氧化铝灼减变化的原因分析

氧化铝灼减变化的原因分析
作者：李慧玲马海军
来源：《硅谷》2011年第22期
摘要：对氧化铝浸水后的现象及灼减发生的变化进行研究，探讨氧化铝生产中，氧化铝随放置时间的延长灼减上升的原因。

关键词：氧化铝；灼减；水化
中图分类号：TU991.36 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1120153－01
0 前言
氧化铝灼减是衡量氧化铝品质的一个重要指标，目前的分析方法多采用国标GB/T6609.2-2004的方法进行分析，即将在300℃下干燥的试样，于1100℃下进行灼烧，以失去的质量计算灼烧失量的含量。

因灼减是以干基来表示的，故通常我们认为氧化铝在放置过程中，不会因时间的延长和吸收水分而导致灼减的上升。

但在实际生产过程中，我们却经常发现一些储存时间较长的氧化铝灼减会明显升高，尤其是一此贮存时间较长吸水结块的氧化铝灼减会从0.8%上升到1.7%以上，甚至在实验室内，保存环境良好的氧化铝经过一年以后灼减都会上升
0.3%～0.4%。

因灼减的主要成分是水，故我们对氧化铝的吸水特性进行了研究。

1 实验
实验1：
取一250ｍl烧杯，加入普通自来水，插入一支温度计，水温为15℃，往烧杯中逐惭加入氧化铝，杯内温度不断上升，上层溶液处温度可达30℃，向下温度稍低，杯底深沉处温度为24℃，搅拌并放置后，温度稳定在25.5℃。

氧化铝被大量水浸没后，可观察到：大量氧化铝迅速沉淀，形成致密沉淀层，少量氧化铝比较松散，履盖在致密沉淀层的表面，并且随着水的晃动可漂浮。

上层溶液PH＝7.9。

杯内温度上升，说明氧化铝遇水不单是简单的吸附，形成附着水，而是发生了水化反应，放出热量；沉淀分层现象反映了同一氧化铝具有不同的密度，晶体结构不完全一样。

实验2：
取氧化铝AO-01于300℃下烘干1.5ｈ，称重，将烘干后的氧化铝加水浸湿，于室内条件下保存1.5ｈ，先于100℃烘箱中干燥，再于300℃烘箱中烘干1.5ｈ（防止直接高温烘干引起爆溅），称重。

另外将浸水后的试样在不同温度下灼烧，并分析相应的灼减。

结果见表1。

表1
表2
从表1可以看出，AO-01浸水再烘干后，质量较未浸水样有所增加，这表明氧化铝吸收的水份已经不仅仅是附着水，而是与氧化铝结合形成了结晶水，这部分水份无法在300℃下完全烘干，它直接导致了灼减的升高．在600～700℃以上时，这部分水基本可以完全除去。

实验3：
取氧化铝AO-02，于950℃下灼烧2ｈ，得灼烧后样品AO-03，将AO-02与AO-03同时浸水1ｈ，烘干后分析烧失量。

结果见表2。

从表2可以看出：经过高温完全灼烧的氧化铝性质稳定，再次遇水后不会和水发生化合反应，灼减不会升高。

实验4：
取一生产氧化铝进行X-荧光衍射分析，扫描图谱如下：
从图上可以看出，在2θ为67.00°，45.84°，37.59°，39.47°，19.44°角均有γ-Al2O3的特征峰，其峰位与峰强度与JCPDS卡片一致。

在2θ角为43.35°，35.12°，57.49°，25.57°角均有a-Al2O3的特征峰，其峰位与峰强度与JCPDS卡片一致。

2 结论
氧化铝随焙烧温度不同，晶体结构也不同，高温状态下生成的a-Al2O3性质稳定，与水不发生化合反应，即使长期放置，灼减也不会发生变化。

在低温焙烧状态（不超过600℃）生成的氧化铝有ρ-Al2O3，χ-Al2O3，η-Al2O3和γ-Al2O3等，其中ρ-Al2O3是氢氧化铝快速脱水的产物，遇水后可快速水化生成水合氧化铝，它具有脱水后再水化的特性。

χ-Al2O3和γ-Al2O3在室温条件下再水化很慢，但随着时间的延长，也会因缓慢的再水化作用而生成氢氧化铝。

这一特性在多品种氧化铝的开发上已经得到了应用。

目前国内氧化铝行业生产的产品氧化铝一般含有2-5%的a-Al2O3，其余基本为γ-Al2O3，这恰恰解释了氧化铝灼减随时间的推移（尤其是在潮湿环境中）不断升高的原因。

参考文献：
[1]商连娣，八种晶形氧化铝的研制与鉴别，化学世界，1994，第7期.
[2]James J.Koenig.u,s 3,954,957.
[3]G.Maczura etc.Kirk-Othmer,Third edit,Vol.2,P228(1978).。