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上海矽諾國(guó)際貿(mào)易有限公司 2020-07-02 點(diǎn)擊1773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(zhì)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(jī)酸和堿性溶液中，幾乎不溶于水及非極性有機(jī)溶劑，具有γ、α 兩種晶型，熔點(diǎn)2050℃。
高純氧化鋁粉呈白色微粉，粒度均勻，易于分散，化學(xué)性能穩(wěn)定，高溫收縮性能適中，具有良好的燒結(jié)性能以及普通氧化鋁粉體無法比擬的光、電、磁、熱和機(jī)械性能，在高技術(shù)新材料領(lǐng)域和現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛應(yīng)用。由于具有多孔性、高分散性、絕緣性、耐熱性等突出特點(diǎn)，高純氧化鋁現(xiàn)已成為無機(jī)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(jìn)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(lán)寶石晶體、鋰電池隔膜、高級(jí)陶瓷、PDP 熒光粉及一些高性能材料。
正因?yàn)楦呒冄趸X的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，產(chǎn)品系列化和延伸空間大，與其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度很大，本身也是技術(shù)含量高、附加值大的產(chǎn)品，因而其制備技術(shù)的提升，對(duì)高純度氧化鋁的自身制造行業(yè)及相關(guān)行業(yè)都將產(chǎn)生重大影響，成為現(xiàn)代高技術(shù)新材料領(lǐng)域中的一個(gè)重
要發(fā)展方向。
1 國(guó)內(nèi)外高純氧化鋁的制備技術(shù)現(xiàn)狀
目前，有兩種較為常用的高純氧化鋁的生產(chǎn)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(gè)數(shù)量級(jí)。醇鋁法是直接使用5 個(gè)9 金屬鋁塊反應(yīng)，因?yàn)榻饘黉X和異丙醇、丁醇、乙醇反應(yīng)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(zhì)，收集主流段得到高純的醇鋁液體，精餾醇鋁氣化經(jīng)過冷凝得到液體。被蒸餾的物料不會(huì)氣化，留在了釜底，這樣就提純了產(chǎn)品，這個(gè)是其他工藝沒法做到的。另外，乙醇鋁精餾后在230℃進(jìn)行陶瓷膜（5 個(gè)9 氧化鋁陶瓷膜提純）分離提純，除去鉀、鈉、鋅等雜質(zhì)，進(jìn)一步提純。經(jīng)過兩道提純，醇鋁再和高純水水解，這個(gè)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(zhì)，再進(jìn)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(guó)內(nèi)晶瑞新材料、美國(guó)、德國(guó)等5N 氧化鋁原料生產(chǎn)公司使用的都是該方法。
2 國(guó)內(nèi)高純氧化鋁的生產(chǎn)現(xiàn)狀
2.1 生產(chǎn)工藝
國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)，特別是中小型企業(yè)，受制于技術(shù)、資金等限制，都是采用鋁箔（粉）和水的水解法生產(chǎn)高純氧化鋁。其生產(chǎn)工藝如下：
① 將制備的鋁箔（粉）投入反應(yīng)釜中，與水在催化劑的作用下發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氧化鋁液體漿料；
②氫氧化鋁液體漿料經(jīng)過固液分離后得到氫氧化鋁粉料；
③氫氧化鋁粉料經(jīng)高溫煅燒得到氧化鋁粉料；
④氧化鋁粉料經(jīng)成型設(shè)備成型；
⑤成型的氧化鋁經(jīng)高溫?zé)Y(jié)得到最終產(chǎn)品。該方法有以下優(yōu)點(diǎn)：
①通過調(diào)整工藝條件，可以生產(chǎn)出不同形狀、粒度的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；
②反應(yīng)條件溫和，對(duì)環(huán)境友好，無毒、無污染；
③對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較低，成本相對(duì)較低，經(jīng)濟(jì)上具有吸引力。但是產(chǎn)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(huì)有金屬雜質(zhì)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(jī)物，沒法過濾除掉，也沒有辦法膜分離精餾，所以這些產(chǎn)品的純度很難達(dá)到99.999%（真正的5N）。這就從源頭上決定了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高純氧化鋁不具備同國(guó)外5N 氧化鋁相競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。
2.2 生產(chǎn)設(shè)備
由于國(guó)內(nèi)高純氧化鋁市場(chǎng)啟動(dòng)較晚，機(jī)械鑄造業(yè)的落后，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)市場(chǎng)暫時(shí)還不能提供完全配套、符合要求的設(shè)備設(shè)施給高純氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)。謹(jǐn)以國(guó)內(nèi)某廠家生產(chǎn)的壓力機(jī)論述其設(shè)備的落后狀況：①氧化鋁粉末在成型過程中粘模現(xiàn)象較嚴(yán)重，導(dǎo)致最后成型的氧化鋁餅塊掉皮，影響最終產(chǎn)品的美觀；
②氧化鋁粉末在成型過程中揚(yáng)塵嚴(yán)重，設(shè)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(fèi)，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益；③模具損耗嚴(yán)重，既污染了產(chǎn)品，也增加了生產(chǎn)成本；
④不能連續(xù)作業(yè)，每隔2h 就需對(duì)模具進(jìn)行清理維護(hù)；
⑤設(shè)備故障率高。由此可見，使用國(guó)產(chǎn)高純氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備，加大了高純氧化鋁成品質(zhì)量（純度）的控制難度，而且難以進(jìn)行連續(xù)作業(yè)。
2.3 提純工藝
為了生產(chǎn)出質(zhì)量（純度）更好的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些提純的方法：
（1）水洗法。水洗法即使用純水反復(fù)浸泡清洗氧化鋁粉末，之后固液分離。水洗法的操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)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(zhì)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(shù)金屬雜質(zhì)氯化，高溫條件下氣化排出。該方法能有效去除大多數(shù)雜質(zhì)，但工藝條件苛刻，對(duì)設(shè)備要求高，且需使用氯氣，對(duì)環(huán)境造成污染，難以大批量生產(chǎn)。
由此可見，國(guó)內(nèi)的提純工藝并不能從真正意義上解決高純氧化鋁質(zhì)量（純度）低劣的現(xiàn)狀，即便經(jīng)過提純工藝后，最多也只能生產(chǎn)出4N5 以上純度的氧化鋁，在高端領(lǐng)域難以影響到國(guó)外真正5N 產(chǎn)品的地位。
3 結(jié)束語(yǔ)
國(guó)內(nèi)高純氧化鋁大多數(shù)集中在熒光粉等低端市場(chǎng)，雖然有部分國(guó)內(nèi)企業(yè)純度已達(dá)到4N5 以上，在藍(lán)寶石襯底方向的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，但是其犧牲了巨大的利潤(rùn)空間。隨著更多資本的進(jìn)入，市場(chǎng)供給不斷增加，要想保持其市場(chǎng)利潤(rùn)空間，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)不斷改造生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量（純度），降低生產(chǎn)成本，早日打破國(guó)外企業(yè)對(duì)氧化鋁高端領(lǐng)域的壟斷。