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        高純氧化鋁的制備方法和生產現狀分析

        2022-05-27    來源:    作者:佚名  瀏覽次數:241

        高純氧化鋁是指最低純度為99.99%的氧化鋁。高純氧化鋁粉呈白色微粉,粒度均勻,易于分散,化學性能穩定,高溫收縮性能適中,具有良好的燒結性能以及普通氧化鋁粉無法比擬的光、電、磁、熱和機械性能,在高技術新材料領域和現代工業中有著廣泛應用。

        一般3N高純氧化鋁主要用于先進陶瓷;4N高純氧化鋁主要用于熒光粉;5N高純氧化鋁則主要用于藍寶石晶體、鋰電池隔膜、高級陶瓷、PDP熒光粉及一些高性能材料。高純氧化鋁的應用領域很廣,產品系列化和延伸空間大,與其他高新技術產業的關聯度很大,本身也是技術含量高、附加值大的產品,因而其制備技術的提升,對高純度氧化鋁的自身制造行業及相關行業都將產生重大影響,成為現代高技術新材料領域中的一個重要發展方向。

        高純氧化鋁的制備方法

        (1)改良拜耳法

        傳統拜耳法制備氧化鋁難以去除雜質,改良法主要對制取氫氧化鈉和脫鈉進行了改良,通過對鋁酸鈉進行脫硅、脫鐵等雜質后,對分解條件進行調控后,得到高純氫氧化鋁,其過程中氫氧化鋁析出緩慢,有效減少了異常晶核的出現,同時減少了鈉、硅雜質的混入,最后經高溫煅燒、研磨等過程制得高純氧化鋁。

        優點:改良拜耳法所用原料廉價易得,制備過程無污染。

        缺點:存在工藝復雜、效率低、耗能高等缺陷。

        (2)無機鋁鹽熱分解法

        根據原料的不同分為硫酸鋁銨熱解法碳酸鋁銨熱解法。

        硫酸鋁銨熱解法利用硫酸溶解氫氧化鋁得到硫酸鋁,加入硫酸銨并調節pH、組分比例等制得硫酸鋁銨,經多次結晶脫去雜質,最后在高溫下焙燒分解得到高純氧化鋁。

        優點:硫酸鋁銨熱解法具有操作簡便、產品純度較高、無團聚現象且技術成熟,適合工業化生產。

        缺點:產生的廢氣污染環境,通過對其回收處理可有效解決這一問題,但導致工序復雜,成本提高,不利于工業化生產,還存在生產周期長和雜質難去除等問題。

        我國高純氧化鋁的生產現狀

        我國在高純氧化鋁生產時有:鋁箔(粉)水的水解和鋁醇的水解兩種方法,這兩種工藝中對于鋁粉水解法的工藝技術要低于鋁醇水解法所提取的高純氧化鋁,在醇鋁水解過程中,因為反應的速度不同,鋁的反應速度要比丁醇、乙醇、異丙醇都要低,不需要切割工具將金屬鋁加工成鋁粉,工藝過程相對簡單,這樣也不會對環境造成污染。

        (1)生產工藝

        國內絕大多數企業,特別是中小型企業,受制于技術、資金等限制,都是采用鋁箔(粉)和水的水解法生產高純氧化鋁。其生產工藝如下:

        ①將制備的鋁箔(粉)投入反應釜中,與水在催化劑的作用下發生水解反應,生成氫氧化鋁液體漿料;

        ②氫氧化鋁液體漿料經過固液分離后得到氫氧化鋁粉料;

        ③氫氧化鋁粉料經高溫煅燒得到氧化鋁粉料;

        ④氧化鋁粉料經成型設備成型;

        ⑤成型的氧化鋁經高溫燒結得到最終產品。

        該方法有以下優點:

        ①通過調整工藝條件,可以生產出不同形狀、粒度的優質產品;

        ②反應條件溫和,對環境友好,無毒、無污染;

        ③對設備要求相對較低,成本相對較低,經濟上具有吸引力。

        但是產品純度難以把控,因為在把金屬鋁塊、條用金屬刀具加工成金屬鋁箔(粉)的過程中會有金屬雜質混入其中。金屬刀具雖然是合金,但還是有鐵等金屬要磨到水中和鋁粉一起水解,得到比如氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化鎳、氫氧化鋯等,這些氫氧化物是無機物,沒法過濾除掉,也沒有辦法膜分離精餾,所以這些產品的純度很難達到99.999%(真正的5N)。這就從源頭上決定了國內生產的高純氧化鋁不具備同國外5N氧化鋁相競爭的實力。

        (2)生產設備

        由于國內高純氧化鋁市場啟動較晚,機械鑄造業的落后,導致國內市場暫時還不能提供完全配套、符合要求的設備設施給高純氧化鋁生產企業。


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