[发明专利]一种利用铝材阳极氧化废液制备蓝宝石级高纯氧化铝的方法

说明书

本发明涉及铝材阳极氧化废液回收利用领域，具体涉及利用铝材阳极氧化废液制备蓝宝石级高纯氧化铝的方法。本发明以铝材阳极氧化废液为原料，首先通过废液预处理除去铝材阳极氧化废液中的杂质离子，然后通过氨水调节pH为1.5～3.0，制备硫酸铝铵粗品，再通过多次重结晶进一步纯化硫酸铝铵，最后通过烧结可制得蓝宝石级高纯氧化铝。本发明的制备方法具有原料廉价，工艺简单，并且变废为宝，符合国家大力提倡的“绿色环保”和“可持续发展”的理念，其大规模使用，具有较好的社会效益。

技术领域

本发明涉及铝材阳极氧化废液回收利用领域，具体涉及利用铝材阳极氧化废液制备蓝宝石级高纯氧化铝的方法。

背景技术

随着工业的高速发展，铝型材在工业生产、建筑及民用材料中的应用愈来愈广泛。铝型材生产中有一道工序称之为阳极化。阳极化之前需要酸洗，就是利用酸液的腐蚀作用去锈，视其锈蚀程度而采用硫酸液浸渍清洗至表面光滑洁净，该浸渍液用到一定时间后成为废液而更换，废液与清水混合排放，形成含铝酸洗废水。在所用的铝型材中，大约有65％要经过表面处理，而建筑工业、航空和航天工业、汽车制造工业用的铝构件与零件，几乎全部要经过阳极氧化处理或涂层处理。我国铝加工工业现有近百条阳极氧化生产线，会产生大量的废液和废水，平均每生产1t铝型材产生0.05t废水，而每吨废水中的含铝量达到20kg。产生的废液多数工厂都未经处理而排放，不仅污染了环境，还浪费了铝资源，因此含铝废水如何高附加值资源化利用是一项非常重要的研究。

蓝宝石是α-Al₂O₃单晶，又称“刚玉”，具有独特的物理、化学、光学电子和机械特性，为一种重要的技术晶体，目前已被广泛应用于科学技术、国防与民用工业及电子通讯领域，特别是LED发光二极管、大规模集成电路SOI、SOS及超导纳米结构薄膜等最理想的衬底材料。蓝宝石除了可用作为基底材料之外，还可用来制造其它有源装备，对用于发光晶体Al₂O₃本身或杂质缺陷的研究拓展了蓝宝石许多新的应用。随着世界各国对蓝宝石生长技术推广应用的重视，大尺寸、高质量的蓝宝石晶体的需求迅速增长，促使蓝宝石晶体的研究与生长成为目前最具发展活力的产业之一。

用于生长蓝宝石单晶的原料是纯度≥99.995％的高纯氧化铝微粉，随着蓝宝石需求量的与日俱增，高纯氧化铝的市场前景将非常广泛。现有的高纯氧化铝粉体制备技术主要有醇盐水解法、Al(OH)₃烧结法、AlCl₃气相合成法、溶胶凝胶法、改良拜耳法、硫酸铝铵热解法等，其中醇盐水解法产物纯度高，但操作复杂，所需要消耗的时间比较长，很难形成批量生产规模；Al(OH)₃烧结法虽然工艺简单，但除杂困难；AlCl₃气相合成法产物粒度均匀，颗粒细小，反应过程无污染，但反应条件要求苛刻，需专业设备，生产成本高；溶胶凝胶法原料来源广泛，生产成本低廉，无废气污染，但在由溶胶形成凝胶的过程中，工艺参数难控制；改良拜耳法可以生成高纯度氧化铝粉体，但生产过程复杂，工业中所需条件苛刻；硫酸铝铵热解法是生产高纯氧化铝粉体的主要方法之一，其技术成熟，操作简单，产物纯度高，但生产成本较高，且生产周期长。目前，还没有利用铝材阳极氧化废液制备蓝宝石级高纯粉体方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用铝材阳极氧化废液制备蓝宝石级高纯氧化铝的方法，该方法利用铝材阳极氧化废液为原料，变废为宝，降低了氧化铝的生产成本，具有良好的经济效益。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种利用铝材阳极氧化废液制备蓝宝石级高纯氧化铝的方法，包括如下步骤：

1)铝材阳极氧化废液预处理

将铝材阳极氧化废液中的Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Si⁴⁺除去，得到预处理液；

2)制备硫酸铝铵粗品