高纯氧化铝是指最低纯度为99.99%的氧化铝。分子式Al2O3,是难溶于水的白色固体,无臭、无味、质极硬、易吸潮而不潮解(灼烧过的不吸湿)。其为两性氧化物,能溶于无机酸和碱性溶液中,几乎不溶于水及非极性有机溶剂,具有γ、α 两种晶型,熔点2050℃。
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体无法比拟的光、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。由于具有多孔性、高分散性、绝缘性、耐热性等突出特点,高纯氧化铝现已成为无机非金属材料中的一大重要分支。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。
正因为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。
1 国内外高纯氧化铝的制备技术现状
目前,有两种较为常用的高纯氧化铝的生产方法,一种是铝箔(粉)水的水解法工艺;另一种方法是醇铝法工艺。醇铝法纯度比金属铝直接水解法、硫酸铝氨法、拜耳法高1~2 个数量级。醇铝法是直接使用5 个9 金属铝块反应,因为金属铝和异丙醇、丁醇、乙醇反应速度快,不需要使用刀具将铝块加工成铝箔(粉),避免了用刀具加工带入铁的污染。而且得到了金属乙醇铝异丙醇铝后,可以在230℃~250℃精馏,去掉前馏分和底馏分杂质,收集主流段得到高纯的醇铝液体,精馏醇铝气化经过冷凝得到液体。被蒸馏的物料不会气化,留在了釜底,这样就提纯了产品,这个是其他工艺没法做到的。另外,乙醇铝精馏后在230℃进行陶瓷膜(5 个9 氧化铝陶瓷膜提纯)分离提纯,除去钾、钠、锌等杂质,进一步提纯。经过两道提纯,醇铝再和高纯水水解,这个过程同铝箔(粉) 水的水解法一样。然后采用陶瓷膜在150℃~160℃继续分离,除去杂质,再进行水洗净化。该工艺要用到醇,且高温、高压,因而成本高。日本住友、国内晶瑞新材料、美国、德国等5N 氧化铝原料生产公司使用的都是该方法。
2 国内高纯氧化铝的生产现状
2.1 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。
2.2 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。谨以国内某厂家生产的压力机论述其设备的落后状况:①氧化铝粉末在成型过程中粘模现象较严重,导致最后成型的氧化铝饼块掉皮,影响最终产品的美观;
②氧化铝粉末在成型过程中扬尘严重,设备尘密性差;一方面造成环境污染,致使作业环境差;另一方面造成物料浪费,严重影响经济效益;③模具损耗严重,既污染了产品,也增加了生产成本;
④不能连续作业,每隔2h 就需对模具进行清理维护;
⑤设备故障率高。由此可见,使用国产高纯氧化铝生产设备,加大了高纯氧化铝成品质量(纯度)的控制难度,而且难以进行连续作业。
2.3 提纯工艺
为了生产出质量(纯度)更好的产品,国内出现了一些提纯的方法:
(1)水洗法。水洗法即使用纯水反复浸泡清洗氧化铝粉末,之后固液分离。水洗法的操作简单,对设备要求低,可以很好地降低氧化铝粉末中钠、钾的含量,但是不能有效地去除其铁、镍等金属杂质含量。
(2)氯化法。氯化法即在高温(1000℃以上)条件下通入氯气,使其大多数金属杂质氯化,高温条件下气化排出。该方法能有效去除大多数杂质,但工艺条件苛刻,对设备要求高,且需使用氯气,对环境造成污染,难以大批量生产。
由此可见,国内的提纯工艺并不能从真正意义上解决高纯氧化铝质量(纯度)低劣的现状,即便经过提纯工艺后,最多也只能生产出4N5 以上纯度的氧化铝,在高端领域难以影响到国外真正5N 产品的地位。
3 结束语
国内高纯氧化铝大多数集中在荧光粉等低端市场,虽然有部分国内企业纯度已达到4N5 以上,在蓝宝石衬底方向的应用可以实现进口替代,但是其牺牲了巨大的利润空间。随着更多资本的进入,市场供给不断增加,要想保持其市场利润空间,国内企业应不断改造生产工艺,进一步提高产品质量(纯度),降低生产成本,早日打破国外企业对氧化铝高端领域的垄断。
2971
0- 1四方仪器氧分析仪 Gasboard-3053
- 2X16E 中文样本
- 3四方仪器 煤气分析仪(在线型)Gasboard-3100
- 4可靠的数据中心冷却测量解决方案
- 5安东帕Brabender标准面粉粘度计Amylograph-E产品册
- 6C403M氧气/水蒸气透过率测试系统 多功能透氧透湿仪 产品资料
- 7C401H氧气/水蒸气透过率测试系统 透氧透湿一体机 产品资料
- 8四方仪器天然气热值分析仪 Gasboard-3520
- nitto kohki AC0910空气压缩机性能简介
- 日本KAIJO 19001D超声波声压计工作原理与应用价值
- NDK NFX-1000A 高精度数字磁通计|精密磁元件出厂定级与稳定性检测设备
- 无限稀释条件下反气相色谱法对微晶纤维素的吸附热研究
- 环保型石灰消化器:除尘和污水那点事儿,一次说透
- 软质材料专用检测|RHEOTECH RTC-3002D高精度质构仪 科研品控通用
- 石灰消化器反应温度控制与消化率提升技巧
- 石灰消化器在电厂脱硫及废水处理中的应用
- 日本LUCEO LSM-9002S全自动光学应变测试仪 材料力学精密检测设备
- 奥法美嘉复杂制剂应用专题 | 高压微射流均质次数对脂肪乳注射液粒径分布及稳定性的影响研究
- SUZUMO铃茂全自动饭团机 省人工SSN-JLX
- SEM SELN-131BM高精度电子水平仪性能优势及行业应用
- 从“作用”到“场域”:粉碎技术的范式演进与柯立微能量场理论的构建
- 大明化学氧化铝粉在低温烧结制粉中的应用
- Development, Characterization, and Molecular Dynamics Simulation of Andrographolide Nanosuspensions Utilizing Hummer Acoustic Resonance Technology
- 苏州碳丰科技首席科学家程金生老师以本公司名义在国际上发表关于石墨烯纤维的论文《石墨烯纤维纳米复合材料的合成及氨基酸检测的分析应用》:

