工业氧化铝是由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石制备的,对于纯度要求高的Al2O3,一般用化学方法制备。Al2O3有许多同质异晶体,已知的有10多种,主要有3种晶型,即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中结构不同性质也不同,在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。
Al2O3有多种变体,常见的是α,γ型都是白色晶体。
自然界中的刚玉是α型属于六方密堆积,熔点,硬度高,不溶于酸碱耐腐蚀,绝缘性好。
将氢氧化铝与偏氢氧化铝或铝铵矾在723K共热可得γ型,不溶于水,但吸水性很强,有强吸附能力与催化活性。
β形有离子传导能力,允许Na+通过。
随着我国电解铝、陶瓷、医药、电子、机械等行业的快速发展,市场对氧化铝需求量仍有较大的增长空间,氧化铝产量将会不断增长。结合2005-2010年中国氧化铝产量数据,预计2011年中国氧化铝产量将达到3300万吨,增长率为14%,2012年将在2011年的基础上继续增长,产量将超过3800万吨。
另外,鉴于中国的在建施工面积按年计持续大幅增长,且由于不断推行城镇化,未来铝业前景非常乐观。预计2011年中国氧化铝需求同比增长15%至3819万吨,2012年氧化铝需求将达到4200万吨,同比增长10%。
α型氧化铝
在α型氧化铝的晶格中,氧离子为六方紧密堆积,Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心,晶格能很大,故熔点、沸点很高.α型氧化铝不溶于水和酸,工业上也称铝氧,是制金属铝的基本原料;也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器;还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等;高纯的α型氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料;还用于生产现代大规模集成电路的板基.
工业化大规模生产电解铝的主要工艺过程是一个熔盐电化学过程,用简单的化学式可表示如下:
熔盐电解
主反应:Al2O3+2C → 2Al+CO₂↑+CO↑
阳极 960~990℃阴极
副反应:AlF3+C→Al+CF3
3NaFAlF3+C →Al+NaF+CF4+F2
NaF+C → Na+CF4
氧化铝分为煅烧氧化铝和普通工业氧化铝,煅烧氧化铝是生产仿古砖的原料,而工业氧化铝则可用于生产微晶石,在传统釉料中,氧化铝常用作增白。由于仿古砖和微晶石受到了市场青睐,氧化铝的用量也是逐年增长。
因此,氧化铝陶瓷在陶瓷行业中应运而生--氧化铝陶瓷是一种以Al₂O₃为主要原料,以刚玉为主晶相的陶瓷材料.因其具有机械强度高,硬度大,高频介电损耗小,高温绝缘电阻高,耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能等优势。
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