氧化铝的制备工艺制造技术

一种由源自拜耳法的含铝材料制备高纯度氧化铝的工艺。该工艺包括用盐酸消解含铝材料以产生氯化铝溶液和酸不溶性固体，并将所述固体与氯化铝溶液分离，去除氯化铝溶液中的一种或多种杂质，再从产生的氯化铝溶液中产生六水氯化铝固体，并将产生的六水氯化铝固体热分解以产生高纯度氧化铝。以产生高纯度氧化铝。以产生高纯度氧化铝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化铝的制备工艺


[0001]本专利技术涉及制备氧化铝的工艺，特别是涉及源自拜耳法的含铝材料制备高纯度氧化铝的工艺。

技术介绍

[0002]以下对本专利技术背景的讨论旨在促进对本专利技术的理解。然而，应该理解的是，讨论并不是承认所提及的任何材料在本申请的优先权日已发表、已知或属于公知常识。
[0003]高纯度氧化铝用于广泛的技术应用，包括用作高强度放电灯、LED、用于精密光学部件、手持设备、电视屏幕和表盘的蓝宝石玻璃、用于激光器的合成宝石、航天和航空工业中的部件和高强度陶瓷工具的关键材料。其也用于锂离子电池中，充当电池阳极和阴极之间的电绝缘体。在后一种应用中，特别需要高纯度规格，因为任何重要的杂质，特别是苏打，都会导致电池之间的不良电子传输。
[0004]高纯度氧化铝可通过使高纯度铝金属与酸反应，产生铝盐溶液，随后浓缩溶液并喷雾焙烧浓缩盐溶液得到氧化铝粉末而直接由铝金属制成。该方法基于从高纯度铝金属原料制备高纯度氧化铝的前提，以减少杂质污染的可能性。
[0005]或者，高纯度氧化铝可以通过煅烧并在盐酸中消解高岭土或其他粘土状材料来制备，由此从消解混合物中分离出酸不溶性固体以产生氯化铝液。六水合氯化铝(AlCl3.6H2O)固体可以在一个或一系列结晶步骤中连续结晶，以在最终煅烧产生所需纯度的氧化铝之前降低杂质水平。
[0006]冶炼或冶金级氧化铝可通过直接煅烧由拜耳法从铝土矿产生的氢氧化铝来制造。然而，这些煅烧等级的氧化铝可能具有0.15
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50％的苏打含量，这对于上面讨论的应用来说太高了。
[0007]因此，需要开发用于从铝金属、高岭土和粘土状铝质材料以外的来源制备高纯度氧化铝的替代且更有效的工艺。特别是，开发一种从拜耳法的产物或副产物，甚至是钠含量>0.15％和铁、硅、钛、钙、镁、钾、钼和磷杂质的产物或副产物中制备高纯度氧化铝的工艺将是有利的。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种制备高纯度氧化铝的工艺。
[0009]在第一方面，本专利技术提供了一种由源自拜耳法的含铝材料制备高纯度氧化铝的工艺，包括：
[0010]a)用盐酸消解所述材料以产生氯化铝溶液和酸不溶性固体并将所述固体与氯化铝溶液分离；
[0011]b)去除氯化铝液中的一种或多种杂质；
[0012]c)由步骤b)中产生的氯化铝溶液产生六水氯化铝固体；和
[0013]d)将步骤c)中产生的六水氯化铝固体热分解以产生高纯度氧化铝。
[0014]高纯度氧化铝可由源自拜耳法的各种含铝材料制备，特别是冶炼级氧化铝产生的产物和副产物。例如，源自拜耳法的含铝材料可从由酸溶性氢氧化铝化合物、酸溶性羟基氧化铝化合物、氧化铝化合物、六水合铝酸三钙、片钠铝石、铝取代的羟基氧化铁、拜耳方钠石、DSP和赤泥或它们的混合物组成的组中选择。
[0015]在进一步的实施例中，高纯度氧化铝可以由在氢氧化铝的煅烧过程中产生的细颗粒即粉尘制备。可以以任何合适的方式从煅烧炉废气中分离和收集该煅烧炉粉尘，例如可以通过使用静电除尘器(ESP粉尘)、袋式除尘器、旋风分离器、过滤器、淘洗器或它们的任何组合来分离和收集粉尘。
[0016]用于本文所公开的方法的所收集的煅烧炉粉尘可以具有小于约100μm、95μm、90μm、85μm、80μm、75μm、70μm、65μm、60μm、55μm、50μm、45μm、40μm、35μm、30μm、25μm或25μm的粒度D90。煅烧炉粉尘粒度D90可以至少约1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm或35μm。煅烧炉粉尘粒度可以在由这些上限和/或下限中的任何两个值提供的范围内，例如在约1
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100μm、5
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75μm、10
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65μm、15
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55μm、20
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50μm或25
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45μm的范围内。
[0017]通常，此类材料具有至少0.15％的苏打含量，其可以作为夹杂物和/或作为表面苏打存在。因此，在一些实施例中，在进行步骤a)之前，该工艺包括从所述含铝材料中去除苏打。
[0018]在一些实施例中，在进行步骤a)之前，该工艺包括通过用二氧化碳擦洗所述材料来从所述含铝材料中去除表面苏打。或者，在其他实施例中，在进行步骤a)之前，该工艺包括一次或多次溶解所述材料，并使所述材料从碱溶液中重结晶以减少苏打和任选地其他杂质。
[0019]在一些实施例中，所得重结晶材料可以是三水铝矿。特别地，在三水铝石来源于拜耳法的实施例中，可以在拜耳法回路内执行一次或多次重结晶。
[0020]在一个实施例中，在盐酸中消解所述材料的步骤可以在从环境温度到所得氯化铝溶液的常压沸点的温度下进行，特别是从60℃到90℃，甚至从75℃至85℃。
[0021]在一些实施例中，在盐酸中消解所述材料的步骤可以进行15分钟至6小时，特别是3小时至4小时。
[0022]在一些实施例中，盐酸可以具有从5M到12M的浓度，特别是约9M。
[0023]在一个实施例中，由所述溶液产生六水合氯化铝固体包括用氯化氢气体喷射所述溶液。
[0024]在一个实施例中，由所述溶液产生六水合氯化铝固体包括给所述溶液接种晶种以沉淀六水合氯化铝固体。在示例中，所述溶液可以用0.1g/L至50g/L的量的六水合氯化铝晶体接种。
[0025]可以在用氯化氢气体喷射之前浓缩所述溶液。特别地，所述溶液可以浓缩至铝摩尔浓度高达3.4。
[0026]在一个实施例中，热分解纯化的六水合氯化铝固体的步骤可以在一个或多个加热阶段中进行。
[0027]例如，在一个实施例中，热分解纯化的六水合氯化铝固体包括将纯化的六水合氯化铝固体加热至约200℃至1300℃，特别是约250℃至约1000℃的温度。
[0028]在另一个实施例中，热分解纯化的六水合氯化铝固体包括：
[0029]i)在第一温度加热纯化的六水合氯化铝固体以热分解所述固体；和，
[0030]ii)在高于第一温度的第二温度下煅烧热分解的固体以制备高纯度氧化铝。
[0031]在一个实施例中，第一温度可以是从200℃到900℃，第二温度可以是从1000℃到1300℃。
[0032]本领域技术人员将理解，氯化氢气体可以作为在第一温度和/或第二温度下热分解纯化的六水合氯化铝固体产生的副产物。因此，该工艺还包括再循环再生氯化氢气体以喷射所述氯化铝溶液以产生六水合氯化铝固体。
[0033]如本文所用，术语“杂质”是指除铝之外的金属或类金属，其可存在于所述含铝材料中并且能够共溶于氯化铝溶液中。氯化铝溶液中的一种或多种杂质可以从由钠、铁、硅、钛、钙、镁、钾、钼和磷组成的组中选择。通常希望在六水合氯化铝固体沉淀之前降低所述溶液中这些杂质的浓度以避免杂质的氯盐共沉淀，杂质进入六水氯化铝固体或吸附在六水氯化铝固体表面。
[0034]在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由源自拜耳法的含铝材料制备高纯度氧化铝的工艺，包括：a)用盐酸消解所述材料以产生氯化铝溶液和酸不溶性固体并将所述固体与所述氯化铝溶液分离；b)去除所述氯化铝液中的一种或多种杂质；c)由步骤b)中产生的所述氯化铝溶液产生六水氯化铝固体；和d)将步骤c)中产生的所述六水氯化铝固体热分解以产生高纯度氧化铝。2.根据权利要求1所述的工艺，其中，在进行步骤a)之前，所述工艺包括通过用二氧化碳擦洗所述材料从所述含铝材料中去除表面苏打。3.根据权利要求1的工艺，其中，在进行步骤a)之前，该工艺包括一次或多次溶解所述材料，并使所述材料从碱溶液中重结晶以减少苏打和任选地其他杂质。4.根据权利要求3所述的工艺，其中，所述重结晶材料是三水铝石。5.根据权利要求4所述的工艺，其中，在三水铝石来源于拜耳法的情况下，所述一次或多次重结晶能够在拜耳法回路内进行。6.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，在盐酸中消解所述材料能够在从环境温度到所得氯化铝溶液的常压沸点的温度下进行。7.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，在盐酸中消解所述材料能够进行15分钟至6小时。8.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，所述盐酸具有5M至12M的浓度。9.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，从所述溶液产生六水合氯化铝固体包括用氯化氢气体喷射所述溶液。10.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，从所述溶液产生六水合氯化铝固体包括给所述溶液接种晶种以沉淀六水合氯化铝固体。11.根据权利要求10所述的工艺，其中，所述溶液用0.1g/L至50g/L的量的六水合氯化铝晶体接种。12.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，热分解所述纯化的六水合氯化铝固体的所述步骤能够在一个或多个加热阶段中进行。13.根据权利要求12所述的工艺，其中，热分解所述纯化的六水合氯化铝固体包括将所述纯化的六水合氯化铝固体加热至约200℃至1300℃的温度。14.根据权利要求12所述的工艺，其中，热分解所述纯化的六水合氯化铝固体包括：i)在第一温度加热所述纯化的六水合氯化铝固体以热分解所述固体；和，ii)在高于所述第一温度的第二温度下煅烧所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：美铝澳大利亚有限公司，
类型：发明
国别省市：