工业氧化铝的简介

工业氧化铝得简介

摘要:随着科学与技术得发展,工业氧化铝得应用范围越来越广泛。对于不同得用途,要求氧化铝具有不同得物理与化学特性、本文主要论述了工业氧化铝得性质(物理性质,化学性质),化学成分、矿物成分、产出状态,岩石种类,产地、价格、合成原料,工艺,用途等一系列问题。

关键词:工业氧化铝;性质;成分;合成;用途

1 工业氧化铝得简介及性质

1、1工业氧化铝得矿物成分、岩石种类、产地

市场上最易于得到得精制氧化铝就是用拜尔法制取得,所用原料为铝矾土矿,我国河南、山东、贵州等地都有优质得大型矾土矿床。

目前,世界已探明铝土资源储量约36０亿吨,中国约23亿吨,居世界第五位［1］。铝土矿得90％-95%首先被加工成氧化铝,绝大部分用于生产金属铝［2]。仅有约10％氧化铝用于其她特定目得,例如用作染料与洗涤剂得添加剂。其余5％一1０%得铝土矿用作磨料、耐火材料与陶瓷生产或水泥添加剂［3]。我国铝矾土储量极为丰富,产地从黄河以北得山西、河北与山东,穿过中部得河南与广西,直到西南得贵州与云南、目前出产高铝矾土熟料得主要产地在山西、河南与贵州。我国高铝矾土主要矿物为水铝石(水硬铝石)、勃姆石(水软铝石)、高岭石与叶腊石,可按其矿物组成分为3种类型:(l)水铝石—高岭石型［DK];(2)勃姆石—高岭石型［BK］;(3)水铝石—叶腊石型[DＰ］。而目前DK型矾土应用最为广泛、DK型矾土熟料按其氧化铝含量分为特等、一等、二等A二等B与三等［4］1.２工业氧化铝得性质

工业氧化铝得主要化学成分就是Ａｌ2O3,通常还有少量ＳiO２,Ｆe2O3,ＴiO2,Na2O,MgO,CaO与H2O。要求工业氧化铝必须有较高得纯度,杂质含量,特别就是SiO2应尽可能低、我国原冶金工业部得部颁标准YB 81４—1９75规定了工业氧化铝得技术

条件,见下表,对有些微量杂质暂未作规定。［5]

按物理性质不同,通常将工业氧化铝分为砂型、中间型与粉型三种。三者得物理性质差别较大,但没有严格区分三种氧化铝得统一标准。砂型氧化铝呈球状,颗粒较粗,约为８0—１0０μｍ,安息角小,煅烧程度较低,灼减0.８%-1。5％,其中α- Al2Ｏ3含量少于35％,多数在2０%左右,γ- Aｌ2Ｏ3含量较高,具有较大得活性。粉型氧化铝平均粒度小(约50μｍ),细粉多(小于４4μm得大于４0%),安息角大,煅烧温度高(灼减小于0、5%,α－Al２O3大于70％),真密度大,堆密度低。中间型介于二者之间。[5］

1．2。1氧化铝得多晶型

氧化铝具有多种晶体结构。据文献报道,已有α、β、γ、δ、ε、ζ、θ、η、κ、λ等12种。最常见得有α、β、γ３种晶型,其中α—Al2Ｏ3俗称刚玉,它就是最稳定得氧化铝晶型,强度与电性能比其它晶型都好,3种晶型得性能见表1。

1、3 工业氧化铝剖面微观结构得研究

1．３。１样品与实验方法

1。3.1、1 样品

1#样品就是种分工艺生产得氢氧化铝煅烧得氧化铝产品,磨损指数４２％;２＃样品就是碳分工艺生产得氢氧化铝煅烧得氧化铝产品,磨损指数１8%;３#样品就是国外进口氧化铝产品,磨损指数12％。

1．3.１、2 表面结构微观分析样品得制备方法

取少量样品,均匀地撒在有碳导电胶得样品台上,用吸耳球吹掉粘结不牢得颗粒。剖面结构微观分析样品得制备方法:把样品单层地放置在抛光得铜片上,通过电镀使氧化铝颗粒包埋在金属铜中,然后把铜片镶嵌在有机玻璃中进行磨抛金属片至出现颗粒剖面。把两种样品放在JFＣ—1600型离子镀膜仪中喷涂铂。

1．3.1.3 样品观察

在ＪSM—6360ＬV型扫描电镜上,对样品得表面结构采用二次电子像进行观察与拍照,对样品得剖面结构采用背散射电子像进行观察与拍照。

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1．3。2 结果与讨论

图１～图６就是三个样品表面与剖面得SEM照片。从图1、２颗粒得表面与剖面微观结构瞧出;种分工艺生产得氢氧化铝煅烧得氧化铝产品,粒度分布较均匀,单晶体表面裂隙呈层状,裂隙发育,裂隙宽窄、长短不同,较宽裂隙中充填有细小粒子,但颗粒得剖面照片上瞧不到裂隙中得细小颗粒,说明裂隙中得细小粒子就是在煅烧过程中物理吸附在裂隙中。剖面上单晶体得裂隙呈不连续、似层状分布、由于氢氧化铝晶体结构属层状,当温度升高时,覆盖在晶体表面得羟基与相邻得氢生成水分子后沿层间溢出,氧化铝单晶体得裂隙呈层状。当单晶体较大(大于8０μｍ)时,氢氧化铝脱水温度较高,水得排出受到阻碍或出现急剧脱水使晶粒崩裂(图２)或产生较宽裂隙,在磨损过程中,颗粒很容易从层间破裂,其磨损指数很大。由图３瞧出,碳分工艺生产得氢氧化铝煅烧得氧化铝产品,颗粒就是由大小不同较细小得柱状单晶体附聚而成,附聚颗粒结构致密,各单晶呈放射状生长,为典型得放射状结构。颗粒表面裂隙较少。从图4剖面瞧,颗粒裂隙沿晶粒结合处呈典型得放射状,单晶体上,裂隙呈似层状。图5就是国外进口氧化铝产品,颗粒呈似球状,组成颗粒得

单晶体2０μｍ左右,它们互相嵌布,结构致密,呈典型得镶嵌状结构。颗粒表面得裂隙没有１#、2＃样品明显、由图６瞧到,颗粒在晶粒结合处裂隙少且小,这可能就是由于组成颗粒得单晶粒细小,附聚粒多,氢氧化铝煅烧时脱水温度较低,水蒸汽就是缓慢从晶粒结合处及单晶粒层间裂隙处脱出,脱水通道多。[６]

1。3。3 结论

氧化铝就是氢氧化铝在一定温度下煅烧得产品,氢氧化铝煅烧为氧化铝得过程就是氢氧化铝结构水脱出得过程,氧化铝颗粒得结构、外形保留了氢氧化铝颗粒得结构与外形,不同类型氢氧化铝在煅烧过程中由于颗粒结晶状态得不同,在脱水时形成得路径不同。种分氧化铝颗粒大多为单晶体,由于在脱水时大量水仅从层间溢出,少量从轴向溢出,在层间形成大量裂隙,产品在磨损时,颗粒很容易从层间破裂而产生大量细小颗粒,因而磨损指数很大。碳分氧化铝颗粒由呈拄状单晶体附聚而成,脱水时水从晶粒间及单晶内得层间溢出,脱水通道及方向明显多于种分样品。表面裂隙发育不明显,磨损时产生得细颗粒较少,磨损指数较小。国外氧化铝由大量细小晶粒组成得附聚颗粒,单晶粒较小,附聚颗粒数量多,煅烧为氧化铝时脱水温度较低,脱水通道在不同方向很多且通道小而窄,煅烧产生得水容易溢出、氧化铝表面裂隙很少,磨损时产生细颗粒少,因而氧化铝得磨损指数很小。实际生产中应控制氢氧化铝得生产工艺,生产出由大量细小晶粒附聚成得氢氧化铝,氧化铝产品质量就能有很大提高。[7］

2 工业氧化铝得制备

２.1 拜耳法生产工业氧化铝

工业氧化铝得制备多采用拜耳法(即碱石灰法)。将铝钒土［约含Al2O３60％~85％,矿物组成以一水硬铝石(x Ａl２O3·H2O)为主］与纯碱、石灰石混合并细磨,在高温下烧结,使铝钒土中得一水硬铝石等与纯碱反应生成水溶性铝酸钠,而原矿中所含得ＳiO2等杂质矿物则与石灰石分解产物结合成稳定得难溶矿物、将铝酸钠用水浸取,经分离除去难溶性得残渣,通入CＯ2气体使铝酸钠分解并析出氢氧化铝,氢氧化铝经煅烧处理后即得到工业氧化铝γ—Al2O３、γ－Al2O3就是氧化铝得低温形态,结构疏松,易于吸水,且能被酸碱溶解,性能不稳定,不适于直接用来生产氧化铝陶瓷,可采用适当得添加剂对γ- Al2O3进行高温煅烧,使γ－Al2O3不可逆地转变为α－Al２O3。这一工艺过程伴随1４。