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上海矽諾國際貿易有限公司 2020-07-02 點擊1365次
高純氧化鋁是指最低純度為99.99%的氧化鋁。分子式Al2O3，是難溶于水的白色固體，無臭、無味、質極硬、易吸潮而不潮解（灼燒過的不吸濕）。其為兩性氧化物，能溶于無機酸和堿性溶液中，幾乎不溶于水及非極性有機溶劑，具有γ、α 兩種晶型，熔點2050℃。
高純氧化鋁粉呈白色微粉，粒度均勻，易于分散，化學性能穩(wěn)定，高溫收縮性能適中，具有良好的燒結性能以及普通氧化鋁粉體無法比擬的光、電、磁、熱和機械性能，在高技術新材料領域和現代工業(yè)中有著廣泛應用。由于具有多孔性、高分散性、絕緣性、耐熱性等突出特點，高純氧化鋁現已成為無機非金屬材料中的一大重要分支。一般3N 高純氧化鋁主要用于先進陶瓷；4N 高純氧化鋁主要用于熒光粉；5N 高純氧化鋁則主要用于藍寶石晶體、鋰電池隔膜、高級陶瓷、PDP 熒光粉及一些高性能材料。
正因為高純氧化鋁的應用領域很廣，產品系列化和延伸空間大，與其他高新技術產業(yè)的關聯度很大，本身也是技術含量高、附加值大的產品，因而其制備技術的提升，對高純度氧化鋁的自身制造行業(yè)及相關行業(yè)都將產生重大影響，成為現代高技術新材料領域中的一個重
要發(fā)展方向。
1 國內外高純氧化鋁的制備技術現狀
目前，有兩種較為常用的高純氧化鋁的生產方法，一種是鋁箔（粉）水的水解法工藝；另一種方法是醇鋁法工藝。醇鋁法純度比金屬鋁直接水解法、硫酸鋁氨法、拜耳法高1~2 個數量級。醇鋁法是直接使用5 個9 金屬鋁塊反應，因為金屬鋁和異丙醇、丁醇、乙醇反應速度快，不需要使用刀具將鋁塊加工成鋁箔（粉），避免了用刀具加工帶入鐵的污染。而且得到了金屬乙醇鋁異丙醇鋁后，可以在230℃~250℃精餾，去掉前餾分和底餾分雜質，收集主流段得到高純的醇鋁液體，精餾醇鋁氣化經過冷凝得到液體。被蒸餾的物料不會氣化，留在了釜底，這樣就提純了產品，這個是其他工藝沒法做到的。另外，乙醇鋁精餾后在230℃進行陶瓷膜（5 個9 氧化鋁陶瓷膜提純）分離提純，除去鉀、鈉、鋅等雜質，進一步提純。經過兩道提純，醇鋁再和高純水水解，這個過程同鋁箔（粉） 水的水解法一樣。然后采用陶瓷膜在150℃~160℃繼續(xù)分離，除去雜質，再進行水洗凈化。該工藝要用到醇，且高溫、高壓，因而成本高。日本住友、國內晶瑞新材料、美國、德國等5N 氧化鋁原料生產公司使用的都是該方法。
2 國內高純氧化鋁的生產現狀
2.1 生產工藝
國內絕大多數企業(yè)，特別是中小型企業(yè)，受制于技術、資金等限制，都是采用鋁箔（粉）和水的水解法生產高純氧化鋁。其生產工藝如下：
① 將制備的鋁箔（粉）投入反應釜中，與水在催化劑的作用下發(fā)生水解反應，生成氫氧化鋁液體漿料；
②氫氧化鋁液體漿料經過固液分離后得到氫氧化鋁粉料；
③氫氧化鋁粉料經高溫煅燒得到氧化鋁粉料；
④氧化鋁粉料經成型設備成型；
⑤成型的氧化鋁經高溫燒結得到最終產品。該方法有以下優(yōu)點：
①通過調整工藝條件，可以生產出不同形狀、粒度的優(yōu)質產品；
②反應條件溫和，對環(huán)境友好，無毒、無污染；
③對設備要求相對較低，成本相對較低，經濟上具有吸引力。但是產品純度難以把控，因為在把金屬鋁塊、條用金屬刀具加工成金屬鋁箔（粉）的過程中會有金屬雜質混入其中。金屬刀具雖然是合金，但還是有鐵等金屬要磨到水中和鋁粉一起水解，得到比如氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化鎳、氫氧化鋯等，這些氫氧化物是無機物，沒法過濾除掉，也沒有辦法膜分離精餾，所以這些產品的純度很難達到99.999%（真正的5N）。這就從源頭上決定了國內生產的高純氧化鋁不具備同國外5N 氧化鋁相競爭的實力。
2.2 生產設備
由于國內高純氧化鋁市場啟動較晚，機械鑄造業(yè)的落后，導致國內市場暫時還不能提供完全配套、符合要求的設備設施給高純氧化鋁生產企業(yè)。謹以國內某廠家生產的壓力機論述其設備的落后狀況：①氧化鋁粉末在成型過程中粘?，F象較嚴重，導致最后成型的氧化鋁餅塊掉皮，影響最終產品的美觀；
②氧化鋁粉末在成型過程中揚塵嚴重，設備塵密性差；一方面造成環(huán)境污染，致使作業(yè)環(huán)境差；另一方面造成物料浪費，嚴重影響經濟效益；③模具損耗嚴重，既污染了產品，也增加了生產成本；
④不能連續(xù)作業(yè)，每隔2h 就需對模具進行清理維護；
⑤設備故障率高。由此可見，使用國產高純氧化鋁生產設備，加大了高純氧化鋁成品質量（純度）的控制難度，而且難以進行連續(xù)作業(yè)。
2.3 提純工藝
為了生產出質量（純度）更好的產品，國內出現了一些提純的方法：
（1）水洗法。水洗法即使用純水反復浸泡清洗氧化鋁粉末，之后固液分離。水洗法的操作簡單，對設備要求低，可以很好地降低氧化鋁粉末中鈉、鉀的含量，但是不能有效地去除其鐵、鎳等金屬雜質含量。
（2）氯化法。氯化法即在高溫（1000℃以上）條件下通入氯氣，使其大多數金屬雜質氯化，高溫條件下氣化排出。該方法能有效去除大多數雜質，但工藝條件苛刻，對設備要求高，且需使用氯氣，對環(huán)境造成污染，難以大批量生產。
由此可見，國內的提純工藝并不能從真正意義上解決高純氧化鋁質量（純度）低劣的現狀，即便經過提純工藝后，最多也只能生產出4N5 以上純度的氧化鋁，在高端領域難以影響到國外真正5N 產品的地位。
3 結束語
國內高純氧化鋁大多數集中在熒光粉等低端市場，雖然有部分國內企業(yè)純度已達到4N5 以上，在藍寶石襯底方向的應用可以實現進口替代，但是其犧牲了巨大的利潤空間。隨著更多資本的進入，市場供給不斷增加，要想保持其市場利潤空間，國內企業(yè)應不斷改造生產工藝，進一步提高產品質量（純度），降低生產成本，早日打破國外企業(yè)對氧化鋁高端領域的壟斷。