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高纯氧化铝的制备方法和生产现状分析

2022-05-27    来源:    作者:佚名  浏览次数:60

高纯氧化铝是指最低纯度为99.99%的氧化铝。高纯氧化铝粉呈白色微粉,粒度均匀,易于分散,化学性能稳定,高温收缩性能适中,具有良好的烧结性能以及普通氧化铝粉无法比拟的光、电、磁、热和机械性能,在高技术新材料领域和现代工业中有着广泛应用。

一般3N高纯氧化铝主要用于先进陶瓷;4N高纯氧化铝主要用于荧光粉;5N高纯氧化铝则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。

高纯氧化铝的制备方法

(1)改良拜耳法

传统拜耳法制备氧化铝难以去除杂质,改良法主要对制取氢氧化钠和脱钠进行了改良,通过对铝酸钠进行脱硅、脱铁等杂质后,对分解条件进行调控后,得到高纯氢氧化铝,其过程中氢氧化铝析出缓慢,有效减少了异常晶核的出现,同时减少了钠、硅杂质的混入,最后经高温煅烧、研磨等过程制得高纯氧化铝。

优点:改良拜耳法所用原料廉价易得,制备过程无污染。

缺点:存在工艺复杂、效率低、耗能高等缺陷。

(2)无机铝盐热分解法

根据原料的不同分为硫酸铝铵热解法碳酸铝铵热解法

硫酸铝铵热解法利用硫酸溶解氢氧化铝得到硫酸铝,加入硫酸铵并调节pH、组分比例等制得硫酸铝铵,经多次结晶脱去杂质,最后在高温下焙烧分解得到高纯氧化铝。

优点:硫酸铝铵热解法具有操作简便、产品纯度较高、无团聚现象且技术成熟,适合工业化生产。

缺点:产生的废气污染环境,通过对其回收处理可有效解决这一问题,但导致工序复杂,成本提高,不利于工业化生产,还存在生产周期长和杂质难去除等问题。

我国高纯氧化铝的生产现状

我国在高纯氧化铝生产时有:铝箔(粉)水的水解和铝醇的水解两种方法,这两种工艺中对于铝粉水解法的工艺技术要低于铝醇水解法所提取的高纯氧化铝,在醇铝水解过程中,因为反应的速度不同,铝的反应速度要比丁醇、乙醇、异丙醇都要低,不需要切割工具将金属铝加工成铝粉,工艺过程相对简单,这样也不会对环境造成污染。

(1)生产工艺

国内绝大多数企业,特别是中小型企业,受制于技术、资金等限制,都是采用铝箔(粉)和水的水解法生产高纯氧化铝。其生产工艺如下:

①将制备的铝箔(粉)投入反应釜中,与水在催化剂的作用下发生水解反应,生成氢氧化铝液体浆料;

②氢氧化铝液体浆料经过固液分离后得到氢氧化铝粉料;

③氢氧化铝粉料经高温煅烧得到氧化铝粉料;

④氧化铝粉料经成型设备成型;

⑤成型的氧化铝经高温烧结得到最终产品。

该方法有以下优点:

①通过调整工艺条件,可以生产出不同形状、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对设备要求相对较低,成本相对较低,经济上具有吸引力。

但是产品纯度难以把控,因为在把金属铝块、条用金属刀具加工成金属铝箔(粉)的过程中会有金属杂质混入其中。金属刀具虽然是合金,但还是有铁等金属要磨到水中和铝粉一起水解,得到比如氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镍、氢氧化锆等,这些氢氧化物是无机物,没法过滤除掉,也没有办法膜分离精馏,所以这些产品的纯度很难达到99.999%(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同国外5N氧化铝相竞争的实力。

(2)生产设备

由于国内高纯氧化铝市场启动较晚,机械铸造业的落后,导致国内市场暂时还不能提供完全配套、符合要求的设备设施给高纯氧化铝生产企业。


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