[发明专利]一种低成本纳米氧化铝粉的制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本纳米氧化铝粉的制备方法，包括以下步骤：将工业γ氧化铝粉造粒得到造粒粉；将造粒粉通过微波烧结窑炉热处理获得α相氧化铝粉；将α相氧化铝粉粉碎，获得成品。本发明通过气力粉碎机处理微波热处理的氧化铝粉，通过集料罐收集获得纳米α相氧化铝粉氧化钠含量≤0.2%，氧化铝晶粒大小在5nm~0.5μm，氧化铝粉的晶粒达到纳米级，无需经过湿法研磨工序处理，十分适用于工业化生产，成本低性能好。

技术领域

本发明涉及生物基碳材料领域，尤其涉及一种提高生物质基硬碳收率的制备方法。

背景技术

纳米级氧化铝粉由于具有高纯度、活性高、原晶粒度细等优点，在高纯氧化铝陶瓷、微晶耐磨陶瓷、研磨抛光剂以及锂电池隔膜等市场容量巨大的行业得到广泛应用，尤其是氧化钠含量低于0.2wt%、氧化铝原晶粒度0.5μm以下的纳米级氧化铝粉备受行业青睐。

目前纳米级氧化铝粉的主流生产工艺主要有两种，一种是化学法，其产品品质优，原晶粒度小，纯度可以实现99.9%以上，但是成本高产量小，对工艺设备、环保设施要求较高;一种是工业氧化铝或者氢氧化铝的热处理加工，将工业氧化铝或铝氧化合物进行深加工，通过隧道窑高温煅烧，工艺简单、产量大、成本低，但是氧化铝粉原晶粒度较粗，原晶尺寸波动范围大，影响了其在高端产品中的广泛应用，另外此方法能耗偏高，废气排放量大。

微波烧结技术被誉为“21世纪新一代烧结技术”，与常规烧结技术相比具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点，能提高产品的均匀性和成品率，改善被烧结材料的微观结构和性能。采用微波烧结处理氧化铝粉具有工艺简单，原晶均匀细小，节能等特点，十分适用于工业化生产，近年来也得到了广大专家学者的重视。

中国专利CN108977883A公开了一种采用微波烧结制备多孔氧化铝单晶材料的方法，以聚乳酸(PLA)填充氧化铝粉体,微波烧结1200～1500℃,获得多孔氧化铝单晶材料，产品为多孔型氧化铝，且需要3D打印适用范围小。中国专利CN109205648A，公开了一种利用添加晶种和微波煅烧制备超细氧化铝粉体的方法，将前驱体粉末和α-Al2O3晶种混合均匀，微波加热至1050～1200℃,得到氧化铝粉，其采用硫酸铝铵为前驱体添加100-200nm氧化铝晶种，析晶过滤洗涤再煅烧，晶种大于100nm不适用于纳米级粉体，且洗涤过程耗水量高。中国专利CN113479918A公开了一种纳米球形α-氧化铝粉体制备方法，将球形无定形氧化铝前驱体和纳米铝粉通过研磨再进行，950～1030℃微波加热煅烧改善球形α-Al2O3粉体的分散性和均匀性，其生产步骤较复杂且烧结采用反应釜微波水热法大批量生产成本高。中国专利CN113200558A，描述了一种微波煅烧生产微晶α-氧化铝的生产工艺。向氧化铝原料中加入复合矿化剂并混合均匀，加入吸波剂球磨，再挤压制坯；进行微波窑烧结，粉碎得到微晶α-氧化铝，其原晶粒度介于0.1-1.5μm，其湿磨处理料的D50粒径介于5-30μm， 200目筛余量≤5% ，工业氧化铝原粉容易水化，研磨过程中极大增加表面积，浆料粘稠，研磨效率较低，另外氧化铝生坯的成型压力介于0.5MPa-60Mpa，压力过高会导致烧结晶粒粘结，不易破碎，或者破碎粉料颗粒较粗。中国专利CN101891225A，公开了一种用工业湿氢铝生产低钠高温氧化铝的方法。将工业湿氢氧化铝、分散剂和复合添加剂充分混合供给回转窖或隧道窑中进行煅烧，加热温度1350℃以上，烧结时间为1-8小时；可以生产出氧化铝含量大于99.5％、氧化钠小于0.1％、原晶粒度0.5-6μm，转相率大于96％的优质高温氧化铝产品；其采用回转窑煅烧温度控制精度与产品均匀性相对较差，晶粒生长不均匀导致氧化铝原晶粒度范围宽颗粒大。

这些专利所述的方法，显示出纳米级氧化铝制备过程存在设备投入大工序复杂不适合量产，添加晶种要求高，洗涤水耗高，工业氧化铝研磨效率低，压坯压力大，氧化铝产品原晶尺寸范围较宽等缺点，产品生产与应用性能受限，对于微晶氧化铝粉，特别是针对α-氧化铝粉中氧化钠含量≤0.2%，氧化铝晶粒为纳米级的制备方法并未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本纳米氧化铝粉的制备方法。