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氧化鋁的7個性質及用途

發布日期: 2019-06-13 18:12:57    閱讀量(323)    作者:張紅

氧化鋁是一種白色粉末,熔點為2050℃,沸點為3000℃,不溶于水而能溶于熔融的冰晶石中。氧化鋁屬于兩性氧化物,既可以與堿作用生成鋁酸鹽,又可以與酸作用生成該酸的鋁鹽。鋁的氧化物分為無水氧化鋁和含水氧化鋁兩種形態。

無水氧化鋁的同質異構體已發現有幾種,在氧化鋁生產中有重要意義的是α-Al2O3和γ-Al2O3兩種。α-Al2O3屬六角晶系,具有完整堅固的晶格,所以它是所有氧化鋁同質異構體中化學性質最穩定的一種,在酸或堿液中不溶解。γ-Al2O3屬立方晶系,具有很大的分散性,化學性質較為活潑,易與酸或堿溶液發生反應。

含水氧化鋁有γ及α兩種類型。屬于γ型的有三水鋁石Al(OH)3、一水軟鋁石γ-AlO(OH)等;屬于α型的有一水硬鋁石α-AlO(OH)等。

存在于自然界中的氧化鋁稱為剛玉(α-Al2O3),是在火山爆發過程中形成的。它在巖石中呈無色的結晶,也可與其他氧化物雜質(氧化鉻和氧化鐵等)形成帶色的結晶,紅色的稱為紅寶石,藍色的稱為藍寶石。

工業氧化鋁是各種氧化鋁水合物經加熱分解的脫水產物,氧化鋁生產中一般將氧化鋁分為砂狀、面粉狀和中間狀。安息角是這種分類的主要指標。其物理性質如表1所示。

表1不同類型氧化鋁的物理性能

從表中可以看出,砂狀氧化鋁顆粒粗,安息角小,α-Al2O3含量較小,化學活性大,流動性好,能很好地滿足電解鋁生產對氧化鋁物理性質的要求,所以,目前砂狀氧化鋁已成為氧化鋁生產的主要產品。

表征氧化鋁物理性能的概念釋義如下:

(1) 安息角。其是指物料在光滑平面上自然堆積的傾角(圖1中的θ角),是表示氧化鋁流動性能好壞的指標。安息角越小,氧化鋁的流動性越好,在電解過程中易溶于電解質中,并能夠很好地覆蓋于電解質結殼上,飛揚損失也小。

圖1安息角

(2)灼減。其是指殘存在氧化鋁中的結晶水含量。

(3)比表面積。其是指單位質量物料的外表面積與內孔表面積之和的總表面積,是表示氧化鋁化學活性的指標。比表面積越大,氧化鋁的化學活性越好,越易溶解。

(4)堆積密度(也稱容重)。其是指在自然狀態下單位體積物料的質量。通常堆積密度小的氧化鋁有利于在電解質中的溶解。

(5)α-Al2O3含量。成品氧化鋁中α-Al2O3的含量反映了氧化鋁的焙燒程度,α-Al2O3含量越高,說明焙燒越充分。α-Al2O3含量高會使氧化鋁的吸濕性降低,但α-Al2O3在電解質中的溶解性能較γ-Al2O3差。

(6)粒度。其是指氧化鋁顆粒的粗細程度。過粗的氧化鋁在電解質中的溶解速度慢,甚至沉淀;而過細的氧化鋁則飛揚損失加大。

(7)磨損指數。其是氧化鋁的強度指標,是指氧化鋁在特定測定條件下磨撞后,試樣中小于44μm粒級含量改變的百分數。磨損指數越小,表明氧化鋁強度越大,在運輸、裝卸以及在電解槽煙氣凈化系統中,由于撞擊、磨損而增加的細粒級含量較少。

氧化鋁的用途

目前,百分之九十以上的氧化鋁是用作電解煉鋁的原料,但是電子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、塑料、紡織、造紙以及制藥等許多部門也需要各種特殊性能的氧化鋁和氫氧化鋁。國內外不少氧化鋁廠都致力于發展多品種氧化鋁生產,例如活性氧化鋁、低鈉氧化鋁、噴涂氧化鋁、γ-Al2O3、超細α-Al2O3、高純氧化鋁和氫氧化鋁、擬薄水鋁石以及氫氧化鋁凝膠等,這些非冶金級的多品種氧化鋁約占整個氧化鋁產量的8%~10%。目前非冶金用氧化鋁達300多種,各具優良的物理化學性能,用途廣泛,價格遠高于冶金用氧化鋁。如高純超細氧化鋁,由于其具有高熔點、高硬度、電阻高、力學性能好、耐磨、耐蝕、絕緣耐熱等優良特性,被廣泛用于透光性氧化&燒結體、熒光體用載體、單晶材料、高級瓷器、人工骨、半導體、集成電路基板、錄音磁帶填充劑、催化劑及其載體、研磨材料、激光材料、切削工具等。

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