導(dǎo)熱粉體界的頂梁柱——氧化鋁，是這么制備的

要說(shuō)導(dǎo)熱粉體界的頂梁柱，非氧化鋁莫屬。作為最常見(jiàn)的無(wú)機(jī)非金屬導(dǎo)熱絕緣填料，氧化鋁被眾多研究導(dǎo)熱高分子材料的工程師所青睞，用于制備各種導(dǎo)熱硅膠片、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱雙面膠等等。氧化鋁性價(jià)比高，應(yīng)用廣泛，像所有無(wú)機(jī)非金屬粉體一樣微不足道，卻又必不可少。那么，它是從何而來(lái)，如何制備的呢？今天我們就帶大家聊聊氧化鋁制備的那些事兒。

世界上99%以上的氧化鋁是用鋁土礦為原料生產(chǎn)的，由鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁方法大致可分為四類(lèi)，即堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和電熱法。

一、 堿法

目前用于工業(yè)生產(chǎn)的幾乎全為堿法。堿法生產(chǎn)氧化鋁又分為拜耳法、燒結(jié)法和聯(lián)合法。其中以拜耳法應(yīng)用最為廣泛。

1、拜耳法

基本原理：用濃NaOH溶液處理鋁礦石，使鋁礦石中的氧化鋁轉(zhuǎn)變成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的硅則形成不溶解的化合物，將不溶解的殘?jiān)ê写罅垦趸F，稱(chēng)為赤泥）與溶液分離，經(jīng)洗滌后棄去或綜合利用，以回收其中的有用組分。對(duì)純凈的鋁酸納溶液進(jìn)行降溫，增大其過(guò)飽和度，在加入氫氧化鋁晶種進(jìn)行攪拌使氫氧化鋁重新析出。經(jīng)與種分母液分離、洗滌后得到的氫氧化鋁進(jìn)行高溫焙燒，得到氧化鋁。母液可循環(huán)使用，處理另一批礦石。

2、燒結(jié)法

基本原理：將鋁土礦與一定量的純堿、石灰配成爐料，在高溫下進(jìn)行燒結(jié)。使氧化物經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸鈉 (Na2O·Al2O3)、鐵酸鈉 (Na2O·Fe2O3)、原硅酸鈣 (2CaO·SiO2)和鈦酸鈣 (CaO·TiO2)，用水或稀堿液溶出時(shí)，鋁酸鈉溶解進(jìn)入溶液，鐵酸鈉水解為NaOH和Fe2O3·H2O沉淀物，而原硅酸鈣和鈦酸鈣不溶成為泥渣，分離除去泥渣后，得到鋁酸鈉溶液，再通入CO2進(jìn)行碳酸化分解，便析出Al(OH)3，經(jīng)過(guò)焙燒即為產(chǎn)品Al2O3。而分離氫氧化鋁后的碳分母液 (主要成成份為Na2CO3)經(jīng)蒸發(fā)濃縮后可返回配料燒結(jié)，循環(huán)使用。

3、聯(lián)合法

當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模較大時(shí)，采用拜耳法和燒結(jié)法的聯(lián)合生產(chǎn)流程，可兼顧兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，而消除其缺點(diǎn)，取得比單一方法更好的經(jīng)濟(jì)效果，同時(shí)可更充分利用鋁礦資源。

聯(lián)合法又分為串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)法。并聯(lián)法是用拜耳法處理高品位礦，燒結(jié)法處理低品位礦；串聯(lián)法中的燒結(jié)法只處理拜耳法產(chǎn)生的赤泥；將拜耳法赤泥同時(shí)配一些低品位礦石可改善大窯的操作，這種將串聯(lián)和并聯(lián)聯(lián)合起來(lái)的方法叫做混聯(lián)法。

我國(guó)鋁土礦資源特點(diǎn)是高鋁高硅的中低品位的一水硬鋁石礦AlO(OH)，因此氧化鋁生產(chǎn)方法采用的是燒結(jié)法和聯(lián)合法。聯(lián)合法中的拜耳法 (溶出溫度高，苛性鈉濃度大)也不同于國(guó)外處理三水鋁石型鋁土礦的拜耳法 (溶出溫度低，苛性鈉濃度小)，所以，我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)比國(guó)外能耗高，成本高。

二、 酸法

即用硝酸、硫酸、鹽酸等無(wú)機(jī)酸處理含鋁原料而得到相應(yīng)鋁鹽的酸性水溶液。礦石中的氧化硅不與酸作用而殘留于渣中；將鋁鹽或水合物晶體 (通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶)或堿式鋁鹽 (水解結(jié)晶)從溶液中析出，亦可用堿中和這些鋁鹽水溶液，使其以氫氧化鋁形式析出。煅燒氫氧化鋁、各種鋁鹽的水合物或堿式鋁鹽，便得到氧化鋁。

用酸法生產(chǎn)氧化鋁在理論上是合理的，但是需用昂貴的耐酸設(shè)備，且所使用的酸回收非常困難，所以難以進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。

三、 酸堿聯(lián)合法

先用酸法從高硅鋁礦中制取含鐵、鈦等雜質(zhì)的不純氫氧化鋁，然后再用堿法 (拜耳法)處理。其實(shí)質(zhì)是用酸法除硅，堿法除鐵。

四、電熱法

適于處理高硅高鐵鋁礦，其實(shí)質(zhì)是在電爐或高爐內(nèi)進(jìn)行礦石的還原熔煉，同時(shí)獲得硅鐵合金與含氧化鋁的爐渣，利用兩者比重不同而分層，再用堿法從爐渣中提取氧化鋁。但是目前電熱法生產(chǎn)氧化鋁還處于研究階段。

迄今為止有很多從鋁土礦或者其他含有鋁原料中提煉氧化鋁的方法，但是由于技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)上的限制，有的方法已經(jīng)被淘汰而有的還屬于試驗(yàn)階段，而堿法仍是目前最行之有效的由鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法。