专利名称:一种制备高纯氧化铝过程中的屏蔽除铁方法
一、所属领域湿法冶金领域二背景技术：
高纯氧化铝具有纯度高，粒径小等特点，显示出常规材料所不具有的光、电、磁、热和机械特性，可以作为一种新型功能材料广泛用于军工、汽车、冶金、光学、化工、机械、轻工、医疗及特种陶瓷等多个领域。由于具有这种产值优势，所以国内外的科技工作者对高纯氧化铝的开发和应用给予了极大的关注。高纯氧化铝的一种制备方法是先用硫酸浸出含铝物料，得到铁含量低的硫酸铝溶液，再进行沉淀、洗涤、煅烧等工艺。由于浸出时铁不可避免的与铝一起进入浸出液，并将与铝同时沉淀，极大的影响产品氧化铝的纯度，所以在制备高纯氧化铝的过程中，各企业都将面临如何降低硫酸铝溶液中的铁杂质的问题。
公知的利用沉淀法将氧化铝中的铁含量降低的方法，国内外已经有不少报道，如通过重结晶法、Fe(OH)3法、针铁矿沉淀法、赤铁矿沉淀法、磁铁矿法、铁氰化钾与亚铁氰化钾联合除铁法、溶剂萃取法等。在公开号为CN1089919A的中国专利申请中公开了一种在硫酸铝生产过程中除铁的方法，该方法是在硫酸铝溶液中依次加入高锰酸钾和硫酸锰溶液，反应后沉降分离，再将上清液移入含有铝丝网的容器中，并加入经过酸洗后的粉煤灰，煮沸、过滤后将滤液移入含有铝丝网的浓缩槽中经过蒸发浓缩、冷却、结晶后得到低铁的硫酸铝溶液。武汉市也为得到高纯度的硫酸铝溶液，单独设立科技攻关项目，配制一种特殊药品，通过沉淀分离达到降低硫酸铝溶液中铁含量的目的。这些方法存在流程复杂、操作条件苛刻、涉及化学药品种类多、溶液加热、能耗高、需要添置专门设备等问题，使生产设备投资加大，产品成本增高，难以在国内外现行工业生产中推广使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备高纯氧化铝过程中的屏蔽除铁方法，该方法针对含铁的硫酸铝溶液，加入还原剂抗坏血酸将三价铁还原为二价铁，再滴加邻菲啰啉将二价铁络合，生成稳定络合物，使铁在氢氧化铝的沉淀过程中始终以络和物溶液的形态留在液相中而不进入沉淀，将沉淀进行洗涤、超声波分散、干燥、煅烧后得到高纯氧化铝，该方法在不改变原有生产工艺的基础上生产高纯度氧化铝。得到的高纯氧化铝粉体中的Fe2O3含量低于0.02wt％。
本发明按以下步骤完成1、常温下，根据酸性铝盐溶液中杂质铁的含量，加入铁的理论摩尔含量1.2-1.5倍的还原剂抗坏血酸晶体(C6H8O6)，同时进行搅拌反应15-30min，将硫酸铝溶液中的三价铁离子完全还原成二价铁离子，还原反应结束后调节溶液pH值为2.0～3.0。
还原反应的终点可用2～5wt％的硫氰酸钾溶液进行检测，原理是三价铁可以与硫氰酸钾进行络合反应，使溶液呈血红色，此反应非常灵敏。具体的操作是取还原后液5～10ml，滴加2～3滴硫氰酸钾溶液，若有血红色出现，则说明还原反应未到终点，应继续添加还原剂，直到用硫氰酸钾溶液检测不到Fe3+；2、取上述还原完全的硫酸铝溶液，常温下加入铁的理论摩尔含量3～3.5倍的浓度为0.2～0.5wt％的邻菲啰啉(C12H8N2)溶液，搅拌反应10～20min，反应完全后，Fe2+与邻菲啰啉生成稳定的橙红色络合物；3、将络和反应结束后的橙红色溶液在超声波振荡的条件下滴加0.5mol/L的氨水至pH值为5.0～6.0，使铝离子沉淀为白色的氢氧化铝，此时铁以络和物溶液的形态留在液相中而不进入沉淀，将过滤后的滤饼进行洗涤、干燥后得到高纯氧化铝前驱体氢氧化铝。
洗涤滤饼的目的是进一步除去滤饼中残余的铁的络和物，终点可以通过向滤液中滴加双氧水和硫氰酸钾检测，双氧水将滤液中存在残余的Fe2+氧化为Fe3+，硫氰酸钾可以快速检测Fe3+，溶液形成血红色。若有血红色出现则说明前驱体中的铁还未洗净，还应继续进行洗涤，直至用硫氰酸钾检测不到血红色出现。
4、按公知的方法，将干燥后得到高纯氧化铝前驱体氢氧化铝进行煅烧，得到含铁符合要求的高纯氧化铝粉体。
与公知技术相比本发明的优点及积极效果1、此种除铁方法适用的铝盐酸性溶液不仅包括酸浸含铝原料浸出液，包括工业铝浮渣、铝矾土的酸浸液，低级成品铝盐，如硫酸铝、氢氧化铝，原料来源广泛易得。
2、不需改变原有生产工艺，不需另建处理设施，投资少，除铁效果好，得到的高纯氧化铝粉体中的Fe2O3含量低于0.02wt％，超过行业标准YS/T89-1995的一级品要求。
3、在除铁的过程中，Na+、NH4+等其他可溶性杂质通过洗涤也一起除去，达到一举多得的效果。
4、屏蔽沉淀过程在超声波场中进行，可以有效细化前驱体粒径，得到粒度更细的氧化铝粉体。
5、操作简单、方便，工作条件好。
四、具体的实施方式实施例1将含铝67wt％的铝浮渣以浓度30wt％的硫酸浸出，得到含铁1.80g/l的硫酸铝溶液，常温下，加入铁的理论摩尔含量1.5倍的还原剂抗坏血酸晶体(C6H8O6)，同时进行搅拌反应15min，还原反应的终点用5wt％的硫氰酸钾溶液进行检测，还原结束后调节溶液pH值为2.2，按铁摩尔含量的3倍加入浓度为0.3wt％的邻菲啰啉溶液进行络合反应15min，在超声波振荡的条件下缓慢滴加0.5mol/L的氨水至pH值5.5，过滤后得到白色滤饼，滤饼经多次洗涤后除去剩余的铁的络和物，得到前驱体氢氧化铝，将干燥后的前驱体进行煅烧得高纯氧化铝粉体，得到最终样品氧化铝中的Fe2O3含量为0.013wt％。
实施例2将含铝54wt％的铝浮渣以浓度30wt％的硫酸浸出，得到含铁2.70g/l的硫酸铝溶液，常温下，加入铁的理论摩尔含量1.3倍的还原剂抗坏血酸晶体，搅拌反应20min，后续操作条件与实施例1相同，得到最终样品氧化铝中的Fe2O3含量为0.018wt％。
实施例3将工业氢氧化铝以浓度30wt％硫酸浸出，得到含铁0.8g/l的硫酸铝溶液，常温下，加入铁的理论摩尔含量1.2倍的还原剂抗坏血酸晶体，搅拌反应15min，完全还原后调节溶液pH值为2.5，按铁摩尔含量的3.2倍加入浓度为0.4wt％的邻菲啰啉溶液进行络合反应20min，然后在超声波振荡的条件下缓慢滴加0.5mol/L的氨水至pH值6，后续操作条件与实施例1相同，得到最终样品氧化铝中的Fe2O3含量为0.010wt％。
实施例4将60目以下的含铝38.4wt％铝矾土以浓度30wt％的硫酸浸出，得到含铁3.50g/l的硫酸铝溶液。常温下，加入铁的理论摩尔含量1.4倍的还原剂抗坏血酸，搅拌反应30min，完全还原后调节溶液pH值为3.0，按铁摩尔含量的3.5倍加入浓度为0.5wt％的邻菲啰啉溶液进行络合反应10min，然后在超声波振荡的条件下缓慢滴加0.5mol/L的氨水至pH值5.0，后续操作条件与实施例1相同，得到最终样品氧化铝中的Fe2O3含量为0.018％。
权利要求
1.一种制备高纯氧化铝过程中的屏蔽除铁方法，其特征在于发明按以下步骤完成，(1)、常温下，根据酸性铝盐溶液中杂质铁的含量，加入铁的理论摩尔含量1.2-1.5倍的还原剂抗坏血酸晶体，同时进行搅拌反应15-30min，将硫酸铝溶液中的三价铁离子完全还原成二价铁离子，还原反应结束后调节溶液pH值为2.0～3.0；(2)、取上述还原完全的硫酸铝溶液，常温下加入铁的理论摩尔含量3～3.5倍的浓度为0.2～0.5wt％的邻菲啰啉溶液，搅拌反应10～20min，反应完全后，Fe2+与邻菲啰啉生成稳定的橙红色络合物；(3)、将络和反应结束后的橙红色溶液在超声波振荡的条件下滴加0.5mol/L的氨水至pH值为5.0～6.0，使铝离子沉淀为白色的氢氧化铝，将过滤后的滤饼进行洗涤、干燥后得到高纯氧化铝前驱体氢氧化铝。
2.根据权利要求
书1所述的制备高纯氧化铝过程中的屏蔽除铁方法，其特征在于所述还原反应的终点用2～5wt％的硫氰酸钾溶液进行检测，三价铁离子与硫氰酸钾进行络合反应，使溶液呈血红色，若有血红色出现，则说明还原反应未到终点，应继续添加还原剂，直到用硫氰酸钾溶液检测不到Fe3+。
3.根据权利要求
书1所述的制备高纯氧化铝过程中的屏蔽除铁方法，其特征在于所述滤饼洗涤终点是向滤液中滴加双氧水和硫氰酸钾检测，双氧水将滤液中存在残余的Fe2+氧化为Fe3+，硫氰酸钾快速检测Fe3+，溶液形成血红色。若有血红色出现则说明前驱体中的铁还未洗净，还应继续进行洗涤，直至用硫氰酸钾检测不到血红色出现。
4.根据权利要求
书1所述的制备高纯氧化铝过程中的屏蔽除铁方法，其特征在于所述酸性铝盐溶液是以含铝54-67wt％的铝浮渣、工业氢氧化铝或含铝38.4wt％铝矾土为原料，以浓度为30wt％的硫酸浸出而得。
专利摘要
本发明的涉及一种制备高纯氧化铝过程中的屏蔽除铁方法，该方法针对含铁的硫酸铝溶液，加入还原剂抗坏血酸将三价铁还原为二价铁，再滴加邻菲啰啉将二价铁络合，生成稳定络合物，使铁在氢氧化铝的沉淀过程中始终以络和物溶液的形态留在液相中而不进入沉淀，将沉淀进行洗涤、超声波分散、干燥、煅烧后得到高纯氧化铝。该方法不需改变原有生产工艺，不需另建处理设施，在原有生产工艺的基础上生产出的高纯氧化铝粉体中的Fe
文档编号C22B21/00GKCN1757767SQ200510048608
公开日2006年4月12日 申请日期2005年11月8日
发明者郭胜惠, 彭金辉, 毛金龙, 马祥元, 范兴祥, 张世敏, 张利波 申请人:昆明理工大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan