一种自发电电化学法生产氧化铝的方法技术

本发明专利技术公开了一种自发电电化学法生产氧化铝的方法，在具有阳极板的开放容器内放入铝锭，再加入至少淹没铝锭且浓度为35-50％的碱溶液进行电化学反应；铝锭完全反应后对混合液体进行过滤除杂；对沉淀析出的氢氧化铝漂洗4-8次，冲去残存的碱溶液；将制得的氢氧化铝经过烘干和焙烧得到氧化铝。该工艺不但不消耗电能，在反应中还能产生电能，供生产、生活、照明使用；本发明专利技术工艺简单，无“三废”排放，无噪声，且产品纯度高，生产成本低，工艺条件宽松。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
高纯氧化铝粉体是先进无机非金属材料，具有优异的光、电、磁、热和机械性能，在新材料领域和现代工业中有着广泛的应用，主要用于信息产业的高品质集成电路陶瓷基片、发光二极管衬底材料、高压钠灯的透明氧化铝管、人工晶体激光发生器的人工蓝宝石、红宝石、载体催化剂的涂层、高精度研磨材料及人工关节和骨骼、红外吸收和发热粉以及一些新兴荧光装饰材料等新材料领域的基础材料。高纯氧化铝粉体已成为新材料产业中产量大、产值高、用途广的高端材料产业之一。目前，生产高纯氧化铝主要有以下几种方法: (I)改良拜耳法:采用拜耳法处理氢氧化铝，通过改变氢氧化铝的析出条件和漂洗煅烧来降低杂质的浓度制备高纯氧化铝，但增加工艺步骤，生产费用高、且杂质量不易控制。(2)铵明矾分解法:将硫酸铝铵加热至80_90°C时发生自溶解，继续升温逐步脱水，210°C左右脱去大部分结晶水550°C左右脱去NH3,900°C左右完全分解生成Y-Al2O3,1200°C左右转至a -Al2O30制备过程中产生腐蚀性的气体，具有能耗高和污染环境的问题。(3)水热氧化金属铝:金属铝在高温下(350°C-400°C)和高压下(68-308大气压)下生成氧化铝，这些条件需要高压反应容器，且使金属完全反应所需反应周期长。(4)有机铝分解法:金属铝在非水条件下与醇反应生成醇铝，醇铝与水反应生成氢氧化铝制备超微细高纯氧化铝，纯度大于99%。此工艺需要较大量醇的库存和蒸馏系统，操作时着火和爆炸的可能性大，同时产品的成本高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种不用耗电、降低生产成本、消除污染、工艺简单并可获得高纯度氧化铝的电化学法生产氧化铝的工艺。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括: ，其步骤包括: (1)在具有阳极板的开放容器内放入铝锭，再加入至少淹没铝锭的碱溶液进行电化学反应; (2)招锭完全反应后对混合液体进行过滤除杂； (3)对沉淀析出的氢氧化铝漂洗4-8次，冲去残存的碱溶液； (4)将制得的氢氧化铝经过烘干和焙烧得到氧化铝。进一步的，碱溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠，浓度为35-50Wt%，其余为水。进一步的，每次反应后的碱溶液经蒸发浓缩至浓度为35-50 wt%后反复使用。进一步的，步骤(4)所述的烘干在隧道式烘炉或微波炉中进行，烘干温度为120-180°C，烘干时间为2h?5h。进一步的，步骤(4)所述焙烧在马弗炉中进行，焙烧温度为1000°C -1300°C，焙烧时间为2h?5h。进一步的，所述的阳极板是由起催化作用的导电炭黑或石墨材料经烧结或粉末压制或嗔涂、涂刷制成。与现有技术相比，本专利技术的优点包括: (1)、本专利技术本身不需能源，加之工艺简单，其成本比传统的间接法可降低20%左右，t匕传统的直接法还要低一些，但产品的品质均高于二者； (2)、本专利技术没有特别严格的工艺条件，只要使碱溶液淹没铝锭即可在阳极板的催化作用下进行反应，使用过的碱溶液经蒸发浓缩至原来浓度后还可反复使用，漂洗过的水经水处理后又能继续使用，消耗量非常少； (3)、因该专利技术是氧化还原反应，只需要空气中的氧气就足够满足反应条件，反应完全彻底，原料利用率可达100%，同时因该反应只有铝和氧发生反应，过程中无其他物质参加和生成，所以广品纯度闻，再经精加工后可达99.99%以上； (4)、因其生产工艺是较为封闭的自供能源系统，氢氧化钾溶液经浓缩及漂洗用水经处理后均可反复利用，并无“三废”排出，是一种无污染的环保生产工艺。【具体实施方式】鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。实施例1 (I)、在一个具有阳极板的开放容器内放入10kg金属铝锭，再在容器内置入足够淹没招锭的氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液的浓度应为40%,其余为水或纯净水。这时,锌便在由导电炭黑或石墨材料经烧结或粉末压制或喷涂或刷涂制成的阳极板的催化作用下与空气中的氧发生氧化还原反应并产生氧化铝。(2)、为获得高纯度的产品,在完全反应后,排出氢氧化钾溶液,对沉淀的氧化铝用水或纯净水进行4-8次漂洗,冲洗掉残存的氢氧化钾溶液。 (3)、每次漂洗后要经一次过滤，第I次过滤所用的筛网为300目；第2次过滤所用的筛网为700目；第3次过滤所用的筛网为1200目；第4次过滤所用的筛网为1800目。以获得高细度的氧化铝。所说的过滤既可采用常压式自然过滤，也可在3个兆帕的压力下加压过滤。 (4)、漂洗过滤完成后，将湿状的氧化铝送入隧道式烘炉或微波炉中进行，烘干温度为150°C，烘干时间为3h，再在马弗炉中进行，焙烧温度为1100°C，焙烧时间为3h，即得到最终产物。本工艺所说的反应为电化学反应，Ikg铝锭完全反应后可产生I千瓦时的电量。该反应过程中产生的直流电经阳极板导出可供直流电器使用，或经逆变器成为交流电可供照明、动力使用。 实施例2 (I)、在一个具有阳极板的开放容器内放入50kg金属铝锭，再在容器内置入足够淹没招锭的氢氧化纳溶液，氢氧化纳溶液的浓度应为45%,其余为水或纯净水。这时,招便在由导电炭黑或石墨材料经烧结或粉末压制或喷涂或刷涂制成的阳极板的催化作用下与空气中的氧发生氧化还原反应并产生氢氧化铝。(2)、为获得高纯度的产品,在完全反应后,排出氢氧化纳溶液,对沉淀的氢氧化招用水或纯净水进行4次漂洗,冲洗掉残存的氢氧化纳溶液。 (3)、每次漂洗后要经一次过滤，第I次过滤所用的筛网为350目；第2次过滤所用的筛网为800目；第3次过滤所用的筛网为1400目；第4次过滤所用的筛网为2000目。以获得高细度的氢氧化铝。所说的过滤既可采用常压式自然过滤，也可在2个兆帕的压力下加压过滤。 (4)、漂洗过滤完成后，将湿状的氧化铝送入隧道式烘炉或微波炉中进行，烘干温度为160°C，烘干时间为3h，再在马弗炉中进行，焙烧温度为1200°C，焙烧时间为4h，即得到最终产物。本工艺所说的反应为电化学反应，Ikg铝锭完全反应后可产生约I千瓦时的电量。该反应过程中产生的直流电经阳极板导出可供直流电器使用，或经逆变器成为交流电可供照明、动力使用。 所说的氢氧化钾溶液或氢氧化钠和招锭并没有严格的比例，只要使氢氧化钾或氢氧化钾溶液淹没铝锭即可。由于所用容器为全开放式，所以有足够的氧与铝参加反应，原料利用率能达到100%。 上述反应结束后，将氢氧化钾溶液加热蒸发，进行浓缩还原，当浓度达到35-50%时可反复使用；所说的漂洗用水最好用纯净水，以保证氧化铝的纯度。漂洗过的水经水处理设备处理后还能投入再次使用。所以，消耗的氢氧化钾或氢氧化钠溶液和水的用量很小。 所说的阳极板为导电炭黑或石墨，在该反应中只起催化作用，并不与任何物质发生化学反应。 根据实际测试，以日处理10吨铝锭的规模计算，每天可产生I万度直流电直接用于直流电器，或者逆变为交流电后完全可满足该规模的生产、生活、办公所需。 应当理解，上述实施例仅为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自发电电化学法生产氧化铝的方法，其特征在于其步骤包括：（1）在具有阳极板的开放容器内放入铝锭，再加入至少淹没铝锭的碱溶液进行电化学反应；（2）铝锭完全反应后对混合液体进行过滤除杂；（3）对沉淀析出的氢氧化铝漂洗4‑8次，冲去残存的碱溶液；（4）将制得的氢氧化铝经过烘干和焙烧得到氧化铝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴祖新，
申请(专利权)人：海门市润圣纺织品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32