权利要求
1.一种基于增压法制备亚微米
氧化铝产品的方法，所述方法以含有氧化钠的工业
氢氧化铝为原料，所述方法包括：
将含有氧化钠的所述工业氢氧化铝进行脱水处理，得到具有预设水含量的脱水氢氧化铝原料;
在密闭环境中，将具有预设水含量的所述脱水氢氧化铝原料进行相变加热，使得所述脱水氢氧化铝原料中水分转变为高压水蒸气，以使所述脱水氢氧化铝原料在所述高压水蒸气的作用下相变，得到一水氧化铝;其中，所述预设水含量W满足：0%
使用酸性溶液将所述一水氧化铝进行酸洗，脱除所述一水氧化铝的氧化钠，得到酸洗氧化铝;
将所述酸洗氧化铝进行纯化处理，得到氧化铝煅烧原料;
将所述氧化铝煅烧原料进行煅烧，得到煅烧氧化铝;
将所述煅烧氧化铝进行研磨，得到亚微米氧化铝产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述相变加热中，所述脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为1.0MPa至4.7MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱水氢氧化铝原料的体积V1和所述密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:(5至3)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相变加热的温度为180℃至260℃，所述相变加热的时间为10min至360min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱水处理的温度为100℃至120℃，所述脱水处理的时间为0.5h至2h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸性溶液的种类包括以下至少一种：盐酸、硫酸和硝酸。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述酸性溶液的质量m1和所述一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=(0.5至5):100。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸洗的时间为0.5h至6.0h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1000℃至1300℃，所述煅烧的时间为1h至4h;和/或
所述研磨的时间为4h至16h。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述酸洗氧化铝进行纯化处理，得到氧化铝煅烧原料，包括步骤：
将所述酸洗氧化铝进行洗涤，得到洗涤氧化铝;
将所述洗涤氧化铝进行干燥，得到氧化铝煅烧原料。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及亚微米氧化铝制备技术领域，尤其涉及一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法。
背景技术
[0002]亚微米氧化铝具有高硬度、高熔点、高绝缘性等独特的物理化学性质，这使得亚微米氧化铝在电子、陶瓷、
复合材料等众多领域有着广泛的应用。目前亚微米氧化铝的制备方法众多，包括氧化铝机械研磨法、溶胶凝胶法、微乳液法、水合热解法、喷雾热解法等。
[0003]然而机械研磨法存在研磨原料晶粒较大、过程不易控制、研磨分散困难以及容易引入杂质的缺点;溶胶凝胶法需要使用金属醇盐(铝醇盐)等作为原料，但是这些金属醇盐的制备过程相对复杂、成本较高和制备周期长，且该方法制备得到的氧化铝产品的颗粒较细，使得这些氧化铝产品容易发生团聚;微乳液法存在对生产设备要求较高、氧化铝生产工艺难控制并且氧化铝产品的产量低的缺点;而盐酸法需要高耐腐蚀性能的设备，并且最后需要盐析提纯才能得到高纯度的氧化铝产品，但是盐酸法中盐析提纯的工艺复杂，使得氧化铝的生产成本高;而水合热解法需要首先制备出有机醇铝盐，醇铝盐经过水解得到高纯氧化铝水合物，后续将高纯氧化铝水合物进行煅烧后才能得到超细氧化铝粉体，而有机醇铝盐原料的成本较高，这使得该水合热解法的整体成本较高。
[0004]基于上述亚微米氧化铝的制备方法所存在的缺陷，目前，亚微米氧化铝的制备主要采用冶金级氧化铝或冶金级氢氧化铝作为原料，以降低成本。然而，这两种原料的氧化钠含量较高，通常需加入硼化物或卤化物等辅剂，并通过高温煅烧使氧化钠挥发，从而获得低钠含量的氧化铝。但辅剂的使用不仅会污染环境、腐蚀设备，还会导致高温煅烧过程中氧化铝晶粒迅速生长，使得低钠氧化铝产品的晶粒尺寸超过2μm，难以满足亚微米氧化铝的使用要求。
发明内容
[0005]本申请提供了一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，以解决如下技术问题：如何同步降低亚微米氧化铝产品的氧化钠含量以及晶粒尺寸。
第一方面，本申请实施例提供了一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，所述方法以含有氧化钠的工业氢氧化铝为原料，所述方法包括：
将含有氧化钠的所述工业氢氧化铝进行脱水处理，得到具有预设水含量的脱水氢氧化铝原料;
在密闭环境中，将具有预设水含量的所述脱水氢氧化铝原料进行相变加热，使得所述脱水氢氧化铝原料中水分转变为高压水蒸气，以使所述脱水氢氧化铝原料在所述高压水蒸气的作用下相变，得到一水氧化铝;其中，所述预设水含量W满足：0%
使用酸性溶液将所述一水氧化铝进行酸洗，脱除所述一水氧化铝的氧化钠，得到酸洗氧化铝;
将所述酸洗氧化铝进行纯化处理，得到氧化铝煅烧原料;
将所述氧化铝煅烧原料进行煅烧，得到煅烧氧化铝;
将所述煅烧氧化铝进行研磨，得到亚微米氧化铝产品。
[0006]可选的，在所述相变加热中，所述脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为1.0MPa至4.7MPa。
[0007]可选的，所述脱水氢氧化铝原料的体积V1和所述密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:(5至3)。
[0008]可选的，所述相变加热的温度为180℃至260℃，所述相变加热的时间为10min至360min。
[0009]可选的，所述脱水处理的温度为100℃至120℃，所述脱水处理的时间为0.5h至2h。
[0010]可选的，所述酸性溶液的种类包括以下至少一种：盐酸、硫酸和硝酸。
[0011]可选的，所述酸性溶液的质量m1和所述一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=(0.5至5):100。
[0012]可选的，所述酸洗的时间为0.5h至6.0h。
[0013]可选的，所述煅烧的温度为1000℃至1300℃，所述煅烧的时间为1h至4h;和/或
所述研磨的时间为4h至16h。
[0014]可选的，所述将所述酸洗氧化铝进行纯化处理，得到氧化铝煅烧原料，包括步骤：
将所述酸洗氧化铝进行洗涤，得到洗涤氧化铝;
将所述洗涤氧化铝进行干燥，得到氧化铝煅烧原料。
[0015]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法使用含有氧化钠的工业氢氧化铝作为原料，首先控制脱除处理的程度，使得脱水氢氧化铝可以形成具有一定预设含水量的脱水氢氧化铝原料，这些脱水氢氧化铝原料经过相变加热可以产生高压水蒸气，在密闭环境下这些高压水蒸气会使得相变加热在高压环境下进行，增加脱水氢氧化铝原料的氢氧化铝相在相变过程中的空间位阻效应，以抑制一水氧化铝晶体的过度生长，形成更加细小且无定形的一水氧化铝产品，这有利于后续经过煅烧形成细小颗粒的亚微米级氧化铝产品;另外，细小且无定形的一水氧化铝产品具有较大的孔隙率以及高比表面积，在后续酸洗阶段，酸性溶液可以充分地与一水氧化铝产品中被吸附、晶体间夹杂或者结合的氧化钠发生反应，使得这些氧化钠形成游离态的盐，实现氧化钠与一水氧化铝产品的分离，从而有效地降低亚微米级氧化铝产品中氧化钠的含量。
附图说明
[0016]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法流程示意图;
图2为本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法详细流程示意图;
图3为本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法实际流程示意图。
具体实施方式
[0019]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]本申请中所述的范围描述，如数值范围、比例范围等，均包括该范围内的所有可能的子范围及单一数值，例如“1至6”或“1~6”的范围描述，涵盖了从1至6之间的所有子范围(如1至3、2至5等)及单一数字(如1、2、3、4、5、6)。除非另有特别说明，本文中所使用的术语“包含”等表示“包括但不限于”;“第一”“第二”等关系术语仅用于区分不同的实体或操作，不暗示实际的先后顺序或关联关系;“和/或”表示可以单独存在或同时存在多种情况;“至少一个”“多个”“至少一种”等表达，均指代相应对象的任意组合，包括单个或多个对象的组合。文中涉及的比例关系，如质量比、摩尔比等，应按照描述的先后顺序理解为比例式的前项与后项的对应关系。本文中所用的原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买或现有方法制备得到。
[0021]需要说明的是，目前以冶金级氧化铝或者冶金级氢氧化铝为原料制备亚微米氧化铝的方法包括：(1)机械研磨法：以工业氧化铝为原料，向原料中直接加入分散剂进行研磨，得到亚微米氧化铝，但是这种方法得到的亚微米氧化铝产品中氧化钠的含量较高，不适用制造电子陶瓷等产品。(2)水热分解法：以工业氧化铝为原料，在100℃以下温度条件下对工业氧化铝进行水热处理，得到水热料浆;再将水热料浆依次进行固液分离和洗涤，得到氧化钠含量小于0.15%的氧化铝滤饼;再对氧化铝滤饼进行煅烧，得到低钠含量的ɑ-氧化铝产品，该ɑ-氧化铝产品的原始晶体粒度为1μm至4μm;然后将ɑ-氧化铝产品进行研磨，得到平均粒度超过1.2μm的低钠煅烧氧化铝;该方法虽然可以减少低钠煅烧氧化铝的氧化钠含量，但是氧化钠含量在0.10%以上，仍然处于较高水平，同时该ɑ-氧化铝产品的原始晶体粒度偏大。(3)酸溶法：以工业氢氧化铝为原料，使用较强酸性的酸性溶液对该原料进行酸洗脱钠，以降低该工业氢氧化铝中碱性物质含量，得到酸洗原料;再向酸洗原料中加入氯化物晶形调整剂并进行高温煅烧，得到低钠超细氧化铝;但是由于氢氧化铝中氧化钠的赋存形式有吸附碱、晶体间夹杂碱和结合碱三种形式，而通过该方法的湿法洗涤方式只能洗涤脱除吸附碱，湿法洗涤后仍然存在晶体间夹杂碱和结合碱，使得酸洗原料中氧化钠杂质含量仍然较高，仍然需要通过添加大量氯化物晶形调整剂类矿化剂以进一步脱除氧化钠杂质。(4)分段煅烧法：以工业氢氧化铝或者含有过渡相的氧化铝粉末为原料粉末，向原料粉末中添加晶种、分散剂、粒径控制组元和气相源进行混合，得到混合料，将混合料压制成坯体;然后将坯体在含有卤化氢和粒径控制组元的混合气氛(卤化氢的体积浓度为0.1%至1.0%、氨气的体积浓度为1.1%至1.5%、卤化铝的体积浓度为1%至2%、氢气的体积浓度为3%至5%、氮气的体积浓度为6%至10%、余量为空气)中进行高温煅烧，得到煅烧坯体;再将煅烧坯体破碎成煅烧粉末;再将煅烧粉末进行二次成形，形成二次坯体;在含较高浓度的卤化氢的气氛中将二次坯体进行低温煅烧，得到粒径小于0.14μm、ɑ-A12O3的含量为100%的亚微米级或者纳米级的氧化铝粉末。但是该方法特别需要二次煅烧的参与，且需要在较高浓度的卤化氢气氛中进行二次煅烧，这对设备的耐腐蚀性能要求较高，且使用卤化氢和粒径控制组元的混合气氛还存在环保问题。(5)酸洗分段煅烧法：以工业氢氧化铝为原料，在氮气气氛保护下于400℃至900℃温度条件下将原料以流态化进行一段焙烧，得到活性氧化铝;将活性氧化铝进行有机酸洗，得到酸洗氧化铝;再将酸洗氧化铝依次进行过滤和烘干，得到烘干氧化铝;再向烘干氧化铝中加入添加剂(水溶性分散剂或者水溶性分散剂与高分子分散剂复配的混合试剂)，促使烘干氧化铝的颗粒分散均匀且抑制氧化铝晶粒在高温下生长，以提高烘干氧化铝的纯度，得到二次煅烧原料;再将二次煅烧原料在100℃至1400℃条件下进行二段煅烧，得到亚微米级尺寸的氧化铝粉体。然而该方法的纯化阶段成本较高，且纯化需要在氮气保护气氛下进行，难以产业化处理。(6)水热分解法：将氢氧化铝进行水热转相，制取氧化钠含量小于0.05%且粒度为1μm左右的薄水铝石产品;将薄水铝石产品进一步煅烧，得到低钠含量的亚微米煅烧氧化铝。然而该方法在水热转相过程中需要加入各种无机酸以及有机酸，这些无机酸和有机酸在高温高压环境下对设备的腐蚀性较大，这导致该方法对设备的耐腐蚀要求较高，不容易实现大规模的工业化生产。
[0022]因此，上述以冶金级氧化铝或者冶金级氢氧化铝为原料制备亚微米氧化铝的方法大部分难以平衡氧化钠含量和亚微米级粒度尺寸。
[0023]图1示例性地示出了本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法流程示意图;
如图1所示，本申请实施例提供了一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，所述方法以含有氧化钠的工业氢氧化铝为原料，所述方法包括：
S1.将含有氧化钠的所述工业氢氧化铝进行脱水处理，得到具有预设水含量的脱水氢氧化铝原料;
S2.在密闭环境中，将具有预设水含量的所述脱水氢氧化铝原料进行相变加热，使得所述脱水氢氧化铝原料中水分转变为高压水蒸气，以使所述脱水氢氧化铝原料在所述高压水蒸气的作用下相变，得到一水氧化铝;其中，所述预设水含量W满足：0%
S3.使用酸性溶液将所述一水氧化铝进行酸洗，脱除所述一水氧化铝的氧化钠，得到酸洗氧化铝;
S4.将所述酸洗氧化铝进行纯化处理，得到氧化铝煅烧原料;
S5.将所述氧化铝煅烧原料进行煅烧，得到煅烧氧化铝;
S6.将所述煅烧氧化铝进行研磨，得到亚微米氧化铝产品。
[0024]需要说明的是，该煅烧所使用的设备可以是梭式窑或者隧道窑。
[0025]需要说明的是，该研磨所使用的设备可以是气流磨，也可以是陶瓷球磨机，还可以是搅拌研磨机。
[0026]需要说明的是，本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法可以同步降低亚微米氧化铝产品的氧化钠(Na2O)含量和晶粒尺寸，其关键在于利用了高压水蒸气的相变步骤(增压法)及其对后续步骤的积极影响。该方法的具体反应机制如下：
1.高压水蒸气相变(增压法)：
(1)作用机制：在密闭环境中加热具有3.0%以下的预设水含量的脱水氢氧化铝原料，水分会迅速蒸发形成高压水蒸气。
[0027](2)降低Na2O的贡献：
1)活化原料结构：高压水蒸气环境会剧烈地作用于氢氧化铝颗粒，使其结构发生显著变化(相变)，通常形成一水软铝石(例如勃姆石，AlOOH)。这个过程会：
增加颗粒的孔隙率和比表面积;
使颗粒内部结构变得更“疏松”或产生微裂纹。
[0028]2)促进后续酸洗：这种结构变化极大地提高了后续酸洗步骤的效率。疏松、多孔、高比表面积的结构使得酸性溶液能够更深入、更均匀地渗透到一水氧化铝颗粒内部。这一过程使得原本包裹在氢氧化铝颗粒内部或者紧密结合的氧化钠杂质(例如铝酸钠)更充分、更彻底地暴露于酸液中，并逐步被溶解和洗脱。这显著降低了最终产品中Na2O含量。
[0029](3)降低晶粒尺寸的贡献：
1)抑制晶粒生长：高压环境本身对晶体生长具有抑制作用。在常压下进行相变煅烧时，一水氧化铝的晶粒有更大的自由空间生长。而在高压环境下，空间位阻效应增强，这限制了新生一水氧化铝晶核的迁移和合并长大。
[0030]2)形成更细小/无定形前驱体：高压水蒸气在相变过程可能促进了更细小、更无序或活性更高的一水氧化铝(勃姆石)晶核的形成。这种高活性的细小前驱体在后续煅烧时，其初始晶粒尺寸就较小，并且更容易在煅烧过程中保持较小的尺寸。
[0031]3)为后续低温和研磨创造条件：形成的细小、高活性的勃姆石前驱体，意味着后续煅烧步骤可以在相对较低的温度下完成向α-Al2O3的转化(或在相同温度下需要更短时间)。低温煅烧是抑制一水氧化铝晶粒长大的最有效手段之一。较小的初始晶粒加上较低的煅烧温度/时间，共同作用使得煅烧氧化铝本身的晶粒尺寸得到有效控制。
[0032]2.酸洗除钠：
(1)直接目标：去除氧化钠(Na2O)杂质。
[0033](2)降低Na2O：酸洗除钠是降低产品Na2O含量的最直接和关键步骤。利用酸性溶液(例如硝酸、盐酸、硫酸等)溶解并洗脱一水氧化铝(勃姆石)中的钠盐(主要是NaAlO2或其水解产物)。而上述高压相变步骤提供的活化结构大大提升了这一步的效率。
[0034](3)间接影响晶粒尺寸：有效去除钠杂质至关重要。钠在后续煅烧中会起到矿化剂的作用，促进α-Al2O3晶粒的异常长大和烧结。深度除钠显著削弱了这种促进晶粒长大的效应，使得煅烧过程中晶粒生长更缓慢、更均匀，有利于获得更细小的晶粒。
[0035]3.纯化处理：
(1)作用：去除酸洗后残留的酸根离子(如Cl-，NO3-，SO42-)以及可能夹带的微量钠离子。
[0036](2)降低Na2O：通过充分洗涤(水洗)，可以确保酸洗后残留的钠被彻底清除，进一步降低最终产品的Na2O含量。
[0037](3)影响晶粒尺寸：去除残留杂质(包括钠)是为了避免这些杂质在煅烧阶段促进晶粒长大或导致不均匀烧结。因此纯净的前驱体有利于获得细小均匀的煅烧晶粒。
[0038]4.煅烧：
(1)目标：将酸洗纯化后的一水氧化铝(勃姆石)转化为目标晶型(通常是α-Al2O3)。
[0039](2)降低晶粒尺寸：
1)低温煅烧：上述高压相变加热得到的高活性一水氧化铝(勃姆石前驱体)允许在较低的温度下完成相变和致密化，这是控制煅烧后晶粒尺寸的核心。温度越低，晶粒长大的驱动力越小。
[0040]2)快速升温/短时保温：优化煅烧制度(快速升到目标温度，短时间保温)也能有效抑制晶粒长大。
[0041]3)无钠环境：深度除钠消除了钠作为矿化剂促进晶粒长大的作用。
[0042](3)影响Na2O：煅烧前彻底的酸洗和纯化确保了煅烧原料本身钠含量极低。
[0043]5.研磨：
(1)目标：将煅烧后可能存在的团聚体打散，并将一次颗粒尺寸减小到亚微米级。
[0044](2)降低晶粒尺寸：这是获得最终亚微米产品的直接机械手段。高效的研磨设备(如砂磨机、球磨机、气流磨)可以将团聚体和较大的颗粒破碎至目标尺寸(亚微米级)。
[0045](3)影响Na2O：单纯研磨过程可以避免引入新的钠污染。研磨主要目的是粉碎，不影响已降低的钠含量。
[0046]因此，本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法主要通过以下机制实现亚微米氧化铝产品的氧化钠含量以及晶粒尺寸的同步降低：
(1)增压法(高压水蒸气相变)是核心步骤：该步骤通过产生高压环境和高活性水蒸气，“活化”了氢氧化铝原料的结构，使其变得疏松多孔、比表面积增大。这种活化的氢氧化铝原料结构极大提升了后续酸洗除钠的效率，使酸性溶液可以深度渗透溶解钠杂质，为深度除钠奠定基础。
[0047]同时，高压环境和活化过程抑制了相变过程中一水氧化铝晶粒的长大，并生成了细小、高活性的一水氧化铝(勃姆石前驱体)。这种一水氧化铝允许后续采用低温煅烧，这是控制最终α-Al2O3晶粒尺寸的关键。
[0048](2)深度酸洗与纯化是除钠保障：利用活化后的一水氧化铝结构进行高效酸洗，并结合纯化步骤彻底去除钠离子，不仅直接降低了亚微米氧化铝产品的Na2O含量，更重要的是消除了钠在煅烧中促进晶粒长大的副作用。
[0049](3)低温煅烧是控晶关键：得益于前驱体的高活性和无钠环境，低温煅烧能有效将一水氧化铝转化为α-Al2O3，同时最大限度地抑制一水氧化铝晶粒长大。
[0050](3)研磨实现最终细度：对低温煅烧得到的本身晶粒尺寸已得到较好控制的氧化铝进行研磨，最终将其粉碎至亚微米级别。
[0051]综上所述，本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法通过“增压活化”这一核心步骤，一举两得：既为后续高效深度除钠创造了有利条件(解决Na2O问题)，又为获得细小前驱体和实现低温煅烧(解决晶粒尺寸问题)奠定了基础。后续的酸洗、纯化、低温煅烧和研磨步骤则在增压活化步骤上进行了强化和最终实现。这种工艺设计体现了步骤间的紧密协同，最终实现了亚微米氧化铝产品低钠含量和小晶粒尺寸的双重目标。
[0052]在一些可选的实施方式中，在所述相变加热中，所述脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为1.0MPa至4.7MPa。
[0053]在这些实施方式中，压力为1.0MPa至4.7MPa的脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸可以有效地活化原料结构，并增加脱水氢氧化铝原料的氢氧化铝相在相变过程中的空间位阻效应，以抑制一水氧化铝晶体的过度生长，形成更加细小且无定形的一水氧化铝产品，这有利于后续经过煅烧形成细小颗粒的亚微米级氧化铝产品，并有利于酸性溶液的酸洗进行，以有效地降低一水氧化铝产品的氧化钠含量，从而最终实现亚微米氧化铝产品低钠含量和小晶粒尺寸的同步降低。
[0054]该脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力可以是1.0MPa、1.3MPa、1.6MPa、2.3MPa、3.3MPa或4.7MPa。
[0055]在一些可选的实施方式中，所述预设水含量为1.0%至3.0%;和/或
所述脱水氢氧化铝原料的体积V1和所述密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:(5至3)。
[0056]在这些实施方式中，1.0%至3.0%的预设水含量可以使得脱水氢氧化铝原料具有充足的水分，充足水分的脱水氢氧化铝原料在相变加热阶段会形成充足的高压水蒸气，以有效地活化原料结构，有利于亚微米氧化铝产品低钠含量和小晶粒尺寸的同步降低。另外，体积比为1:(5至3)的脱水氢氧化铝原料的体积和密闭环境的容纳体积，可以进一步配合脱水氢氧化铝原料的预设含水量，促使相变加热过程处于特定的压力范围内，保障相变加热的效果，从而最终实现亚微米氧化铝产品低钠含量和小晶粒尺寸的同步降低。
[0057]该预设水含量可以是1.0%、1.5%、2.0%、2.5%或3.0%。
[0058]该脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:5、1:4.5、1:4.0、1:3.5或1:3.0。
[0059]在一些可选的实施方式中，所述相变加热的温度为180℃至260℃，所述相变加热的时间为10min至360min。
[0060]在这些实施方式中，温度为180℃至260℃以及时间为10min至360min的相变加热可以促使脱水氢氧化铝原料中水分转变水蒸气，这些水蒸气在封闭环境中会形成高压水蒸气，这些高压水蒸气可以有效地活化原料结构，并增加脱水氢氧化铝原料的氢氧化铝相在相变过程中的空间位阻效应，以抑制一水氧化铝晶体的过度生长，形成更加细小且无定形的一水氧化铝产品，这有利于后续经过煅烧形成细小颗粒的亚微米级氧化铝产品，并有利于酸性溶液的酸洗进行，以有效地降低一水氧化铝产品的氧化钠含量，从而最终实现亚微米氧化铝产品低钠含量和小晶粒尺寸的同步降低。
[0061]该相变加热的温度可以是180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或260℃。
[0062]该相变加热的时间可以是10min、20min、40min、60min、80min、100min、120min、140min、160min、180min、200min、240min、280min、320min或360min。
[0063]在一些可选的实施方式中，所述脱水处理的温度为100℃至120℃，所述脱水处理的时间为0.5h至2h。
[0064]在这些实施方式中，温度为100℃至120℃以及时间为0.5h至2h的脱水处理可以将工业氢氧化铝中过多水分脱除，以最终形成具有预设含水量的脱水氢氧化铝原料。
[0065]该脱水处理的温度可以是100℃、105℃、110℃、115℃或120℃。
[0066]该脱水处理的时间可以是0.5h、1.0h、1.5h或2.0h。
[0067]在一些可选的实施方式中，所述酸性溶液的种类包括以下至少一种：盐酸、硫酸和硝酸。
[0068]在这些实施方式中，使用包括盐酸、硫酸和硝酸中任一种作为酸性溶液，可以有效地脱除一水氧化铝中不同形式的氧化钠组分，有效地降低亚微米氧化铝产品中氧化钠含量。
[0069]在一些可选的实施方式中，所述酸性溶液的质量m1和所述一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=(0.5至5):100。
[0070]在这些实施方式中，质量比为(0.5至5):100的酸性溶液和一水氧化铝可以促使酸洗阶段酸性溶液充分地与一水氧化铝混合，由于一水氧化铝具有较细的粒径和较高比表面积，使得酸性溶液可以渗入一水氧化铝内与不同形态的氧化钠反应并形成钠盐，通过后续纯化处理可以将这些钠盐从一水氧化铝脱除，有利于后续煅烧形成低钠含量的亚微米氧化铝产品。
[0071]该酸性溶液的质量m1的取值可以是0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5或5.0。
[0072]需要说明的是，该酸性溶液的质量浓度可以是400g/L至1800g/L。
[0073]在一些可选的实施方式中，所述酸洗的时间为0.5h至6.0h。
[0074]在这些实施方式中，时间为0.5h至6.0h的酸洗可以促使酸性溶液与一水氧化铝充分地混合，有利于一水氧化铝内不同形态氧化钠的脱除，得到纯净的氧化铝煅烧原料。
[0075]该酸洗的时间可以是0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h、4.5h、5.0h、5.5h或6.0h。
[0076]在一些可选的实施方式中，所述煅烧的温度为1000℃至1300℃，所述煅烧的时间为1h至4h;和/或
所述研磨的时间为4h至16h。
[0077]在这些实施方式中，温度为1000℃至1300℃以及时间为1h至4h的煅烧可以使得纯净的氧化铝煅烧原料在较低温度条件下转化为低钠含量的亚微米氧化铝产品，同时该煅烧可以有效抑制晶粒长大，保障亚微米氧化铝产品的粒度分布。另外，时间为4h至16h的研磨可以使得煅烧氧化铝被充分地破碎至目标尺寸，得到较细的亚微米氧化铝产品。
[0078]该煅烧的温度可以是1000℃、1150℃、1200℃、1250℃或1300℃。
[0079]该煅烧的时间可以是1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h或4.0h。
[0080]该研磨的时间可以是4h、6h、8h、10h、12h、14h或16h。
[0081]图2示例性地示出了本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法详细流程示意图;
图3示例性地示出了本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法实际流程示意图;
在一些可选的实施方式中，如图2和图3所示，所述将所述酸洗氧化铝进行纯化处理，得到氧化铝煅烧原料，包括步骤：
S401.将所述酸洗氧化铝进行洗涤，得到洗涤氧化铝;
S402.将所述洗涤氧化铝进行干燥，得到氧化铝煅烧原料。
[0082]在这些实施方式中，首先通过洗涤的方式可以将酸洗后残留的酸根离子以及残留的部分钠离子，以进一步降低洗涤氧化铝中氧化钠含量，有利于后续形成低钠含量的亚微米氧化铝产品。另外，通过干燥的方式可以脱除洗涤氧化铝中多余水分，有利于后续煅烧的进行。
[0083]下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准/行业标准测定;若没有相应的国家标准/行业标准，则按照通用的国际标准、常规条件或按照制造厂商所建议的条件进行。
[0084]实施例1
使用的工业氧化铝的氧化钠含量为0.20%、平均粒径为40μm。
[0085]如图2所示，一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法以含有氧化钠的工业氢氧化铝为原料，包括：
S1.将含有氧化钠的工业氢氧化铝进行脱水处理，得到具有预设水含量的脱水氢氧化铝原料;
S2.在密闭环境中，将具有预设水含量的脱水氢氧化铝原料进行相变加热，使得脱水氢氧化铝原料中水分转变为高压水蒸气，以使脱水氢氧化铝原料在高压水蒸气的作用下相变，得到一水氧化铝;
S3.使用酸性溶液将一水氧化铝进行酸洗，脱除一水氧化铝的氧化钠，得到酸洗氧化铝;
S401.将酸洗氧化铝进行洗涤，得到洗涤氧化铝;
S402.将洗涤氧化铝进行干燥，得到氧化铝煅烧原料;
S5.将氧化铝煅烧原料进行煅烧，得到煅烧氧化铝;
S6.将煅烧氧化铝进行研磨，得到亚微米氧化铝产品。
[0086]在相变加热中，脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为1.0MPa。
[0087]预设水含量为3.0%;
脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:5。
[0088]相变加热的温度为180℃，相变加热的时间为360min。
[0089]脱水处理的温度为100℃，脱水处理的时间为0.5h。
[0090]酸性溶液的种类为盐酸。
[0091]酸性溶液的质量m1和一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=0.5:100。
[0092]酸洗的时间为6.0h。
[0093]煅烧使用梭式窑，煅烧的温度为1100℃，煅烧的时间为4h;
研磨使用陶瓷球磨机，研磨的时间为16h。
[0094]实施例2
相比实施例1，本实施例的区别如下，其余均相同：
使用的工业氧化铝的氧化钠含量为0.40%、平均粒径为70μm。
[0095]在相变加热中，脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为2.8MPa。
[0096]预设水含量为0.5%;
脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:4。
[0097]相变加热的温度为230℃，相变加热的时间为20min。
[0098]脱水处理的温度为120℃，脱水处理的时间为2h。
[0099]酸性溶液的种类为硝酸。
[0100]酸性溶液的质量m1和一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=5:100。
[0101]酸洗的时间为1.0h。
[0102]煅烧的温度为1200℃，煅烧的时间为4h;
研磨使用气流磨机，研磨的时间为4h。
[0103]实施例3
相比实施例1，本实施例的区别如下，其余均相同：
使用的工业氧化铝的氧化钠含量为0.25%、平均粒径为40μm。
[0104]在相变加热中，脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为2.8MPa。
[0105]预设水含量为2.5%;
脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:3。
[0106]相变加热的温度为230℃，相变加热的时间为20min。
[0107]脱水处理的温度为100℃，脱水处理的时间为1.0h。
[0108]酸性溶液的种类为硫酸。
[0109]酸性溶液的质量m1和一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=2.0:100。
[0110]酸洗的时间为4.0h。
[0111]煅烧使用梭式窑，煅烧的温度为1250℃，煅烧的时间为3h;
研磨使用搅拌磨机，研磨的时间为8h。
[0112]实施例4
相比实施例1，本实施例的区别如下，其余均相同：
使用的工业氧化铝的氧化钠含量为0.35%、平均粒径为50μm。
[0113]在相变加热中，脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为1.0MPa。
[0114]预设水含量为2.0%;
脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:3。
[0115]相变加热的温度为180℃，相变加热的时间为360min。
[0116]脱水处理的温度为110℃，脱水处理的时间为1.0h。
[0117]酸性溶液的种类为盐酸。
[0118]酸性溶液的质量m1和一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=3:100。
[0119]酸洗的时间为4.0h。
[0120]煅烧使用隧道窑，煅烧的温度为1300℃，煅烧的时间为1h;
研磨使用陶瓷球磨机，研磨的时间为12h。
[0121]实施例5
相比实施例1，本实施例的区别如下，其余均相同：
使用的工业氧化铝的氧化钠含量为0.25%、平均粒径为40μm。
[0122]在相变加热中，脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为1.6MPa。
[0123]预设水含量为3.0%;
脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:5。
[0124]相变加热的温度为200℃，相变加热的时间为60min。
[0125]脱水处理的温度为100℃，脱水处理的时间为0.5h。
[0126]酸性溶液的种类为硫酸。
[0127]酸性溶液的质量m1和一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=0.5:100。
[0128]酸洗的时间为6.0h。
[0129]煅烧使用隧道窑，煅烧的温度为1200℃，煅烧的时间为4h;
研磨使用陶瓷球磨机，研磨的时间为14h。
[0130]实施例6
相比实施例1，本实施例的区别如下，其余均相同：
使用的工业氧化铝的氧化钠含量为0.15%、平均粒径为60μm。
[0131]在相变加热中，脱水氢氧化铝原料中水分形成的高压水蒸气的压力为4.7MPa。
[0132]预设水含量为2.5%;
脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:3。
[0133]相变加热的温度为260℃，相变加热的时间为10min。
[0134]脱水处理的温度为100℃，脱水处理的时间为1h。
[0135]酸性溶液的种类为盐酸。
[0136]酸性溶液的质量m1和一水氧化铝的质量m2满足：m1:m2=5:100。
[0137]酸洗的时间为1.0h。
[0138]煅烧使用梭式窑，煅烧的温度为1000℃，煅烧的时间为4h;
研磨使用气流磨机，研磨的时间为6h。
[0139]对比例1
相比实施例1，本对比例的区别如下，其余均相同：
预设水含量为5.0%。
[0140]对比例2
相比实施例1，本对比例的区别如下，其余均相同：
脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:10。
[0141]对比例3
相比实施例1，本对比例的区别如下，其余均相同：
脱水氢氧化铝原料的体积V1和密闭环境的容纳体积V2满足：V1:V2=1:1。
[0142]对比例4
相比实施例1，本对比例的区别如下，其余均相同：
相变加热的温度为130℃。
[0143]对比例5
相比实施例1，本对比例的区别如下，其余均相同：
相变加热的温度为300℃。
[0144]相关实验及效果数据：
分别收集各实施例和对比例得到的氧化铝产品，统计其平均粒径以及氧化钠含量，结果如表1所示。
[0145]表1 各实施例和对比例的氧化铝产品的平均粒径以及氧化钠含量情况表
[0146]由表1可知，本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法主要通过“增压法活化原料→深度酸洗与纯化脱钠→低温煅烧→研磨”的多步骤协同，有效地降低了亚微米氧化铝产品的氧化钠含量(<0.15%)以及亚微米氧化铝产品的晶粒尺寸(平均粒径≤1.00μm)。
[0147]相比实施例1，对比例1使用较高预设含水量的脱水氢氧化铝原料，这使得相变加热阶段的压力过大，导致一水氧化铝晶粒难以成型，且容易在容器内出现结疤现象，最终影响亚微米氧化铝产品的产量。
[0148]相比实施例1，对比例2的密闭环境容纳体积较大，这使得相变加热阶段所产生的水汽难以形成足够压力，难以有效地抑制一水氧化铝晶粒的长大，使得一水氧化铝的粒径较大且比表面积较小，不利于后续形成亚微米氧化铝产品;对比例3的脱水氢氧化铝原料的体积较大，这使得相变加热阶段所产生的水汽的压力过大，对设备的耐压要求较高，同时脱水氢氧化铝原料容易受到过大的水汽的压力挤压而产生损耗，使得亚微米氧化铝产品的产量降低。
[0149]相比实施例1，对比例4的相变加热的温度较低，这使得脱水氢氧化铝原料的水分难以挥发形成水蒸气，难以有效地抑制一水氧化铝晶粒的长大，使得一水氧化铝的粒径较大且比表面积较小，不利于后续形成亚微米氧化铝产品;对比例5的相变加热的温度较高，这使得脱水氢氧化铝原料的水分快速挥发且形成大量高压水蒸气，虽然可以抑制一水氧化铝晶粒的长大，但是高温高压对设备的耐压要求较高，且高温的相变加热的能耗较高。
[0150]综上所述，本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法通过“增压活化”这一核心步骤，一举两得：既为后续高效深度除钠创造了有利条件，又为获得细小前驱体和实现低温煅烧奠定了基础，后续的酸洗、纯化、低温煅烧和研磨步骤则在增压活化步骤上进行了强化和最终实现。这种工艺设计体现了步骤间的紧密协同，最终实现了亚微米氧化铝产品低钠含量(<0.15%)和小晶粒尺寸(平均粒径≤1.00μm)的双重目标。
[0151]另外，本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法基于脱水氢氧化铝原料的自身含水量形成高压环境，无需额外加入水相，因此可以大量处理工业氢氧化铝，可以提高处理设备的容积比，从而可以提高亚微米氧化铝产品的生产效率。
[0152]另外，本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法仅依靠脱水氢氧化铝原料的自身含水量，无需额外加入分散剂以及其他试剂调整脱水氢氧化铝原料的分散性，可以避免化学试剂的直接使用，降低亚微米氧化铝产品的生产成本，同时对环境污染性较低。
[0153]另外，本申请实施例提供的一种基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法，该方法所制备得到的一水氧化铝的颗粒细小且孔隙率较大，有利于后续酸洗阶段酸性溶液的渗入，相比传统方法的酸洗阶段，可以有效地降低酸性溶液的使用量;同时该一水氧化铝的煅烧温度需求较低，可以节约整体生产的能耗，从而实现整体方法的低能耗。
[0154]以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本申请中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本申请所示的这些实施例，而是要符合与本申请所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
说明书附图(3)
声明：
“基于增压法制备亚微米氧化铝产品的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：中铝郑州有色金属研究院有限公司
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