯度氧化铝的实例方法的流程图。

具体实施方式