氧化鋁的基本知識

氧化鋁（Al2O3）為一種白色無定形的粉狀物，屬于兩性氧化物，不溶于水，易溶于強堿和強酸，熔點為2054℃，沸點為2980℃。氧化鋁有很多同質(zhì)異構(gòu)體，不同的制備方法工藝制備出的氧化鋁粉體大不相同。氧化鋁常見的三種晶型為：α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。

（a）α-Al2O3，三方晶系，在自然界中以剛玉的形式存在，結(jié)構(gòu)緊密，導熱性好，是很穩(wěn)定的晶型，硬度僅次于金剛石和碳化硅；

（b）β-Al2O3，立方尖晶石結(jié)構(gòu)，氧離子為面心立方排列，鋁離子填充間隙。β-Al2O3并不是Al2O3的單獨物質(zhì)，而是一種氧化鋁含量很高的多鋁酸鹽礦物；

（c）γ-Al2O3，是無定形Al2O3向α-Al2O3轉(zhuǎn)變的中間體，為Al2O3的低溫形態(tài)。結(jié)構(gòu)松散、密度小、活性大、易吸水，高溫下不能穩(wěn)定存在，且在自然界中也不存在。

看點02

氧化鋁粉體的應(yīng)用

氧化鋁粉體的產(chǎn)量在世界陶瓷人工粉體總產(chǎn)量中占有大的比重。在氧化鋁粉體的總需求量中，80%以上用于鋁的冶煉，其余的可以直接以氧化鋁粉體的形式作為原料用于生產(chǎn)其他產(chǎn)品。

直接應(yīng)用的氧化鋁粉體主要應(yīng)用于耐火材料、精細陶瓷、磨料等。純度較高的高純氧化鋁粉體一般用來制備人工晶體、透明氧化鋁、電子元件等。

而且人工晶體對高純氧化鋁的質(zhì)量要求非常高，其純度大部分都需要達到5N，我國在高純氧化鋁制備方面要比國外落后很多，質(zhì)量好的粉體，依然依靠進口。

看點03

超細氧化鋁粉體的制備

氧化鋁粉體的制備可以分為：

固相法、氣相法、液相法

1固相法

固相法制備氧化鋁粉體主要是將鋁或者鋁鹽經(jīng)過研磨、煅燒、固相反應(yīng)等直接得到氧化鋁粉體的辦法。

主要包括：機械粉碎法、燃燒法、熱分解法

機械粉碎法：是利用球磨機、行星磨、高能球磨機等粉碎機將原料粉碎研磨成超細粉體的方法。此種方法的操作簡單、產(chǎn)量高、成本低，但得到的產(chǎn)品在純度、粒度大小、粒徑分布、粒子形貌等方面達不到要求。

燃燒法：是利用粒度較小的鋁粉在氧氣和丙烷的火焰中燃燒制備超細氧化鋁粉體的方法。燃燒法的優(yōu)點是反應(yīng)物一點點燃就不在需要額外提供能量，節(jié)能省時，且起火溫度低，不需專門的點火裝置，反應(yīng)速度塊，設(shè)備簡單。但點火溫度較難控制，產(chǎn)量少，不易大規(guī)模工業(yè)化，且容易形成污染。

熱分解法：是通過添加成型劑及助燃劑等使鋁鹽在高溫下分解成超細氧化鋁粉體的制備方法。熱分解法的優(yōu)點是生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)的氧化鋁粉體粒徑易控。但是此法雜質(zhì)除去困難，操作復雜，不易實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化。

2氣相法

氣相法制備氧化鋁粉體主要是通過氣體或等離子體、電弧加熱等方法將原料變?yōu)闅鈶B(tài)，通過化學反應(yīng)經(jīng)過成核長大等過程形成產(chǎn)物的方法。

主要包括：氣相水解法、蒸發(fā)冷凝法

氣相水解法：是指把鋁鹽在氫、氧焰中高溫水解，并在氣相中析出超細氧化鋁的方法，也被稱為火成法。

蒸發(fā)冷凝法：是指在惰性氣體中，把氧化鋁原料加熱氣化后在惰性氣體中再次冷卻結(jié)晶形成超細粉體的方法。根據(jù)加熱源不同，可將其分為等離子體加熱、電弧加熱、激光加熱等。

3液相法

液相法制備氧化鋁粉體主要是把鋁鹽制備成一定濃度的溶液，然后選擇合適的沉淀劑或者通過蒸發(fā)、水解等方法將金屬離子均勻析出的方法。液相法是實驗室及工業(yè)上普遍應(yīng)用的方法。

主要包括：沉淀法、微乳液法、溶膠凝膠法

沉淀法：是指在原料溶液中加入適當?shù)某恋韯?，使原料溶液中的鋁離子形成沉淀物先驅(qū)體，然后經(jīng)過洗滌、干燥、加熱分解等方法制備超細氧化鋁粉體的方法。沉淀法可以分為直接沉淀法、均相沉淀法、水解沉淀法等。

例如，以硝酸鋁為原料，加入沉淀劑和表面活性劑，進行沉淀反應(yīng)，將沉淀進行過濾干燥煅燒等得到氧化鋁粉體。反應(yīng)式為：

微乳液法：是指將兩種互不相容的液體，在表面活性劑的作用下形成熱力學穩(wěn)定、各相同性、外觀半透明狀的微乳液，微乳液的水核相當于一個微型反應(yīng)器，可以制備出超細的氧化鋁粉體。

溶膠凝膠法：是通過沉淀反應(yīng)生成勃姆石先驅(qū)體，然后將先驅(qū)體洗滌烘干煅燒得到超細氧化鋁粉體的方法。溶膠凝膠法制備的超細氧化鋁粉體平均粒度小、粒度分布均勻、純度高、活性高，設(shè)備簡單、制備工藝可控，溶膠凝膠法是目前制備氧化鋁超細粉體應(yīng)用至多的一種方法。

反應(yīng)的過程如下所示：