專(zhuān)利名稱(chēng):一種制備高純氧化鋁過(guò)程中的屏蔽除鐵方法
一、所屬領(lǐng)域濕法冶金領(lǐng)域二背景技術(shù)：
高純氧化鋁具有純度高，粒徑小等特點(diǎn)，顯示出常規(guī)材料所不具有的光、電、磁、熱和機(jī)械特性，可以作為一種新型功能材料廣泛用于軍工、汽車(chē)、冶金、光學(xué)、化工、機(jī)械、輕工、醫(yī)療及特種陶瓷等多個(gè)領(lǐng)域。由于具有這種產(chǎn)值優(yōu)勢(shì)，所以國(guó)內(nèi)外的科技工作者對(duì)高純氧化鋁的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用給予了極大的關(guān)注。高純氧化鋁的一種制備方法是先用硫酸浸出含鋁物料，得到鐵含量低的硫酸鋁溶液，再進(jìn)行沉淀、洗滌、煅燒等工藝。由于浸出時(shí)鐵不可避免的與鋁一起進(jìn)入浸出液，并將與鋁同時(shí)沉淀，極大的影響產(chǎn)品氧化鋁的純度，所以在制備高純氧化鋁的過(guò)程中，各企業(yè)都將面臨如何降低硫酸鋁溶液中的鐵雜質(zhì)的問(wèn)題。
公知的利用沉淀法將氧化鋁中的鐵含量降低的方法，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有不少報(bào)道，如通過(guò)重結(jié)晶法、Fe(OH)3法、針鐵礦沉淀法、赤鐵礦沉淀法、磁鐵礦法、鐵氰化鉀與亞鐵氰化鉀聯(lián)合除鐵法、溶劑萃取法等。在公開(kāi)號(hào)為CN1089919A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種在硫酸鋁生產(chǎn)過(guò)程中除鐵的方法，該方法是在硫酸鋁溶液中依次加入高錳酸鉀和硫酸錳溶液，反應(yīng)后沉降分離，再將上清液移入含有鋁絲網(wǎng)的容器中，并加入經(jīng)過(guò)酸洗后的粉煤灰，煮沸、過(guò)濾后將濾液移入含有鋁絲網(wǎng)的濃縮槽中經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶后得到低鐵的硫酸鋁溶液。武漢市也為得到高純度的硫酸鋁溶液，單獨(dú)設(shè)立科技攻關(guān)項(xiàng)目，配制一種特殊藥品，通過(guò)沉淀分離達(dá)到降低硫酸鋁溶液中鐵含量的目的。這些方法存在流程復(fù)雜、操作條件苛刻、涉及化學(xué)藥品種類(lèi)多、溶液加熱、能耗高、需要添置專(zhuān)門(mén)設(shè)備等問(wèn)題，使生產(chǎn)設(shè)備投資加大，產(chǎn)品成本增高，難以在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行工業(yè)生產(chǎn)中推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備高純氧化鋁過(guò)程中的屏蔽除鐵方法，該方法針對(duì)含鐵的硫酸鋁溶液，加入還原劑抗壞血酸將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，再滴加鄰菲啰啉將二價(jià)鐵絡(luò)合，生成穩(wěn)定絡(luò)合物，使鐵在氫氧化鋁的沉淀過(guò)程中始終以絡(luò)和物溶液的形態(tài)留在液相中而不進(jìn)入沉淀，將沉淀進(jìn)行洗滌、超聲波分散、干燥、煅燒后得到高純氧化鋁，該方法在不改變?cè)猩a(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上生產(chǎn)高純度氧化鋁。得到的高純氧化鋁粉體中的Fe2O3含量低于0.02wt％。
本發(fā)明按以下步驟完成1、常溫下，根據(jù)酸性鋁鹽溶液中雜質(zhì)鐵的含量，加入鐵的理論摩爾含量1.2-1.5倍的還原劑抗壞血酸晶體(C6H8O6)，同時(shí)進(jìn)行攪拌反應(yīng)15-30min，將硫酸鋁溶液中的三價(jià)鐵離子完全還原成二價(jià)鐵離子，還原反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)溶液pH值為2.0～3.0。
還原反應(yīng)的終點(diǎn)可用2～5wt％的硫氰酸鉀溶液進(jìn)行檢測(cè)，原理是三價(jià)鐵可以與硫氰酸鉀進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，使溶液呈血紅色，此反應(yīng)非常靈敏。具體的操作是取還原后液5～10ml，滴加2～3滴硫氰酸鉀溶液，若有血紅色出現(xiàn)，則說(shuō)明還原反應(yīng)未到終點(diǎn)，應(yīng)繼續(xù)添加還原劑，直到用硫氰酸鉀溶液檢測(cè)不到Fe3+；2、取上述還原完全的硫酸鋁溶液，常溫下加入鐵的理論摩爾含量3～3.5倍的濃度為0.2～0.5wt％的鄰菲啰啉(C12H8N2)溶液，攪拌反應(yīng)10～20min，反應(yīng)完全后，F(xiàn)e2+與鄰菲啰啉生成穩(wěn)定的橙紅色絡(luò)合物；3、將絡(luò)和反應(yīng)結(jié)束后的橙紅色溶液在超聲波振蕩的條件下滴加0.5mol/L的氨水至pH值為5.0～6.0，使鋁離子沉淀為白色的氫氧化鋁，此時(shí)鐵以絡(luò)和物溶液的形態(tài)留在液相中而不進(jìn)入沉淀，將過(guò)濾后的濾餅進(jìn)行洗滌、干燥后得到高純氧化鋁前驅(qū)體氫氧化鋁。
洗滌濾餅的目的是進(jìn)一步除去濾餅中殘余的鐵的絡(luò)和物，終點(diǎn)可以通過(guò)向?yàn)V液中滴加雙氧水和硫氰酸鉀檢測(cè)，雙氧水將濾液中存在殘余的Fe2+氧化為Fe3+，硫氰酸鉀可以快速檢測(cè)Fe3+，溶液形成血紅色。若有血紅色出現(xiàn)則說(shuō)明前驅(qū)體中的鐵還未洗凈，還應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行洗滌，直至用硫氰酸鉀檢測(cè)不到血紅色出現(xiàn)。
4、按公知的方法，將干燥后得到高純氧化鋁前驅(qū)體氫氧化鋁進(jìn)行煅燒，得到含鐵符合要求的高純氧化鋁粉體。
與公知技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果1、此種除鐵方法適用的鋁鹽酸性溶液不僅包括酸浸含鋁原料浸出液，包括工業(yè)鋁浮渣、鋁礬土的酸浸液，低級(jí)成品鋁鹽，如硫酸鋁、氫氧化鋁，原料來(lái)源廣泛易得。
2、不需改變?cè)猩a(chǎn)工藝，不需另建處理設(shè)施，投資少，除鐵效果好，得到的高純氧化鋁粉體中的Fe2O3含量低于0.02wt％，超過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T89-1995的一級(jí)品要求。
3、在除鐵的過(guò)程中，Na+、NH4+等其他可溶性雜質(zhì)通過(guò)洗滌也一起除去，達(dá)到一舉多得的效果。
4、屏蔽沉淀過(guò)程在超聲波場(chǎng)中進(jìn)行，可以有效細(xì)化前驅(qū)體粒徑，得到粒度更細(xì)的氧化鋁粉體。
5、操作簡(jiǎn)單、方便，工作條件好。
四、具體的實(shí)施方式實(shí)施例1將含鋁67wt％的鋁浮渣以濃度30wt％的硫酸浸出，得到含鐵1.80g/l的硫酸鋁溶液，常溫下，加入鐵的理論摩爾含量1.5倍的還原劑抗壞血酸晶體(C6H8O6)，同時(shí)進(jìn)行攪拌反應(yīng)15min，還原反應(yīng)的終點(diǎn)用5wt％的硫氰酸鉀溶液進(jìn)行檢測(cè)，還原結(jié)束后調(diào)節(jié)溶液pH值為2.2，按鐵摩爾含量的3倍加入濃度為0.3wt％的鄰菲啰啉溶液進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)15min，在超聲波振蕩的條件下緩慢滴加0.5mol/L的氨水至pH值5.5，過(guò)濾后得到白色濾餅，濾餅經(jīng)多次洗滌后除去剩余的鐵的絡(luò)和物，得到前驅(qū)體氫氧化鋁，將干燥后的前驅(qū)體進(jìn)行煅燒得高純氧化鋁粉體，得到最終樣品氧化鋁中的Fe2O3含量為0.013wt％。
實(shí)施例2將含鋁54wt％的鋁浮渣以濃度30wt％的硫酸浸出，得到含鐵2.70g/l的硫酸鋁溶液，常溫下，加入鐵的理論摩爾含量1.3倍的還原劑抗壞血酸晶體，攪拌反應(yīng)20min，后續(xù)操作條件與實(shí)施例1相同，得到最終樣品氧化鋁中的Fe2O3含量為0.018wt％。
實(shí)施例3將工業(yè)氫氧化鋁以濃度30wt％硫酸浸出，得到含鐵0.8g/l的硫酸鋁溶液，常溫下，加入鐵的理論摩爾含量1.2倍的還原劑抗壞血酸晶體，攪拌反應(yīng)15min，完全還原后調(diào)節(jié)溶液pH值為2.5，按鐵摩爾含量的3.2倍加入濃度為0.4wt％的鄰菲啰啉溶液進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)20min，然后在超聲波振蕩的條件下緩慢滴加0.5mol/L的氨水至pH值6，后續(xù)操作條件與實(shí)施例1相同，得到最終樣品氧化鋁中的Fe2O3含量為0.010wt％。
實(shí)施例4將60目以下的含鋁38.4wt％鋁礬土以濃度30wt％的硫酸浸出，得到含鐵3.50g/l的硫酸鋁溶液。常溫下，加入鐵的理論摩爾含量1.4倍的還原劑抗壞血酸，攪拌反應(yīng)30min，完全還原后調(diào)節(jié)溶液pH值為3.0，按鐵摩爾含量的3.5倍加入濃度為0.5wt％的鄰菲啰啉溶液進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)10min，然后在超聲波振蕩的條件下緩慢滴加0.5mol/L的氨水至pH值5.0，后續(xù)操作條件與實(shí)施例1相同，得到最終樣品氧化鋁中的Fe2O3含量為0.018％。
權(quán)利要求
1.一種制備高純氧化鋁過(guò)程中的屏蔽除鐵方法，其特征在于發(fā)明按以下步驟完成，(1)、常溫下，根據(jù)酸性鋁鹽溶液中雜質(zhì)鐵的含量，加入鐵的理論摩爾含量1.2-1.5倍的還原劑抗壞血酸晶體，同時(shí)進(jìn)行攪拌反應(yīng)15-30min，將硫酸鋁溶液中的三價(jià)鐵離子完全還原成二價(jià)鐵離子，還原反應(yīng)結(jié)束后調(diào)節(jié)溶液pH值為2.0～3.0；(2)、取上述還原完全的硫酸鋁溶液，常溫下加入鐵的理論摩爾含量3～3.5倍的濃度為0.2～0.5wt％的鄰菲啰啉溶液，攪拌反應(yīng)10～20min，反應(yīng)完全后，F(xiàn)e2+與鄰菲啰啉生成穩(wěn)定的橙紅色絡(luò)合物；(3)、將絡(luò)和反應(yīng)結(jié)束后的橙紅色溶液在超聲波振蕩的條件下滴加0.5mol/L的氨水至pH值為5.0～6.0，使鋁離子沉淀為白色的氫氧化鋁，將過(guò)濾后的濾餅進(jìn)行洗滌、干燥后得到高純氧化鋁前驅(qū)體氫氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求
書(shū)1所述的制備高純氧化鋁過(guò)程中的屏蔽除鐵方法，其特征在于所述還原反應(yīng)的終點(diǎn)用2～5wt％的硫氰酸鉀溶液進(jìn)行檢測(cè)，三價(jià)鐵離子與硫氰酸鉀進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，使溶液呈血紅色，若有血紅色出現(xiàn)，則說(shuō)明還原反應(yīng)未到終點(diǎn)，應(yīng)繼續(xù)添加還原劑，直到用硫氰酸鉀溶液檢測(cè)不到Fe3+。
3.根據(jù)權(quán)利要求
書(shū)1所述的制備高純氧化鋁過(guò)程中的屏蔽除鐵方法，其特征在于所述濾餅洗滌終點(diǎn)是向?yàn)V液中滴加雙氧水和硫氰酸鉀檢測(cè)，雙氧水將濾液中存在殘余的Fe2+氧化為Fe3+，硫氰酸鉀快速檢測(cè)Fe3+，溶液形成血紅色。若有血紅色出現(xiàn)則說(shuō)明前驅(qū)體中的鐵還未洗凈，還應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行洗滌，直至用硫氰酸鉀檢測(cè)不到血紅色出現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
書(shū)1所述的制備高純氧化鋁過(guò)程中的屏蔽除鐵方法，其特征在于所述酸性鋁鹽溶液是以含鋁54-67wt％的鋁浮渣、工業(yè)氫氧化鋁或含鋁38.4wt％鋁礬土為原料，以濃度為30wt％的硫酸浸出而得。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明的涉及一種制備高純氧化鋁過(guò)程中的屏蔽除鐵方法，該方法針對(duì)含鐵的硫酸鋁溶液，加入還原劑抗壞血酸將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，再滴加鄰菲啰啉將二價(jià)鐵絡(luò)合，生成穩(wěn)定絡(luò)合物，使鐵在氫氧化鋁的沉淀過(guò)程中始終以絡(luò)和物溶液的形態(tài)留在液相中而不進(jìn)入沉淀，將沉淀進(jìn)行洗滌、超聲波分散、干燥、煅燒后得到高純氧化鋁。該方法不需改變?cè)猩a(chǎn)工藝，不需另建處理設(shè)施，在原有生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出的高純氧化鋁粉體中的Fe
文檔編號(hào)C22B21/00GKCN1757767SQ200510048608
公開(kāi)日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年11月8日
發(fā)明者郭勝惠, 彭金輝, 毛金龍, 馬祥元, 范興祥, 張世敏, 張利波 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan