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高纯氧化铝的制备及发展状况

高纯氧化铝是指最低纯度www.gangyu.com氧化铝。高纯氧化铝粉为白色微粉,粒度均匀,易分散,化学性能稳定,高温收缩性能适中,烧结性能好,光、电、磁、热、机械性能无与伦比,广泛应用于高科技新材料和现代工业领域。

一般3N高纯氧化铝主要用于先进陶瓷;4N荧光粉主要用于高纯氧化铝;5N高纯氧化铝主要用于蓝宝石晶体、锂电池隔膜、高级陶瓷PDP荧光粉及一些高性能材料。高纯氧化铝的应用领域很广,产品系列化和延伸空间大,与其他高新技术产业的关联度很大,本身也是技术含量高、附加值大的产品,因而其制备技术的提升,对高纯度氧化铝的自身制造行业及相关行业都将产生重大影响,成为现代高技术新材料领域中的一个重要发展方向。

制备高纯氧化铝的方法

(1)改进拜耳法

传统拜耳法制备氧化铝难以去除杂质,改进方法主要改进氢氧化钠和钠,通过硅、铁、分解条件,获得高纯氢氧化铝,氢氧化铝沉淀缓慢,有效减少异常晶核的出现,减少钠、硅杂质的混合,最后通过高温煅烧、研磨等工艺制备高纯氧化铝。

优点:改进拜耳法使用的原料便宜易得,制备过程无污染。

缺点:工艺复杂,效率低,能耗高。

(2)无机铝盐热分解法

硫酸铝铵热解热解和碳酸铝铵热解。

硫酸铝铵热解法利用硫酸溶解氢氧化铝获得硫酸铝,加入硫酸铵,调整pH、硫酸铝铵经多次结晶去除杂质,最后在高温下烘烤分解。

优点:硫酸铝铵热解法操作简单,产品纯度高,无团聚现象,技术成熟,适合工业化生产,

缺点:废气污染环境可以通过回收有效解决,但工艺复杂,成本增加,不利于工业生产,生产周期长,杂质难以去除。

碳酸铝铵热解是在硫酸铝铵热解的基础上改进的。

优点:改进后的碳酸铝铵热解法避免了污染气体的排放,产品颗粒分布均匀。

缺点:改进的碳酸铝铵热解法产生废液,生产周期长。

(3)有机醇铝盐水解法

高纯氧化铝的制备及发展状况第1张

有机醇铝盐水解法是利用适当的催化剂促进铝与有机醇的反应,产生醇铝溶液,通过纯化、水解、烘焙制成高纯氧化铝。

优点:该方法不产生有害气体,无污染,所用有机醇可回收利用,产品纯度高。

缺点:但为了控制团聚现象和杂质的出现,应严格控制反应条件,导致成本增加。

(4)水热合成法

水热合成法是指在高温、高压下与水反应生成氢氧化铝,高温烘烤生成氧化铝。

缺点:该方法反应条件恶劣,需要在高温高压下进行。反应过程中氢气产生,造成安全问题,难以实现大规模、连续的工业生产。

建议:今后的发展趋势是结合其它技术和工艺,改进反应条件。如采用微波技术或电磁技术改进工艺条件,并采用合适的方式收集易燃易爆气体氢气。

(5)其它方法

①喷雾热分解法。这是一种理想的新方法。该方法主要以硝酸铝为原料,硫酸铝铵为喷雾热分解的前驱体,制备高纯氧化铝超细粉。该方法仍在研究中。

②高纯铝箔胆碱水解法。

③电火花放电法,但氧化铝纯度不高。

④氯化汞活化水解所用原料苛刻,成本高,反应条件难以控制。

⑤溶胶-凝胶法存在团聚问题,原料成本高。

上述方法存在一些问题,其中一些正处于实验室阶段,实现工业生产需要解决这些问题。

我国高纯氧化铝的生产现状

我国高纯氧化铝生产:铝箔(粉)水解和铝醇水解两种方法,铝粉水解技术低于铝醇水解提取的高纯氧化铝,在醇铝水解过程中,由于反应速度不同,铝反应速度低于丁醇、乙醇、异丙醇,无需切割工具将金属铝加工成铝粉,工艺相对简单,不会对环境造成污染。

(1)生产工艺

由于技术和资金的限制,国内绝大多数企业,特别是中小企业,采用铝箔(粉)和水解法生产高纯氧化铝。其生产工艺如下:①将制备好的铝箔(粉)放入反应釜中,在催化剂的作用下与水发生水解反应,产生氢氧化铝液浆;②氢氧化铝液浆固液分离后得到氢氧化铝粉;③氧化铝粉通过高温煅烧获得氢氧化铝粉;④成型设备成型氧化铝粉;⑤氧化铝经高温烧结获得最终产品。

该方法有以下优点:①通过调整工艺条件,可生产出不同形状、粒度的优质产品;②反应条件温和,对环境友好,无毒无污染;③设备要求相对较低,成本相对较低,经济吸引力较大。

然而,很难控制产品的纯度,因为在将金属铝块和条用金属刀加工成金属铝箔(粉末)的过程中,会混合金属杂质。虽然金属刀是合金,但仍有铁和其他金属磨到水中,与铝粉一起水解,如氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镍、氢氧化锆等。这些氢氧化物是无机的,不能过滤和去除,也不能分离膜蒸馏,因此这些产品的纯度难以达到www.gangyu.com(真正的5N)。这就从源头上决定了国内生产的高纯氧化铝不具备与国外同等的能力5N氧化铝竞争实力。

(2)生产设备

由于国内高纯氧化铝市场启动较晚,机械铸造行业落后,国内市场暂时无法向高纯氧化铝生产企业提供完整的配套设备和设施。

高纯氧化铝的制备及发展状况第2张

参考文献:

施腾龙.谈谈我国高纯氧化铝的生产现状

王彧.我国高纯氧化铝制备工艺现状概述

张一雯.高纯氧化铝化铝的制备方法和生产现状

高纯氧化铝的制备及发展状况第3张

代学芹,姜日新.研究和应用高纯氧化铝提取技术

张立生等.高纯氧化铝的应用及制备工艺的研究进展

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