中國粉體網(wǎng)訊 高純氧化鋁具有純度高、結(jié)構(gòu)精細(xì)等特性，在各個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。基于我國氧化鋁工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，以工業(yè)鋁酸鈉溶液為原料制備高純氧化鋁，成本低、環(huán)境污染小，是有前景的技術(shù)路線。
高純氧化鋁主要應(yīng)用領(lǐng)域（圖片來源：智研咨詢）
1 鋁酸鈉溶液晶種制備原理
我國鋁土礦資源的特點決定了鋁土礦浸出液-鋁酸鈉溶液中硅含量較高，導(dǎo)致鋁酸鈉溶液制備的氫氧化鋁粉體純度較低，從而導(dǎo)致生產(chǎn)的氧化鋁純度較低，限制了氧化鋁的高附加值利用。因此，高純氧化鋁制備，需要針對不同雜質(zhì)、多步除去鋁酸鈉溶液中的雜質(zhì)。以鋁酸鈉溶液凈化脫硅、脫色，種分制備高純氫氧化鋁前驅(qū)體是可行的方法。
鋁酸鈉溶液種分原理為：首先為[Al(OH)4]-反應(yīng)析出Al(OH)3，然后是Al(OH)3晶體的長大、晶粒的附聚、次生晶核的形成、晶粒的破裂和磨損。通過分析鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性可知，Al(OH)3顆粒在過飽和鋁酸鈉溶液中析出，該過程為自發(fā)不可逆過程，其過飽和程度越大，鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性就越低。因此，通過調(diào)節(jié)鋁酸鈉溶液種分工藝參數(shù)，如改變溫度制度、添加合適的添加劑，可以實現(xiàn)雜質(zhì)的分步脫除。
2 氫氧化鋁焙燒-洗滌制備高純氧化鋁
制備高純氧化鋁，通常需要除去Na2O、Fe2O3、MgO、SiO2、CaO等雜質(zhì)，雜質(zhì)含量決定了高純氧化鋁的純度。氧化鋁粉體中的氧化鈉雜質(zhì)能顯著影響氧化鋁燒結(jié)瓷體的介質(zhì)損耗，同時影響氧化鋁的轉(zhuǎn)化速度和轉(zhuǎn)化率，使得氧化鋁的晶粒變粗，比表面積減少，晶型變的不規(guī)則。氧化鈉的存在還會影響陶瓷的電氣性能，降低耐火度，形成低熔點固溶體，大大降低材料的性能。工業(yè)氫氧化鋁或種分超細(xì)氫氧化鋁中堿含量大于0.2%，以此氫氧化鋁為原料，通過焙燒和酸洗，產(chǎn)品中堿含量可降低至0.05%左右。
而以鋁酸鈉溶液為原料，通過種分制備高純氧化鋁時，主要雜質(zhì)是鈉、鐵、鈣、硅等，其中鈉的含量最高，其含量占總雜質(zhì)的80%以上。氧化鋁中的鈉雜質(zhì)主要以三種形式存在：附著堿、結(jié)晶堿和晶間堿。氫氧化鋁所含的堿中，可以通過去離子水充分洗滌氫氧化鋁，除去附著堿，但是無法脫除結(jié)晶堿和晶間堿。目前，大部分的除結(jié)晶堿和晶間堿的方法主要是通過在煅燒過程中加入添加劑（如硼酸、氟化鹽），然后通過洗滌純化除去堿。
3 產(chǎn)業(yè)化技術(shù)分析
為了低成本制備高純氧化鋁粉體，有專家開展了以工業(yè)鋁酸鈉溶液為原料制備高純氧化鋁的研究。以工業(yè)鋁酸鈉溶液為原料，以脫硅熱力學(xué)為基礎(chǔ)，進行溶液的凈化脫色，研究種分分解過程，并對產(chǎn)業(yè)化流程進行優(yōu)化改進，生產(chǎn)出高純氫氧化鋁中間體，經(jīng)焙燒得到高純氧化鋁，其技術(shù)路線圖如下：
技術(shù)研究路線圖
對于氧化鋁企業(yè)，開發(fā)以工業(yè)鋁酸鈉溶液為原料制備高純氧化鋁，生產(chǎn)流程的溶液可在工業(yè)氧化鋁系統(tǒng)中循環(huán)使用，無廢液排除，安全環(huán)保；以鋁酸鈉溶液為鋁源，無需重新制備溶液，具有成本低的優(yōu)勢。因此，以工業(yè)鋁酸鈉溶液為原料制備高純氧化鋁，具有成本優(yōu)勢，研究制備過程相關(guān)理論和工藝，對企業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺將于2021年6月10日舉辦“2021高純氧化鋁粉體材料制備及應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)絡(luò)研討會”，來自中南大學(xué)的劉桂華教授將走進本次粉體公開課的直播間，給大家?guī)眍}為《鋁酸鈉溶液種分制備高純氧化鋁的理論基礎(chǔ)和技術(shù)》的報告。屆時劉教授將向大家闡述高純氧化鋁的用途，提出解決高性能和高成本矛盾的技術(shù)路線；明確鋁酸鈉溶液種分過程中鋁酸根離子反應(yīng)行為，分析粒子附聚和生長規(guī)律，闡明三水鋁石和勃姆石析出過程中形貌調(diào)控原理；以工業(yè)鋁酸鈉溶液制備了大于4N高純氧化鋁粉末，同時報告高白超細(xì)氫氧化鋁、勃姆石的產(chǎn)業(yè)化過程。最后，提出鋁酸鈉溶液制備高純氧化鋁粉的發(fā)展方向。
4 專家介紹
劉桂華，中南大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。1968年10月生，1998年獲有色冶金專業(yè)博士學(xué)位，2004年確定為“湖南省高校青年骨干教師”；研究方向主要涉及氧化鋁化學(xué)與工藝、濕法冶金基礎(chǔ)理論、鉻鹽清潔化生產(chǎn)和氧化鋁基粉體材料制備等領(lǐng)域，承擔(dān)和參加過國家重點科技攻關(guān)項目、”973”項目、國家自然科學(xué)基金以及中國鋁業(yè)、ALCOA（美國鋁業(yè)公司）等企業(yè)課題等50多項；發(fā)表論文100多篇，授權(quán)專利20多件，獲省部級獎9項。
參考來源：
陳湘根.工業(yè)鋁酸鈉溶液制備高純氧化鋁研究及工業(yè)應(yīng)用.中國礦業(yè)大學(xué)碩士論文.2020年.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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