工業(yè)氧化鋁是由鋁礬土(Al2O3·3H2O)和硬水鋁石制備的,對(duì)于純度要求高的Al2O3,一般用化學(xué)方法制備。Al2O3有許多同質(zhì)異晶體,已知的有10多種,主要有3種晶型,即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)也不同,在1300℃以上的高溫時(shí)幾乎完全轉(zhuǎn)化為α-Al2O3。
隨著我國(guó)電解鋁、陶瓷、醫(yī)藥、電子、機(jī)械等行業(yè)的快速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)氧化鋁需求量仍有較大的增長(zhǎng)空間,氧化鋁產(chǎn)量將會(huì)不斷增長(zhǎng)。結(jié)合2005-2010年中國(guó)氧化鋁產(chǎn)量數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)2011年中國(guó)氧化鋁產(chǎn)量將達(dá)到3300萬(wàn)噸,增長(zhǎng)率為14%,2012年將在2011年的基礎(chǔ)上繼續(xù)增長(zhǎng),產(chǎn)量將超過(guò)3800萬(wàn)噸。
另外,鑒于中國(guó)的在建施工面積按年計(jì)持續(xù)大幅增長(zhǎng),且由于不斷推行城鎮(zhèn)化,未來(lái)鋁業(yè)前景非常樂(lè)觀。預(yù)計(jì)2011年中國(guó)氧化鋁需求同比增長(zhǎng)15%至3819萬(wàn)噸,2012年氧化鋁需求將達(dá)到4200萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)10%。
氧化鋁工業(yè)是資源、資金、技術(shù)密集型原材料產(chǎn)業(yè),因生產(chǎn)過(guò)程中要產(chǎn)生大量的尾礦和赤泥(至今未有較好的處理辦法添加到水泥原料中,產(chǎn)品也只能用于工業(yè)),對(duì)環(huán)境的影響非常大,鋁土礦作為資源,其保障程度直接制約著一個(gè)地區(qū)氧化鋁工業(yè)的總量與生存周期。因此,各級(jí)和有關(guān)部門(mén),準(zhǔn)確把握氧化鋁工業(yè)的發(fā)展形勢(shì),資源與環(huán)境制約狀況和基本規(guī)律,按照總量控制的要求,嚴(yán)格控制新建氧化鋁項(xiàng)目,堅(jiān)決制止盲目發(fā)展和低水平重復(fù)建設(shè),努力實(shí)現(xiàn)氧化鋁工業(yè)發(fā)展與資源充分利用,優(yōu)化生態(tài)環(huán)境相統(tǒng)一。
α型氧化鋁
在α型氧化鋁的晶格中,氧離子為六方緊密堆積,Al3+對(duì)稱(chēng)地分布在氧離子圍成的八面體配位中心,晶格能很大,故熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很高.α型氧化鋁不溶于水和酸,工業(yè)上也稱(chēng)鋁氧,是制金屬鋁的基本原料;也用于制各種耐火磚、耐火坩堝、耐火管、耐高溫實(shí)驗(yàn)儀器;還可作研磨劑、阻燃劑、填充料等;高純的α型氧化鋁還是生產(chǎn)人造剛玉、人造紅寶石和藍(lán)寶石的原料;還用于生產(chǎn)現(xiàn)代大規(guī)模集成電路的板基.
γ型氧化鋁是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環(huán)境下脫水制得,工業(yè)上也叫活性氧化鋁、鋁膠。其結(jié)構(gòu)中氧離子近似為立方面心緊密堆積,Al3+不規(guī)則地分布在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中。γ型氧化鋁不溶于水,能溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液,將它加熱至1200℃就全部轉(zhuǎn)化為α型氧化鋁.γ型氧化鋁是一種多孔性物質(zhì),每克的內(nèi)表面積高達(dá)數(shù)百平方米,活性高吸附能力強(qiáng)。工業(yè)品常為無(wú)色或微帶粉紅的圓柱型顆粒,耐壓性好.在石油煉制和石油化工中是常用的吸附劑、催化劑和催化劑載體;在工業(yè)上是變壓器油、透平油的脫酸劑,還用于色層分析;在實(shí)驗(yàn)室是中性強(qiáng)干燥劑,其干燥能力不亞于五氧化二磷,使用后在175℃以下加熱6-8h還能再生重復(fù)使用。
工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)電解鋁的主要工藝過(guò)程是一個(gè)熔鹽電化學(xué)過(guò)程,用簡(jiǎn)單的化學(xué)式可表示如下:
熔鹽電解
主反應(yīng):Al2O3+2C → 2Al+CO?↑+CO↑
陽(yáng)極 960~990℃陰極
副反應(yīng):AlF3+C→Al+CF3
3NaFAlF3+C →Al+NaF+CF4+F2
NaF+C → Na+CF4