工業(yè)氧化鋁是由鋁礬土(Al2O3·3H2O)和硬水鋁石制備的,對于純度要求高的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℃以上的高溫時幾乎完全轉(zhuǎn)化為α-Al2O3。
氧化鋁含有元素鋁和氧。若將鋁礬土原料經(jīng)過化學(xué)處理,除去硅、鐵、鈦等的氧化物而制得的產(chǎn)物是純度很高的氧化鋁原料,Al2O3含量一般在99%以上。礦相是由40%~76%的γ- Al2O3和24%~60%的α- Al2O3組成。γ- Al2O3于950~1200℃可轉(zhuǎn)變?yōu)棣? Al2O3,同時發(fā)生顯著的體積收縮。
Al2O3有多種變體,常見的是α,γ型都是白色晶體。
自然界中的剛玉是α型屬于六方密堆積,熔點,硬度高,不溶于酸堿耐腐蝕,絕緣性好。
將氫氧化鋁與偏氫氧化鋁或鋁銨礬在723K共熱可得γ型,不溶于水,但吸水性很強,有強吸附能力與催化活性。
β形有離子傳導(dǎo)能力,允許Na+通過。
資料:剛玉粉硬度大可用作磨料,拋光粉,高溫?zé)Y(jié)的氧化鋁,稱人造剛玉或人造寶石,可制機械軸承或鐘表中的鉆石。氧化鋁也用作高溫耐火材料,制耐火磚、坩堝、瓷器、人造寶石等,氧化鋁也是煉鋁的原料。煅燒氫氧化鋁可制得γ-Al2O3。γ-Al2O3具有強吸附力和催化活性,可做吸附劑和催化劑。剛玉主要成分α-Al2O3。桶狀或錐狀的三方晶體。有玻璃光澤或金剛光澤。密度為3.9~4.1g/cm3,硬度9,熔點2000±15℃。不溶于水,也不溶于酸和堿。耐高溫。無色透明者稱白玉,含微量三價鉻的顯紅色稱紅寶石;含二價鐵、三價鐵或四價鈦的顯藍色稱藍寶石;含少量四氧化三鐵的顯暗灰色、暗黑色稱剛玉粉??捎米鼍軆x器的軸承,鐘表的鉆石、砂輪、拋光劑、耐火材料和電的絕緣體。色彩艷麗的可做裝飾用寶石。人造紅寶石單晶可制激光器的材料。除天然礦產(chǎn)外,可用氫氧焰熔化氫氧化鋁制取。
工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)電解鋁的主要工藝過程是一個熔鹽電化學(xué)過程,用簡單的化學(xué)式可表示如下:
熔鹽電解
主反應(yīng):Al2O3+2C → 2Al+CO?↑+CO↑
陽極 960~990℃陰極
副反應(yīng):AlF3+C→Al+CF3
3NaFAlF3+C →Al+NaF+CF4+F2
NaF+C → Na+CF4
氧化鋁通過電熔高質(zhì)礬土礦來制造棕剛玉的,而高質(zhì)鋁酸鹽用來生產(chǎn)粉剛玉和白剛玉。它們的天然晶體結(jié)構(gòu)使其硬度高,切割性能快。同時它們經(jīng)常用作固結(jié)磨具和涂附磨具的原料。
氧化鋁可多次循環(huán)利用,循環(huán)次數(shù)和材料等級及具體工藝過程有關(guān),大多數(shù)標準磨料噴砂設(shè)備均可使用。
適用工業(yè)范圍:航空航天業(yè)、汽車業(yè)、消費品加工、鑄造/壓鑄、OEM分銷商、半導(dǎo)體工業(yè)等不同領(lǐng)域。
適用工藝范圍:表面電鍍、油漆,上釉和涂裝聚四氟乙烯前的預(yù)處理;鋁和合金制品去毛刺,去鍋垢;模具清理;金屬噴砂前預(yù)處理;干磨和濕磨;精密光學(xué)折射;礦物質(zhì),金屬,玻璃和晶體的研磨;玻璃雕刻和油漆添加劑。