专利名称：络合-结晶法脱除铝醇盐中痕量铁的纯化技术的制作方法
技术领域：
本发明属于无机材料纯化技术领域，特别涉及到一种络合-结晶法脱除铝醇盐中痕量铁的纯化方法。
背景技术：
高纯超细氧化铝作为重要的无机材料/原材料，已在发光材料、电子基片、窗口材料、远红外材料和生物陶瓷等领域显示出特殊作用和优越性。铝醇盐水解法制备氧化铝粉体具有不造成环境污染、工艺操作方便、产品纯度高、粒度超细和颗粒形状易控制的特点。目前已成为国内外普遍认可的，具有市场竞争力和发展前景的生产技术。该技术中氧化铝的纯度是利用其水解前驱物铝醇盐的低沸点性质，通过减压蒸馏提纯来实现的。但是，用工业铝制备的铝醇盐经减压蒸馏和水解、干燥后，氧化铝产品中铁杂质一般在25～120ppm范围内，不能满足高性能铝酸盐系发光材料要求；对某些氧化铝基特殊功能材料也产生一定的影响。而采用高纯铝为原料，将大大提高氧化铝制造成本。为此有必要提供一种铝醇盐的深度脱铁技术。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种简单、经济的工业化纯化技术，对铝醇盐中的痕量铁进行深度纯化，净化后产品纯度在99.99％(Al2O3计)以上，其中铁含量在6ppm(Al2O3计)以下。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种络合-结晶法脱除铝醇盐中痕量铁的纯化方法，铝醇盐结晶纯化时所选用的有机溶剂、络合剂种类如下
配方中有机醇在乙醇、丙醇、异丙醇、丁基醇中选取；有机溶剂在乙醇、丙醇、异丙醇、丁基醇、芳烃和环烷烃中选取；络合剂在含N、S、P、O官能团的有机分子或化合物中选取，络合剂中可同时含有2种以上官能原子。溶剂、络合剂及铝醇盐之间的配方比例(重量比)如下配方中铝醇盐与有机溶剂配成的溶液浓度在40％～90％wt范围内变化，络合剂在铝醇盐中的浓度为0.001％～1％wt。
纯化方法的工艺流程如下以工业金属铝锭为原料，将其切成碎片后在常压下与有机醇进行回馏反应生成铝醇盐；用减压蒸馏以工业铝锭为原料，将其与醇反应生成铝的醇盐，然后利用醇盐的低沸点性质进行减压蒸馏达到初步纯化，再将该醇盐溶于有机溶剂并与络合剂作用使铁与络合剂形成易溶型络合物，在铝醇盐结晶过程中铁络合物被留在溶液中，通过固-液分离达到除去铁杂质的目的，这里，络合剂、有机溶剂和初始配比是影响除铁效果的重要因素。
本发明的效果和益处是，利用本专利提出的减压蒸馏与络合结晶相结合的技术，能使铝醇盐中铁含量由单纯减压蒸馏的25～120ppm(Al2O3计)降至6ppm以下。水解后得到的高纯超细氧化铝纯度在99.99％以上，这种低铁或无铁的氧化铝粉体不仅在发光材料上得到广泛的应用，且在其它高科技应用领域，如功能涂料、窗口材料等方面有重要的应用前景。
具体实施例方式
以下详细叙述本发明的具体实施方式
本发明的铝醇盐中痕量铁脱除方法，铝醇盐结晶纯化时所选用的有机溶剂、络合剂种类及其配方比例(重量比)如下
配方中有机醇在乙醇、丙醇、异丙醇、丁基醇中选取；有机溶剂在乙醇、丙醇、异丙醇、丁基醇、芳烃和环烷烃中选取；络合剂在含N、S、P、O官能团的有机分子或化合物中选取，络合剂中可同时含有2种以上官能原子。
配方中铝醇盐与有机溶剂配成的溶液浓度在40％～90％wt范围内变化，络合剂在铝醇盐中的浓度为0.001％～1％wt。有机溶剂、络合剂及铝醇盐之间的配方比例(重量比)在如下情况效果更佳铝醇盐与有机溶剂配成的溶液浓度在50％～85％wt范围内变化，络合剂在铝醇盐中的浓度为0.005％～0.5％wt。
整个纯化技术的工艺流程如下步骤1铝醇盐的合成与初步纯化以工业金属铝锭为原料，将其切成碎片后在常压下与有机醇进行回馏反应生成铝醇盐；用减压蒸馏法将其蒸馏出来并收集在一个容器中。
步骤2铁的络合与铝醇盐结晶将刚蒸馏出的铝醇盐溶于选定的有机溶剂，并加入络合剂。将其混合均匀后，在密闭条件下进行慢速搅拌并控制降温速度。搅拌速度控制为10-1000转/分，搅拌时间为2-12小时；降温速度控制为3-15℃/小时；温度从约70℃降至室温，使结晶完全，此时，95-98％以上的铝醇盐被结晶出来，而大部分铁杂质形成溶解度较大的络合物留在溶液相中。
步骤3结晶相与母液相的分离溶液搅拌2-12小时后，静止存放2-12小时，使晶体与母液分层，然后用抽滤的方法将母液与结晶分离，再用少量纯净溶剂将结晶洗涤，并快速抽滤干净，留下的铝醇盐其铁含量小于6ppm(Al2O3计)。
步骤4母液的回收抽滤后的母液进行常压蒸馏，回收溶剂，而含铁络合物和母液中饱和的铝醇盐留在容器中，可制备成其它用途氧化铝或某些催化用铝醇盐。
以下给出本发明的最佳实施例以100公斤Al2O3为例，取金属铝片55公斤、异丙醇355公斤加入到一个带有加热夹套的反应釜中进行回馏制备异丙醇铝，反应结束后在该反应釜或倒入另一反应釜中进行真空蒸馏，蒸馏结束后将约400公斤的馏出液倒入装有150公斤异丙醇的结晶器中，并加入丁二酮肟、硫代氰酸铵各30克作为络合剂，进行搅拌使形成均匀溶液，此时溶液温度应保证在70℃以上。然后在密闭条件下控制搅拌速度20-40转/分、降温速度约5℃/小时进行慢速结晶。16小时后停止搅拌，静止8小时，然后进行抽滤，滤干的晶体用少量纯净异丙醇快速冲洗和抽滤干净，便得到高纯的铝醇盐，将其水解、干燥和煅烧得到铁含量小于6ppm高纯氧化粉体。
权利要求
1.一种络合-结晶法脱除铝醇盐中痕量铁的纯化方法，其特征在于铝醇盐结晶纯化时所选用的有机溶剂、络合剂种类如下配方中有机醇在乙醇、丙醇、异丙醇、丁基醇中选取；有机溶剂在乙醇、丙醇、异丙醇、丁基醇、芳烃和环烷烃中选取；络合剂在含N、S、P、O官能团的有机分子或化合物中选取。溶剂、络合剂及铝醇盐之间的配方比例(重量比)如下配方中铝醇盐与有机溶剂配成的溶液浓度在30％～90％wt范围内变化，络合剂在铝醇盐中的浓度为0.001％～5％wt。纯化方法的工艺流程如下(1)铝醇盐的合成与初步纯化以工业金属铝锭为原料，将其切成碎片后在常压下与有机醇进行回馏反应生成铝醇盐；用减压蒸馏法将其蒸馏出来并收集在一个容器中。(2)铁的络合与铝醇盐结晶将刚蒸馏出的铝醇盐溶于选定的有机溶剂，并加入络合剂。将其混合均匀后，在密闭条件下进行慢速搅拌并控制降温速度。搅拌速度控制为10-1000转/分，搅拌时间为2-12小时；降温速度控制为3-15℃/小时；温度从约70℃降至室温，使结晶完全，此时，95-98％以上的铝醇盐被结晶出来，而大部分铁杂质形成溶解度较大的络合物留在溶液相中。(3)结晶相与母液相的分离溶液搅拌2-12小时后，静止存放2-12小时，使晶体与母液分层，然后用抽滤的方法将母液与结晶分离，再用少量纯净溶剂将结晶洗涤，并快速抽滤干净，留下的铝醇盐其铁含量小于6ppm(Al2O3计)。(4)母液的回收抽滤后的母液进行常压蒸馏，回收溶剂，而含铁络合物和母液中饱和的铝醇盐留在容器中，可制备成其它用途氧化铝或某些催化用铝醇盐。
2.根据权利要求1所述的一种络合-结晶法脱除铝醇盐中痕量铁的纯化方法，其特征在于所述的有机溶剂、络合剂及铝醇盐之间的配方比例(重量比)如下配方中铝醇盐与有机溶剂配成的溶液浓度在50％～85％wt范围内变化，络合剂在铝醇盐中的浓度为0.005％～0.5％wt。
3.根据权利要求1所述的一种络合-结晶法脱除铝醇盐中痕量铁的纯化方法，其特征在于所述的络合剂中可同时含有2种以上官能原子。
全文摘要
一种络合－结晶法脱除铝醇盐中痕量铁的纯化技术，属于无机材料纯化技术领域，特别涉及到高纯超细氧化铝前驱物－铝醇盐的深度脱铁技术。本发明的特点是以工业铝锭为原料，将其与醇反应生成铝的醇盐，然后利用醇盐的低沸点性质进行减压蒸馏达到初步纯化，再将该醇盐溶于有机溶剂并与络合剂作用使铁与络合剂形成易溶型络合物，在铝醇盐结晶过程中铁络合物被留在溶液中，通过固－液分离达到除去铁杂质的目的。本发明能使铝醇盐中铁含量由单纯减压蒸馏的25～120ppm(Al
文档编号C01F7/02GK1513762SQ03133700
公开日2004年7月21日 申请日期2003年8月12日 优先权日2003年8月12日
发明者宁桂玲, 居鸣丽, 林 源, 李树珍, 常玉芬 申请人:大连理工大学