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    氧化鋁的制備方法及性能差異
    • 作者:江宣    來源:江蘇江能新材料科技有限公司    時間:2022-1-6    點擊:930

      由于氧化鋁的兩屬性,因而既可以用堿性溶液,也可以用酸性溶液使鋁礬土中的氧化鋁溶出。Al₂O₃的生產方法大致可分為堿法、酸法、酸堿聯合法和熱法等。但工業上得到應用的只有堿法。堿法是用堿(工業燒堿或純堿Na2CO3)處理鋁礬土,使礦石中的氧化鋁轉變為鋁酸鈉溶液,鐵、鈦等雜質和絕大部分的硅成為不溶性化合物進入殘渣(赤泥)。凈化后的鋁酸鈉溶液可分解析出氫氧化鋁。


      堿法生產氧化鋁又有拜爾法(Bayerprocess)、堿石灰燒結法和拜耳-燒結聯合法等多種流程,用于適應不同種類的鋁礬土礦石類型。


      工業氫氧化鋁或氧化鋁在1200-1700℃下焙燒制得α-氧化鋁,其結晶化程度由煅燒溫度、煅燒時間、保溫時間、添加劑含量等共同決定,燒制方法是由拜耳法改進而來。燒成的原料具有化學穩定性好、耐高溫與耐磨等優良特性,廣泛應用于機械設備、電子、高溫陶瓷等方面。燒制的設備一般是回轉窯、隧道窯、梭式窯、倒焰窯。


      活性氧化鋁的制備方法是將拜耳法生產的工業氫氧化鋁在250-400℃條件下加熱脫水制得,但雜質含量較高,孔容、孔徑難以改善。另一種方法是通過中和鋁鹽或鋁酸鈉溶液或由醇鋁分解獲得鋁膠、擬薄水鋁石或者一水軟鋁石,然后在400-600℃活化而制得, 活性氧化鋁的制備方法主要有有機醇鋁水解法、酸法和堿法。


      α-Al₂O₃也叫高溫氧化鋁、煅燒氧化鋁,晶型為三方晶系,相對分子質量為101.96。α-Al₂O₃物理化學性質穩定,白色粉末、熔點為2050℃,沸點為2980℃,線膨脹系數為8.6×10⁻⁸K⁻1,熱導率為0.2888W/(cm·K)。α-Al₂O₃具有比表面積小、粒度均勻、易于分散、硬度大(莫氏硬度為9.0)、吸水率低(≤2.5%)、絕緣性能好、機械強度高、耐磨和耐熱沖擊性能強,以及不溶于水,微溶于酸、堿,易燒結和耐腐蝕等優良性能。


      Naβ-氧化鋁是由5%(質量分數)Na2O和95%(質量分數)Al₂O₃組成的化合物Na2O·11Al₂O₃。其晶粒尺寸小且分布均勻,熔點約為2000℃,折射率ε占為1.635~1.650,體積密度為3.25g/cm3,氣孔率低(燒結度>97%),機械強度高,耐熱沖擊性能好,晶界阻力小[α軸膨脹系數約為5.7×10-6、c軸膨脹脹系數約為7.7×10-6],離子電導率高(300℃時電阻率為35Ω·cm)。


      活性氧化鋁主要呈γ、ρ等晶型,是高分散度、多孔性的固體物料,屬于過渡形態的氧化鋁。具有很大的比表面積和孔容量。吸附性能好,表面呈酸性。且熱穩定性優良,同時具有高的機械強度與耐熱性、較強的抗燒結能力,比表面積為250~350 m2/g。多用于吸附和催化兩個領域;钚匝趸X可以作為氧化鋁球,用作吸附劑。做為催化劑和催化劑載體,主要用于橡膠、石油化工領域。ρ-Al₂O₃用于耐火材料結合劑,尤其是無水泥澆注料,還可以做為活性氧化鋁及其他催化劑的粘結劑。


      板狀氧化鋁國內也稱板狀剛玉,是一種純凈的、不添加如MgO、B2O3等任何添加劑而燒成收縮徹底的燒結氧化鋁,具有結晶粗大、發育良好的α-Al₂O₃晶體結構。板狀氧化鋁具有以下特殊性能:①熔點高,約2040℃;②晶粒硬度大,莫氏硬度9,努譜硬度(Knoop)2000;③耐化學侵蝕,除氫氟酸和磷酸外,大多數堿與礦物酸對板狀氧化鋁不起作用;④由于其不存在顯微裂紋和大的內部氣孔,其強度較高;同時,受熱沖擊時其強度下降不多,因而熱震穩定性較好;⑤高導熱性和高電阻率,在高頻與高溫下具有良好的電性能。


      納米材料是指在三維空間中至少有一維處在納米尺度范圍(1nm—100nm)或由他們作為基本單元構成的材料。納米材料具有表面與界面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應特性,具有一般材料所沒有的優良特性,納米材料廣闊的應用前景引起了世界的廣泛關注。納米氧化鋁呈球形,粒度分布均勻,易燒結,在熱、電、催化方面顯示廣闊的應用前景。納米氧化鋁的制備方法主要有氣相法、液相法和固相法,具體有銨明礬熱解法、溶膠一凝膠法、化學氣相沉積法等。


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