氧化鋁粉為白色粉末,熔點2050C,沸點3000℃,不溶于水,可溶于熔融的冰晶石。氧化鋁屬于兩性氧化物,它既能與堿反應生成鋁酸鹽,又能與酸反應生成鋁鹽。氧化鋁型材的形貌分為無水氧化鋁和含水氧化鋁。
目前已發(fā)現(xiàn)了幾種同質異構體,在氧化鋁生產中有重要意義的是cα-Al203和y-Al203。AI203屬六角晶系,晶格結實,是氧化鋁同質異構體中化學性質最穩(wěn)定的一種,不溶于酸或堿溶液。V-Al2O3屬于立方晶系,化學性質比較活潑,分散度較大,易于與酸或堿溶液反應。
氧化鋁水分為y型和α型。屬y型的有三水鋁石A(OH)3,一水軟鋁石等;屬α型的有二水硬鋁石A(OH)等。
自然界中發(fā)現(xiàn)的氧化鋁剛玉(a-Al203)是火山噴發(fā)時形成的。其無色結晶于巖石中,也可與其它氧化物雜質(如氧化鉻、氧化鐵等)形成有色結晶,紅寶石和藍寶石為紅色結晶;
工業(yè)氧化鋁是各種氧化鋁水合物經加熱分解而產生的脫水產物,在生產過程中通常被分為砂狀、粉狀和中間狀三種類型。其主要指標為安息角。它的物理特性見表1。
類型/物性 |
安息角/(°) | 灼減/% | w( α -Al2o3)/% | 堆積密度/g* cm-3 | 比表面積/m2* g-1 | 小于45um粒級所占比例/% | 平均粒級/ um |
砂狀 | 30 ~ 35 | ≤1.0 | 25~35 | >0.85 | >35 | ≤12 | 80 ~100 |
面粉狀 | 40 ~45 | ≤0.5 | 80 ~ 95 | <0.75 | 2 ~10 | >40 | 20 ~50 |
中間狀 | 35~40 | ≤0.8 | 40 ~ 50 | >0.85 | >35 | 10 ~ 30 | 50 ~ 80 |
由表中可以看出,砂狀氧化鋁顆粒粗大,安息角小,含量低,化學活性大,流動性好,能夠很好地滿足電解鋁生產對氧化鋁物理性能的要求,因此,砂狀氧化鋁目前已成為氧化鋁生產的主要產品。
對氧化鋁物理性質的概念解釋如下:
一、安息角。它是指材料在光滑平面上自然堆積的傾斜角度,是反映氧化鋁流動性能好壞的指標。氧化鋁的安息角越小,其流動性越好,在電解過程中易溶于電解液,且能很好地覆蓋在電解液的結殼上,飛揚損失也較小。
(2)減少灼傷。它指殘留在氧化鋁中的結晶含水量。
三、比表面積。它是指單位質量物料表面積與內部孔表面積之和的總表面積,是表征氧化鋁化學活性的指標。比表面越大,氧化鋁的化學活性越高,越容易溶解。
(4)堆積密度(也稱容重)。它是指單位體積物料在自然狀態(tài)下的質量。氧化鋁的聚集密度小,有利于其在電解液中溶解;
5)a-Al203的含量。氧化鋁粉中α-Al203的含量反映了焙燒程度,而a-Al203含量越高,說明焙燒程度越充分。Al203含量高時,氧化鋁的吸濕性降低,而c-Al2O3在電解液中的溶解性則比AI2O3差。
六、粒度。指氧化鋁顆粒的粗細程度。氧化鋁粗品在電解液中溶解緩慢,甚至沉淀;氧化鋁細品飛揚損失增大。
七、磨損指數(shù)。它是氧化鋁的強度指標,它是氧化鋁在特定的測定條件下磨削后,樣品中小于44微米級含量變化的百分率。磨損率越低,說明氧化鋁的強度越高,在運輸、裝卸及在電解槽煙氣凈化系統(tǒng)中,磨損量增加的細顆粒含量越少。
氧化鋁的應用
現(xiàn)在,超過90%的氧化鋁被用作電解煉鋁的原料,但在電子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、塑料、紡織、造紙、制藥等行業(yè),對氧化鋁和氫氧化鋁的各種特殊性能也有要求。目前,國內外許多氧化鋁企業(yè)都在努力開發(fā)多品種的氧化鋁產品,如活性氧化鋁、低鈉鹽氧化鋁、噴涂氧化鋁、y-AI203、超細粉cα-AI203、高純氧化鋁和氫氧化鋁、擬蔣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產品占到了總產量的8%~10%。現(xiàn)無冶金用氧化鋁有300多種,每一種都具有優(yōu)異的理化性能,用途廣泛,價格遠高于冶金用氧化鋁。例如高純超細氧化鋁,因其具有高熔點、高硬度、高電阻、良好的機械性能、耐磨、耐腐蝕、耐絕緣、耐高溫等優(yōu)異的性能,被廣泛應用于透光氧化&燒結、熒光載體、單晶材料、高級瓷器、人工骨、半導體、集成電路襯底、磁帶填充劑、催化劑及其載體、研磨材料、激光材料、切削工具等領域。