[发明专利]一种制备高纯氧化铝的水热反应方法

说明书

一种制备高纯氧化铝的水热反应方法，具体包括以下步骤：（1）、组装一种制备高纯氧化铝的水热反应装置，其包括流化床、水蒸汽发生器、加压风机、定量给料机、换热器和高压储氢罐；（2）、启动水蒸汽发生器和加压风机，将水蒸汽充满流化床后，通过定量给料机将高纯铝粉加入到流化床中；（3）、设置流化床内反应温度和反应时间，使高纯铝粉与水蒸汽反应，得到氢氧化铝，将氢气收集到高压储气罐中，水蒸汽经换热器冷凝后回流到水蒸汽发生器中；（4）、将步骤（3）中制备的氢氧化铝经干燥、煅烧后得到高纯氧化铝。本发明工艺简单、操作方便、效率高、安全性能高，还能制备副产品氢气，成本低廉，绿色无污染，节能降耗，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及高纯氧化铝制备技术领域，具体涉及一种制备高纯氧化铝的水热反应方法。

背景技术

高纯氧化铝是一种纯度≥99.99%的粉体材料，具有纯度高、粒径小、粒度分布范围窄和烧结活性好等优点，广泛应用于光学、化工和特种陶瓷等多个领域。目前，制备高纯氧化铝的方法主要包括：硫酸铝铵热解制备法、碳酸铝铵热解制备法、醇铝水解制备法、溶胶凝胶法、高纯氧化铝改良拜耳制备法、等离子体法、高纯铝水解法等，其中硫酸铝铵热解制备法、碳酸铝铵热解制备法和醇铝水解制备法已经实现了工业化生产，但上述方法仍然存在工艺复杂、成本高、产量小、高污染和高能耗等问题。

专利（CN204588720U）公布了一种自吸式水解法制备高纯氧化铝的方法，该方法通过搅拌杆旋转产生的负压，使空气通过通气管进入到液体中，增加体系的含氧量，降低了铝粉的团聚，促进2H2O+O2→4OH-反应的进行，增加体系的pH值，破坏金属表面的氧化层，进而促进铝的水解反应的进行。该方法流程简单，但在反应体系中引入了大量的氧气，与氢气混合后容易发生爆炸，存在较大的安全隐患。国内专利（CN103803619A）公布了一种微细金属铝粉制备高纯氧化铝粉的方法，该方法将铝含量在99.99%以上的铝粉和纯度在99.999%以上的氧气混合加热到600°C以上，铝粉和氧气反应产生纯度达99.999%以上的高纯氧化铝。但该方法成本较高，且反应过于激烈，存在爆炸的安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种制备高纯氧化铝的水热反应方法，本发明工艺简单、操作方便、效率高、安全性能高，还能制备副产品氢气，成本低廉，绿色无污染，节能降耗，具有良好的经济效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备高纯氧化铝的水热反应方法，具体包括以下步骤：

（1）、组装一种制备高纯氧化铝的水热反应装置，该制备高纯氧化铝的水热反应装置包括流化床、水蒸汽发生器、加压风机、定量给料机、换热器和高压储氢罐；

（2）、启动水蒸汽发生器和加压风机，将水蒸汽充满流化床后，通过定量给料机将高纯铝粉加入到流化床中；

（3）、设置流化床内反应温度和反应时间，使高纯铝粉与水蒸汽反应，得到反应产物氢氧化铝，同时将副反应产物氢气收集到高压储气罐中，水蒸汽经换热器冷凝后回流到水蒸汽发生器中；

（4）、将步骤（3）中制备的氢氧化铝经干燥、煅烧后得到高纯氧化铝。

该制备高纯氧化铝的水热反应装置还包括离心风机，流化床左高右低倾斜设置，流化床的顶部左侧设有进料口，流化床的内底部设有位于流化床底板上方且与流化床底板平行的透气层，流化床的右侧下部设有高于透气层且斜向下的出料口，出料口上设置有手阀，定量给料机的出料端与进料口连接，流化床的底板设有蒸汽进口，流化床的顶部设有反应气出口，水蒸汽发生器的蒸汽出口与蒸汽进口通过蒸汽管连接，加压风机设置在蒸汽管上，反应气出口与换热器的底部进气口通过出气管连接，换热器的顶部出气口与高压储氢罐的进气口通过氢气输送管连接，离心风机设置在氢气输送管上，换热器的底部冷凝水出口与水蒸汽发生器的进水口通过冷凝水回流管连接，水蒸汽发生器的进水口处的冷凝水回流管上设有止回阀。

流化床的顶部还设有安全阀、压力变送器和温度变送器。