中國粉體網訊  高純氧化鋁具有純度高、結構精細等特性，在各個領域有廣泛的應用。基于我國氧化鋁工業的生產現狀，以工業鋁酸鈉溶液為原料制備高純氧化鋁，成本低、環境污染小，是有前景的技術路線。

高純氧化鋁主要應用領域（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，導致鋁酸鈉溶液制備的氫氧化鋁粉體純度較低，從而導致生產的氧化鋁純度較低，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、多步除去鋁酸鈉溶液中的雜質。以鋁酸鈉溶液凈化脫硅、脫色，種分制備高純氫氧化鋁前驅體是可行的方法。

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，該過程為自發不可逆過程，其過飽和程度越大，鋁酸鈉溶液的穩定性就越低。因此，通過調節鋁酸鈉溶液種分工藝參數，如改變溫度制度、添加合適的添加劑，可以實現雜質的分步脫除。

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，雜質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能顯著影響氧化鋁燒結瓷體的介質損耗，同時影響氧化鋁的轉化速度和轉化率，使得氧化鋁的晶粒變粗，比表面積減少，晶型變的不規則。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。工業氫氧化鋁或種分超細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，主要雜質是鈉、鐵、鈣、硅等，其中鈉的含量最高，其含量占總雜質的80%以上。氧化鋁中的鈉雜質主要以三種形式存在：附著堿、結晶堿和晶間堿。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，但是無法脫除結晶堿和晶間堿。目前，大部分的除結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 產業化技術分析

為了低成本制備高純氧化鋁粉體，有專家開展了以工業鋁酸鈉溶液為原料制備高純氧化鋁的研究。以工業鋁酸鈉溶液為原料，以脫硅熱力學為基礎，進行溶液的凈化脫色，研究種分分解過程，并對產業化流程進行優化改進，生產出高純氫氧化鋁中間體，經焙燒得到高純氧化鋁，其技術路線圖如下：

 技術研究路線圖

對于氧化鋁企業，開發以工業鋁酸鈉溶液為原料制備高純氧化鋁，生產流程的溶液可在工業氧化鋁系統中循環使用，無廢液排除，安全環保；以鋁酸鈉溶液為鋁源，無需重新制備溶液，具有成本低的優勢。因此，以工業鋁酸鈉溶液為原料制備高純氧化鋁，具有成本優勢，研究制備過程相關理論和工藝，對企業轉型升級具有重要意義。中國粉體網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用技術網絡研討會”，來自中南大學的劉桂華教授將走進本次粉體公開課的直播間，給大家帶來題為《鋁酸鈉溶液種分制備高純氧化鋁的理論基礎和技術》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路線；明確鋁酸鈉溶液種分過程中鋁酸根離子反應行為，分析粒子附聚和生長規律，闡明三水鋁石和勃姆石析出過程中形貌調控原理；以工業鋁酸鈉溶液制備了大于4N高純氧化鋁粉末，同時報告高白超細氫氧化鋁、勃姆石的產業化過程。最后，提出鋁酸鈉溶液制備高純氧化鋁粉的發展方向。

4 專家介紹

劉桂華，中南大學教授，博士生導師。1968年10月生，1998年獲有色冶金專業博士學位，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與工藝、濕法冶金基礎理論、鉻鹽清潔化生產和氧化鋁基粉體材料制備等領域，承擔和參加過國家重點科技攻關項目、”973”項目、國家自然科學基金以及中國鋁業、ALCOA（美國鋁業公司）等企業課題等50多項；發表論文100多篇，授權專利20多件，獲省部級獎9項。

參考來源：

陳湘根.工業鋁酸鈉溶液制備高純氧化鋁研究及工業應用.中國礦業大學碩士論文.2020年.

（中國粉體網編輯整理/星耀）

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