浅谈氧化铝生产工艺的应用与发展

浅谈氧化铝生产工艺的应用与发展

程孝龙

河南中美铝业有限公司 河南登封 452477

摘要：随着我国市场经济的飞速发展，我国氧化铝生产工艺也在不断的提升。根据我国的发展状况看科学技术在飞快的进步，人们对于材料的需求也有很大的进步，和较大的发展，而针对材料使用时间长，污染环境的缺点，很多的科学家对其进行高度的研究，而对于氧化铝起着主导的作用的制作条件和方法对氧化铝的制备很重要。

关键词：氧化铝；生产工艺；应用；发展

引言

氧化铝由于具有优良的物理特性从而成为重要的特种材料之一，在机械、电子、化工领域具有广泛发现用途。基于此，本文主要对氧化铝生产工艺的应用与发展做论述。

1氧化铝的生产方法概述

氧化铝的生产方法主要有四种，分别是碱法、酸法、酸碱联合法、热法。所谓的碱法生产氧化铝，就是使用碱处理铝土矿以便得到铝酸钠溶液，然后把得到的铝酸钠溶液与赤泥分离，此后再进行净化处理操作，经过前几步工序会得到的氢氧化铝与碱液，再经过分离、洗涤与焙烧等工序就可以得到终产品氧化铝，目前工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝。酸法生产氧化铝就是用无机酸处理铝矿石得到含铝盐溶液，然后用碱中和盐溶液使铝成氢氧化铝析出，然后焙烧氢氧化铝或各种铝盐的水合物晶体便得到氧化铝。酸碱联合法的实质是酸法除硅与碱法除铁的结合。热法实际上是将矿石里杂质还原，由于得到的物质密度不相同，氧化铝的密度小会上浮上升到上部，因此不同的物质分离得到氧化铝渣，这之后再用碱法进行处理进而提取就可以得到氧化铝。

2氧化铝生产工艺的应用

2.1碱石灰烧结法

氧化铝生产工艺的应用之一是碱石灰烧结法。粉煤灰中的氧化铝与碳酸钠通过烧结的过程中结成可溶性的铝酸钠。在碱石灰烧结法使用的过程中一般是在1220℃，弱还原气氛下进行，消耗的能量较少，其熟料要经过破碎之后才能进入到下一道工序中。将破碎所得到的熟料用循环母液浸出，将可溶性偏铝酸钠与不溶性的硅酸二钙分离，在过滤之后由于铝酸钠粗液中含有少量的氧化硫，因而需要加入石灰乳进行脱硅处理，再次过滤之后可以得到铝酸钠的精液。之后通过在二氧化碳中进行铝酸钠的中和，能够在一定程度上降低溶液的碱度，之后将Al（OH）3析出。最后将Al（OH）3放入到窑内经过1200℃煅烧之后获得氧化铝。在碱石灰烧结法使用的过程中可以循环利用，所得的残渣能够用在硅酸盐水泥原料的生产中。

2.2一步酸溶法

氧化铝生产工艺的应用之二是一步酸溶法。“一步酸溶法”是盐酸浸取法，是真正的“减量化、再利用”生产。除杂工艺主要将溶出液氧化后经树脂除铁、树脂除钙、镓回收、母液提锂、白泥外排等工艺将系统中富集的杂质离子去除，现已生产出符合国家标准的一级品氧化铝，工业化示范厂正在筹建中，该技术在粉煤灰提取氧化铝应用前景非常值得期待。

2.3喷雾干燥成型法

氧化铝生产工艺的应用之三是喷雾干燥成型法。与国外相比，中国对喷雾干燥的应用和研究起步要晚很多，直到20世纪50年代吉林染料厂才从前苏联引进了第一台喷雾干燥机用于染料的喷雾干燥。经过150多年的发展，喷雾干燥设备、技术的研究不断深入，应用领域不断扩大。到目前为止，喷雾干燥技术已经形成了冷冻干燥、超临界干燥及纳米干燥等多种类型。对于喷雾干燥机而言，其核心部件是喷嘴，喷嘴的形式决定了雾化的形式，常用的喷嘴以及雾化形式有压力式喷嘴雾化、气流式喷嘴雾化和旋转式喷嘴雾化3种方式。喷雾干燥应用的领域从传统的染料、乳粉业扩展到催化剂制备、陶瓷、食品及饮料、医药、林副产品、生化制品、环境保护等多个方面。通常，采用喷雾干燥的医药、化工产品有肝素、动物血、中药颗粒、酵母、十二硫酸钠、合成洗衣粉、单宁酸、白炭黑、氧化铝、聚合硫酸铝、碱式硫酸铬、乳液聚氯乙烯、脲醛树脂等各类产品。目前，中国已经可以采用喷雾干燥处理黏度高达10～20Pa·s的物料。在催化反应中，用于流化床反应器的催化剂的生产一般采用喷雾干燥法进行成型，其中最典型的催化剂有流化裂化催化剂、丙烯氨氧化制丙烯腈催化剂、MTO分子筛催化剂及S-Zorb汽油脱硫吸附剂等。关于喷雾干燥技术在化工、医药等领域的研究及应用进展，已有大量文献评述。在FCC催化剂制备中，特别需要关注的是近年发展起来的一种原位晶化技术。该技术的核心是直接在生高岭土浆液中加入功能助剂，经过均质打浆而后进行喷雾造粒，制备出平均粒径为数十微米左右的喷雾微球(SM)，将SM焙烧得到焙烧微球(CM，在焙烧温度下，高岭土分解为无定型的氧化铝和氧化硅)，将CM投入计量浓度的水玻璃与NaY导向剂组成的混合溶液中进行原位晶化反应，得到含NaY分子筛晶体的晶化微球(CRM)。朱洪法采用具有特殊结构的压力式喷嘴，在浆液固含量为9%～14%、操作压力为1～8MPa、干燥塔温度在380～480℃范围内研究了喷雾工艺条件对氧化铝粒径分布的影响，得到了与国外同类产品粒度分布接近的微球氧化铝。这是国内最早的关于氧化铝微球的文献报道。以拟薄水铝石和硝酸为铝源和胶溶剂，首先制成氧化铝溶胶，而后采用喷雾干燥法制备微米级多孔氧化铝微球，并研究了氧化铝微球对甲基紫的吸附性能。研究表明，当溶胶的pH值为3、固含量为25%时，喷雾干燥所得氧化铝微球的球形度好且内部具有多孔结构。高温焙烧氧化铝微球的甲基紫吸附实验结果表明，氧化铝微球吸附热力学满足Langmuir等温吸附方程，动力学方程为伪二级动力学方程，吸附过程属于自发的、放热的且趋于有序的单分子层吸附行为，甲基紫的去除率高达96.44%。喷雾成型法是工业上制备流化床催化剂的主要方法，经过不断的改进，喷雾成型制备的催化剂微球的粒径分布及球形度越来越好。

2.4喷雾热解法

氧化铝生产工艺的应用之四是喷雾热解法。喷雾热分解法是利用高压喷枪把沉淀剂喷到低压高温的釜中，从而使得铝离子快速的发生反应并且产生氧化铝的一种优良的方法。喷雾热分解法过程所需要的时间相对而言比较短，而且能通过控制不同的反应条件(溶剂的选择、反应温度、喷雾速度)能够得到不同形态的粉体;但是喷雾热分解法反应过程中会产生腐蚀性气体，腐蚀性气体会造成设备的老化，同时会造成环境污染，所以这种方法还需要改良。

3氧化铝国内的发展

我国国内还是有些公司氧化铝纯度己经达到N5以上，如果只是在纯度方面就己经与国外的领先公司没有任何的差距，在有些方面的应用己经可以不用进口。所以我国还需不断发展氧化铝技术，以获得不断的发展，目前我国高端的氧化铝缺口比较大，我国再氧化铝上的技术还不是特别成熟，这是一个很大的缺口，如果我国高端氧化铝技术变得完善，以后就有希望能替代进口，这样我国氧化铝才算真正的比肩世界。我相信未来我国氧化铝必将得到好的发展。

结语

总而言之，氧化铝的制备技术越来越丰富，一些制备技术如喷雾成球技术已经实现产业化，而更多的制备技术还处于实验室研究阶段。随着技术的不断进步，会有更多的技术走出实验室，走向产业化。

参考文献

[1]侯春楼.氧化铝微球的制备[J].轻金属，1997(5)：23-26.[5]黄立新，王宗濂，唐金鑫.我国喷雾干燥技术研究及进展[J].化学工程，2001，29(2)：51-54，73.

[2]郭宜估，王喜忠.喷雾干燥[M].北京：化学工业出版社，1983.

[3]王喜忠，于才渊，刘永霞.中国干燥设备现状及进展[J].无机盐工业，2003，35(2)：4-6.

[4]倪欧琪，愈明熊，孔德让.粉状乳化炸药的研究与制造[J].南京林业大学学报，1997，21(增1)：59-61.