本發(fā)明涉及一種高純氧化鋁粉的制備方法，特別涉及一種利用廢鋁制品升級制備5N級高純氧化鋁的方法，屬于廢鋁利用、無機(jī)材料合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁作為自然界儲量最高的金屬已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于我們生活的方方面面。隨著對金屬材料性能要求的不斷提高，近年來，鋁合金材料發(fā)展迅速。但是，考慮到自然資源儲量以及大量廢鋁制品的出現(xiàn)已經(jīng)成為環(huán)境污染的關(guān)鍵問題，因此合理處理、加工廢鋁制品成為當(dāng)前人類面臨的難題。
目前處理廢鋁制品的主要方式仍然是采用回爐熔煉，這種方式主要存在鋁制品品質(zhì)降級、回收率低、合金元素殘留、生產(chǎn)成本增加、應(yīng)用范圍縮小等不足。
氧化鋁是陶瓷材料應(yīng)用范圍最廣的材料之一。高純氧化鋁作為氧化鋁材料的重要分支，被廣泛應(yīng)用于藍(lán)寶石單晶、激光晶體原料合成（如YAG單晶等）、透明陶瓷（如氧化鋁透明陶瓷、YAG透明陶瓷等）等方面。利用無機(jī)化學(xué)方法將廢鋁制品轉(zhuǎn)化成高純氧化鋁粉體為廢鋁制品的保級、升級回收利用提供了新的發(fā)展方向。專利文獻(xiàn)CN103214013A提供一種用鋁條與熱堿液，除雜通入CO2后酸洗、焙燒制備高純氧化鋁粉，此工藝反應(yīng)激烈，除雜劑除雜同時(shí)引進(jìn)雜質(zhì)元素，二次除雜過程操作復(fù)雜、純度達(dá)到99.999%以上，但其對原料要求較嚴(yán)格，須采用純度達(dá)98%的金屬鋁作為鋁源，難以有效利用大量廢鋁制品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種利用廢鋁制品升級制備高純氧化鋁的方法，通過將廢鋁制品轉(zhuǎn)化為高純氧化鋁，以達(dá)到廢鋁升級處理并且開辟廢鋁新用途的目的。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：
一種利用廢鋁制品升級制備高純氧化鋁的方法，包括如下步驟：
（1）先將清洗干凈的廢鋁制品熔化得到鋁液，再將鋁液霧化后與水反應(yīng)生成Al(OH)3，該步主要的化學(xué)反應(yīng)為：Al + H2O → Al(OH)3；
（2）將步驟（1）得到的Al(OH)3溶于NaOH溶液中，離心除去不溶物，得到澄清的NaAlO2溶液，該步主要的化學(xué)反應(yīng)為Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O；
（3）向步驟（2）制備的NaAlO2溶液中加入作為吸附除雜劑的Al(OH)3納米顆粒，離心除去沉淀物；
（4）向經(jīng)步驟（3）處理的NaAlO2溶液中加入Al(OH)3晶種，誘導(dǎo)析晶，析出的Al(OH)3沉淀經(jīng)清洗、烘干、焙燒后，得到純度≥99.99%的高純氧化鋁。
進(jìn)一步，所述廢鋁制品為生產(chǎn)、日常鋁制品廢料或廢棄鋁制品，鋁含量≥95wt%。
優(yōu)選地，步驟（1）中，鋁液霧化后先用水蒸氣捕獲，然后加入過量的水，經(jīng)水熱反應(yīng)生成Al(OH)3，再將生成的Al(OH)3烘干，水熱反應(yīng)在煮沸下進(jìn)行（溫度一般為100℃左右）。
優(yōu)選地，步驟（2）中，所述NaOH溶液的濃度為0.05-0.2 mol/L。
優(yōu)選地，步驟（2）中，所述NaAlO2溶液的苛性比值αK控制在1.3-1.4。
優(yōu)選地，步驟（3）中，所述Al(OH)3納米顆粒的粒徑為5-10nm，所述Al(OH)3納米顆粒的添加量為NaAlO2摩爾量的5-10 %，吸附除雜時(shí)間控制在1.5-3h。
優(yōu)選地，步驟（4）中，所述Al(OH)3晶種的加入量為NaAlO2摩爾量的15-25 %，更優(yōu)選地所述Al(OH)3晶種的加入量為NaAlO2摩爾量的20%，誘導(dǎo)析出的Al(OH)3沉淀量達(dá)到NaAlO2摩爾量的90%左右時(shí)，停止誘導(dǎo)析晶并進(jìn)行固液分離操作，析晶時(shí)間一般在10-18h。
優(yōu)選地，步驟（4）中，所述焙燒溫度在1100℃以上，更優(yōu)選地為1200℃，通過高溫出掉少量Na+等雜質(zhì)，從而可進(jìn)一步獲得純度≥99.999%的高純氧化鋁。
優(yōu)選地，步驟（4）中，析晶后，向NaAlO2殘液中通入CO2氣體，CO2的流速為2.5-4L/min，得到的Al(OH)3納米顆?？捎米鞑襟E（3）的吸附除雜劑，該2NaAlO2 + CO2 + 3H2O → 2Al(OH)3 + Na2CO3。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
（1）本發(fā)明以無機(jī)化學(xué)合成的方法將廢鋁制品轉(zhuǎn)化成高級精細(xì)化工材料。不僅解決了日益增多的廢鋁制品的回收利用問題，而且解決了廢鋁制品回收過程中往往降級回收的問題，將廢鋁制品轉(zhuǎn)化為4N級以上的高純氧化鋁粉，可以作為特種陶瓷、藍(lán)寶石晶體、鋰電池隔膜等原材料，將金屬和無機(jī)非金屬領(lǐng)域聯(lián)系起來；
（2）利用直接水解和堿溶種分誘導(dǎo)方法相結(jié)合的工藝，整個(gè)過程設(shè)備及操作簡單，成本較低；
（3）制備過程中，最終廢液NaAlO2通入CO2進(jìn)行碳分工藝后可以得到高純納米Al(OH)3用于除雜和誘導(dǎo)種分，同時(shí)中和溶液中的OH-，減少對環(huán)境的污染，廢鋁制備的鋁回收率達(dá)85%以上，有效的節(jié)約資源。
苛性比值αK是指溶液中所含苛性堿（以偏鋁酸鈉和氫氧化鈉等形式存在的氧化鈉）與氧化鋁的物質(zhì)的量的比值。
具體實(shí)施方式
以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例1
（1）稱取560g廢鋁制品（鋁含量為96%），用有機(jī)溶劑清洗表面油漬，并用高純水反復(fù)沖洗后烘干，稱重為545g；
（2）通過熔融得到鋁液，將鋁液霧化成鋁微納米顆粒并與水蒸氣接觸，直接部分活化生成Al(OH)3，再補(bǔ)充108g高純水（電阻率≥14MΩ），煮沸進(jìn)行水熱反應(yīng)，使鋁充分轉(zhuǎn)化為Al(OH)3后，烘干，得到Al(OH)3粉；
（3）將得到的Al(OH)3粉加入到濃度為1mol/L的NaOH溶液中，溶解，并控制溶解后溶液的苛性比值αK=1.3，利用離心分離將固體不溶物排除（不溶物約5.1g），得到澄清的NaAlO2溶液；
（4）向澄清的NaAlO2溶液中一次加入78g粒徑為5nm的Al(OH)3納米顆粒進(jìn)行吸附除雜，除雜時(shí)間控制在2.5h，離心固液分離除去沉淀（約182g），得到高純NaAlO2溶液；
（5）向高純NaAlO2溶液中加入312g的高純Al(OH)3晶種（純度為99.999%）進(jìn)行誘導(dǎo)析晶，控制誘導(dǎo)時(shí)間為14h后，固液分離，烘干沉淀稱重為1702g高純Al(OH)3，廢鋁回收率為89.5%，純度為99.998%；
（6）向步驟（5）固液分離后的NaAlO2廢液中通入CO2氣體，控制通氣為3L/min，可以得到粒徑＜10nm的Al(OH)3納米顆粒，烘干后可以用作步驟（4）吸附除雜劑；
（7）步驟（5）烘干的高純Al(OH)3在1200℃焙燒，通過高溫出掉少量Na+等雜質(zhì)，得到純度為99.999%的高純氧化鋁粉體，另外通過氫氧焰或高頻冷坩堝工藝（生產(chǎn)溫度＞2000℃）可以得到純度達(dá)99.9993%以上的高純氧化鋁碎晶或多晶料。
最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。