從“高純鋁”到“高純氧化鋁”，直接水解法還能繼續(xù)優(yōu)化！

從“高純鋁”到“高純氧化鋁”，直接水解法還能繼續(xù)優(yōu)化！

高純氧化鋁一般來(lái)說(shuō)是指純度達(dá)到99.99%（4N）以上的氧化鋁，具有良好的燒結(jié)性能以及普通氧化鋁粉無(wú)法比擬的光透率、電磁穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能，是一種重要的光電功能材料。正因此，高純氧化鋁不僅產(chǎn)品系列化程度和延伸空間大，與其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度更大，被譽(yù)為21世紀(jì)以來(lái)新材料產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)量大、產(chǎn)值最高、用途最廣的尖端材料之一，前景被極為看好。但是甘蔗沒(méi)有兩頭甜，目前制備高純氧化鋁的常見(jiàn)技術(shù)，如改良拜耳法、無(wú)機(jī)鋁鹽熱分解法、水熱合成法等都不同程度地存在著成本高、工藝過(guò)程復(fù)雜、污染環(huán)境的缺點(diǎn)。

CAC2023展上，上交賽孚爾（包頭）新材料有限公司展示了采用高純鋁水解法制備的高純氧化鋁系列產(chǎn)品性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，并且在綠色環(huán)保方面取得重大成就。經(jīng)營(yíng)部主管魏強(qiáng)先生不僅向小編講述介紹了開(kāi)發(fā)該項(xiàng)技術(shù)過(guò)程中的細(xì)節(jié)故事，并且也還透露了公司雄心勃勃的規(guī)劃愿景。

簡(jiǎn)單說(shuō)，賽孚爾采用的高純鋁水解法是在高純鋁提純技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)直接水解法綠色氧化鋁制備技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

原料——采用6N級(jí)高純鋁提升產(chǎn)品性能

魏主管表示：“高純鋁水解法制備高純氧化鋁對(duì)于原材料高純鋁的純度要求極高，所以首先，我們制備在高純氧化鋁時(shí)，在原料端進(jìn)行嚴(yán)格把控，采用了本單位生產(chǎn)的6N級(jí)超高純鋁錠作為原材料。據(jù)我所知，目前國(guó)內(nèi)只有極少數(shù)廠家夠生產(chǎn)純度達(dá)99.999%（5N級(jí)）的高純鋁，在國(guó)際市場(chǎng)上，能成產(chǎn)5N（99.9993%）以上高純鋁產(chǎn)品的也僅有德國(guó)海德魯鋁業(yè)、美國(guó)鋁業(yè)、俄羅斯鋁業(yè)、日本昭和鋁業(yè)和住友化學(xué)等國(guó)際著名企業(yè)。本單位運(yùn)用定向凝固法生產(chǎn)的6N超高純鋁錠彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該項(xiàng)技術(shù)空白，在國(guó)際上也處于領(lǐng)先地位。以該6N級(jí)超高純鋁錠為原材料，我們自主研發(fā)了性能可對(duì)標(biāo)日本住友化學(xué)的4N5、5N5的高純氧化鋁，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)自主替代?？捎糜谥谱魅嗽鞂毷?、分析試劑以及納米級(jí)催化劑和載體等?！?/span>

高純鋁水解法制備高純氧化鋁

Ps：定向凝固法是通過(guò)強(qiáng)制冷卻或加熱的方法，在凝固金屬樣未凝固熔體中建立起沿特定方向的溫度梯度，使熔體在氣壁上形核后沿著與熱流相反的方向，按要求的結(jié)晶取向進(jìn)行凝固，排除雜質(zhì)元素的技術(shù)。高純鋁的生產(chǎn)過(guò)程主要是利用電磁攪拌技術(shù)，對(duì)處于固液臨界狀態(tài)的液相進(jìn)行強(qiáng)制性的攪拌以降低臨界狀態(tài)液相中溶質(zhì)富集層的厚度，有利于溶質(zhì)的擴(kuò)散，提高提純的效率，使晶體不斷生長(zhǎng)，然后得到高純鋁。

定向凝固法生產(chǎn)高純鋁裝置示意圖（左）

提純后直徑80mm高純鋁錠距底部不同距離處斷面圖（右）

工藝優(yōu)化——實(shí)現(xiàn)更高產(chǎn)能

高純鋁水解法制備高純氧化鋁是利用活性較高的金屬鋁與水反應(yīng)生成氫氧化鋁，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)干燥、高溫煅燒后制得高純氧化鋁的一種方法。通常來(lái)說(shuō)，水解反應(yīng)得以發(fā)生的原因在于物質(zhì)具有較高的化學(xué)活性，然而單質(zhì)鋁與水很難發(fā)生水解反應(yīng)，所以該方法最關(guān)鍵的技術(shù)就是需對(duì)單質(zhì)鋁進(jìn)行活化，使其形成具有較高的化學(xué)活性及表面能的非平衡態(tài)晶體或準(zhǔn)晶相，進(jìn)而與去離子水發(fā)生水解反應(yīng)。

高純鋁水解制備高純氧化鋁化學(xué)方程式

魏主管介紹，過(guò)去高純氧化鋁在水解環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水無(wú)法再利用，而現(xiàn)在，該工序經(jīng)賽孚爾優(yōu)化后脫水廢液回用率達(dá)到了100%，從鋁到氧化鋁的一次轉(zhuǎn)化率也由此提升了20%。而在氧化鋁前驅(qū)體的脫水過(guò)程中，賽孚爾實(shí)現(xiàn)了由“濾布過(guò)濾”到“自體過(guò)濾”的轉(zhuǎn)化，使脫水過(guò)程的物料損失率由原來(lái)的5%降低到了1%以內(nèi)。焙燒時(shí)的耗電量比過(guò)去也減少了7.7%，用水量減少了15%。從整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，優(yōu)化后的工藝做到了節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，原料利用率也大幅提高。目前，賽孚爾已在包頭形成800噸的年產(chǎn)能，在年底，預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能1800噸的目標(biāo)。

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