[發明專利]一種以鋁/鋁合金為原料制備鋁粉的方法

在審

• 申請號: 201911069803.1
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110846689A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 王耀武;桓書星;彭建平;狄躍忠
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C25C5/04
• 分類號: C25C5/04;C25C7/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種以鋁/鋁合金為原料制備鋁粉的方法，包括以下步驟：(1)將鋁或鋁合金熔化澆鑄制成陽極板；將高純鋁熔化澆鑄制成陰極板；(2)將NaCl、KCl和AlCl₃烘干后混合制成三元熔鹽電解質；或將NaCl、KCl、LiCl和AlCl₃烘干后混合制成四元熔鹽電解質；(3)在電解槽內放入熔鹽電解質加熱至融化；安裝陽極板和陰極板；通電進行電解，鋁以離子形式進入電解質熔鹽，在陰極板析出；(4)陰極板取出水洗，電解質溶于水中，鋁粉聚集體進入氯化物溶液；過濾分離后濾渣經真空烘干后球磨制成鋁粉。本發明的方法制備的鋁粉純度高，粒度小，原料來源廣泛；鋁粉表面不含氧、氮等雜質元素。

技術領域

本發明屬于粉體制備技術領域，具體涉及一種以鋁/鋁合金為原料制備鋁粉的方法。

背景技術

鋁粉因具有高活性、高燃值、比表面積大等多種優良性能而被廣泛應用于各個領域；在航空航天領域中，鋁粉可以縮短點火延遲時間，降低燃燒率壓力指數，并提高推進劑的燃燒穩定性；對于工業炸藥，在炸藥中添加納米鋁粉可以提高炸藥的爆炸速度；在建筑領域，鋁粉可用作混凝土的產氣劑，降低混凝土質量；鋁粉的另一個主要用途是制備鋁顏料，是一種重要的金屬顏料，主要用于涂料、油墨、塑料的生產，已經被廣泛應用于汽車、電子、家電、建材、塑料、紡織材料等領域。

鋁粉的工業化生產已有100多年的歷史，按制備方法分為空氣霧化鋁粉、球磨鋁粉、粉碎鋁粉和氮氣霧化鋁粉四類。霧化法是生產鋁粉的主要方法，空氣霧化法生產鋁粉有近90年的歷史；起初，各國的鋁粉生產工藝大都采用二戰期間發明的空氣霧化法，該方法工藝簡單，但細粉率低，無法生產高質量的球形鋁粉，并且生產極不安全。后來，在空氣霧化法的基礎上進行改進，采用氮氣作為霧化過程的保護介質，克服了空氣霧化法的某些缺點，使氮氣霧化法成為鋁粉制備行業中的主流。但是霧化法的缺點在于生產效率低、超細粉末的收得率不高，鋁粉表面容易氧化或氮化，生產的鋁粉含氧化鋁或氮化鋁導致純度下降，作為其他金屬還原劑使用時容易引入氧、氮雜質。

發明內容：

針對現有鋁粉制備技術存在的上述問題，本發明提供一種以鋁/鋁合金為原料制備鋁粉的方法。本發明以鋁/鋁合金為陽極，純鋁板(鋁含量99.99％以上)為陰極，以NaCl-KCl-AlCl₃三元熔鹽體系或NaCl-LiCl-KCl-AlCl₃四元熔鹽體系為熔鹽電解質，在溫度低于170℃的熔鹽體系中進行電解，使陽極中的鋁以離子形式進入熔鹽體系中，并在陰極上以鋁粉形式析出，形成高純度超細鋁粉產品。

本發明的方法包括以下步驟：

1、將鋁或鋁合金在700～1200℃的溫度下熔化，澆鑄制成鋁板材或鋁合金板材，作為陽極板并安裝陽極導桿；將高純鋁在700～1200℃的溫度下熔化，澆鑄制成鋁板材，作為陰極板并安裝陰極導桿；所述的高純鋁純度99.99％以上；

2、將NaCl、KCl和AlCl₃分別烘干去除水分，然后混合均勻制成三元熔鹽電解質；或者將NaCl、KCl、LiCl和AlCl₃分別烘干去除水分，然后混合均勻制成四元熔鹽電解質；三元熔鹽電解質中按質量百分比含AlCl₃ 60～70％，NaCl 15～25％，其余為KCl；四元熔鹽電解質中按質量百分比含AlCl₃ 50～70％，NaCl 10～25％，KCl 10～15％，其余為LiCl；

3、在電解槽內放入三元熔鹽電解質或四元熔鹽電解質，加熱至融化形成電解質熔鹽；將陽極板和陰極板安裝在電解槽內，用蓋板將電解槽封閉；通過電源對陽極板和陰極板施加直流電進行電解，陽極板中的鋁以鋁離子的形式進入電解質熔鹽，并在陰極板上以鋁粉聚集體的形式析出；

4、電解2～10h后，將附著有鋁粉聚集體的陰極板取出用水清洗，使陰極板上附帶的電解質溶于水中形成氯化物溶液，同時鋁粉聚集體進入氯化物溶液內；通過過濾分離氯化物溶液和濾渣，濾渣經真空烘干后獲得鋁粉聚集體；鋁粉聚集體經球磨制成鋁粉產品。