硫酸铝制备高纯氧化铝ppt课件.ppt

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1、硫酸铝制备高纯氧化铝目录第一章概述第二章氧化铝和氢氧化铝的性质及用途第三章原料中杂质的去除方法的设计第四章原料反应过程的设计第五章具体实验设计结束语参考文献致谢第一章概述1.1引言随着现代科学技术的进步，特别是航天航空技术的高速发展、大规模原子能的利用和海洋开发等新兴工业的出现，工业生产对结构材料提出了越来越高的要求。在许多方面，传统的金属或合金材料已经难以满足实际应用的需要。这些都促进了人们对材料的研究逐步摆脱单纯依靠经验的摸索方法，而向着按照预定性能设计新材料的研究方向发展。近年来，国内高纯、超细α-Al2O3的应用领域迅速拓宽，引进和消化

2、吸收的氧化铝高技术材料生产线增加，使得高纯、超细α-Al2O3的研究、开发成为一个非常活跃的领域。生产1t多品种Al2O3可获利润为等量级的冶金级Al2O3的10倍，甚至100倍，可创造相当可观的经济效益。因此，迅速开发一种低成本、具有竞争力的高纯、超细α-Al2O3的新方法显得尤为重要。高纯氧化铝粉体已成为先进无机非金属材料中的一大重要分支，是20世纪以来新材料产业中产量大、产值高、用途广的高端材料产业之一。第一章概述1.2.1国外氧化铝制备的发展现状目前国外制备高纯氧化铝方法有硫酸铝铵热裂法，有机金属化合物水解法，氯乙醇法，火花放电法，碳酸

3、铝铵热裂法和改进的拜耳法等。硫酸铝铵热裂法制得的氧化铝含量在99．98％以上，但此法成本高；有机金属化合物水解法得到的氧化铝粒度细和含量大于99.995％，成本低；氯乙醇法得到的氧化铝含量在99.99％以上，副产品得到的氯乙醇可循环使用。火花放电法得到的氧化铝纯度视原料铝的质量而定；碳酸铝铵热裂法得到粒状0.1～O.5μm高纯度和烧结性良好的氧化铝;改进的拜耳法得到粒度小于1μm的氧化铝;在上述制备高纯氧化铝的方法中,以有机金属化合物水解制得的氧化铝纯度较高和成本低。1.2高纯氧化铝制备的发展现状(1)火花放电法利用水溶液在高电压下放电的原理，

4、由铝电极制得的水合氧化铝经焙烧得到氧化铝。直径1.0~1.5μm的高纯粒状铝浸入反应器内的无离子水内。在24KV高电压下每秒1，200次火花放电。由电能使粒状铝生成粉末状铝。同时使水分解成氢氧离子。粉末状铝与氢氧离子反应生成水合氧化铝。由于火花放电冲击，产生的气体激烈地搅拌粒状铝。使全部粒状铝的表面产生放电，防止粒状铝熔融。水合氧化铝经焙烧后得到α-Al2O3。α-Al2O3的纯度视原料铝的质量而定。第一章概述（2)碳酸氢铵热解法碳酸氢铵浓度为每升大于1摩尔。在反应温度35℃时，铵明矾与碳酸氢铵摩尔比为10~15。若每升小于1摩尔的碳酸氢铵浓度

5、,不能生成碳酸铝铵而生成水合氧化铝。摩尔比大于10时，生成碳酸铝铵与水合氧化铝混合物。摩尔比大于15时，不能得到合适的粒状。在反应温度25℃时，生成碳酸铝铵和水合氧化铝混合物。此法易控制产品α-Al2O3粒度大小。最大的优点是不产生三氧化硫气体。在最佳工艺条件下，生成较大直径0.9~1.2um和较小直径0.5～0.9um的椭圆形碳酸铝铵。经烈裂后得到粒状0.1～0.5μm高纯度和烧结性良好的氧化铝。第一章概述（3)改良拜耳法拜耳法是由铝土矿制氧化铝。铝土矿含50%左右的氧化铝，其余含杂质氧化硅,氧化铁和氧化钛。用热氢氧化钠溶液萃取铝土矿中氧化铝

6、，并分离不溶于碱溶液的杂质。但拜耳法仅能生产含2%左右钠含量和0.1%左右的铁和硅含量的氧化铝。用不同的方法除去钠，铁和二氧化硅：(1)除去铁采用共沉淀法。(2)除去二氧化硅采用二氧化硅，氧化铝与碳酸钠溶液反应生成沸石。直接从水合氧化铝和氧化铝中除去钠：(1)氧化铝或水合氧化铝与盐酸或硼酸焙烧，杂质钠转变或可溶性盐，再用水洗。(2)水合氧化铝在400℃焙烧生成氧化铝，再用水洗除去钠。改良型拜耳法由于控制水合氧化铝沉淀的条件，水合氧化铝的焙烧和氧化铝的磨碎，故得到小于1μm的粒子。第一章概述1.2.2国内高纯氧化铝的制备方法。(1)中和沉淀法关于

7、此法有很多研究，其原理大致相似。采用工业硫酸溶解工业氢氧化铝(或工业硫酸铝)，经溶液精制，氨水中和析出Al(OH)3·nH2O，烘干、煅烧得α-Al2O3。(2)喷雾热解法喷雾热分解法(spraypyrolysis，简称SP法)，SP法是一种较理想的新方法，但目前在用该方法制备氧化铝细粉的研究中，多采用硝酸铝为原料，刘粤惠、苏雪筠等在比较了几种原料性质的基础上，选用硫酸铝铵为SP法前驱体，在自制装置上，制取了高纯氧化铝超细粉。第一章概述(3)有机铝醇盐水解有机铝水解主要有醇铝即烷氧基铝水解和烷基铝水解工艺。有机铝醇盐水解后得到溶胶，再经处理得凝

8、胶，经解凝得超细粉前驱体，进而得超细粉末。东北大学的付高峰、毕诗文等用有机铝盐中的异丙醇铝水解对α-Al2O3的影响进行了研究。研究发现：①异丙醇铝水