一种低钠氧化铝粉在化学品氧化铝生产中的应用

淄博博丰铝基科技有限公司公司生产电子设备：高中温隧道窑两条,一吨球磨机十台。煅烧高温氧化铝年产能3.2万吨，氢氧化铝年销售3.2万吨，工业氧化铝年销售5万吨。

在欧美北欧国家北欧国家，现代人通常来说把用作电解铝以外的氧化铝、氢氧化铝和部份藻酸氧化物称作非机械制造级氧化铝。亚洲地区通常称作多种类氧化铝，近些年延用欧美北欧国家山芥生活习惯改名化学品氧化铝。化学品氧化铝种类繁多，展开分类方式难于，迄今已有标准化的金融行业标准，我国化学品氧化铝主要就生产商——我国铝业公司将所生产研制的8大系列商品、140数个种类的化学品氧化铝按主要就化学成份展开了分割，并被北欧国家产业发展和体制改革理事会施行的有色金融行业标准《化学品氧化铝展开分类及重新命名》（YS/T619-2007）所选用。现阶段，亚洲地区化学品氧化铝主要就用作生产耐热材料、工程塑料商品、仿生石料、催化剂或其媒介、陶瓷、铝盐、金属材料等，但总的消费市场使用量和比率都较高，仅占氧化铝年产量的9%以内。

化学品氧化铝按成份分为低钠氧化铝和β氧化铝，前者多被加工成低钠α-氧化铝，因其具有机械强度高，抗热震性好，电气绝缘性能及绝缘强度高等优点而广泛应用作高级电绝缘体，汽车飞机上内燃机用的火花塞等领域；

按晶型展开分类主要就分为煅烧α-氧化铝和电熔氧化铝及活性氧化铝，前二者主要就质量特征系α相含量高，具有硬度高、耐高温，耐磨损、耐腐蚀等性能而广泛应用作耐热材料、金属材料磨具等领域。化学品氧化铝所含杂质中最有害的是氧化钠，因此在各种商品中对其中的氧化钠含量都有严格的规定。

本文重点就博丰铝业在现有的拜耳法生产氧化铝电子设备基础上，通过调整生产工艺控制，并能稳定供应非机械制造级低钠氧化铝（Na₂O含量稳定0.25%,以下）商品，此商品作为原料应用作化学品生产后， 通过对山东、河南地区非 机械制造级氧化铝下游企业生产的化学品氧化铝（高温α氧化铝、板状刚玉、白刚玉）生产工艺的考察以及消费市场调研，对比了下游企业以不同氧化钠含量的氧化铝粉为原料所生产的商品物理性能指标（刚玉行标：体积密度≥3.5g/cm 、显气孔率≤5.0%、吸水率≤1.5%），发现博丰铝业商品具有低钠、低铁、高白等优点，是生产板状刚玉、白刚玉、低钠高温α氧化铝等化学品氧化铝用的优质原料，具有普通机械制造级氧化铝无法比拟的优势。

一、杂质氧化钠对化学品氧化铝性能的危害

1、电熔白刚玉

电熔白刚玉是一类高档耐热原材料，主晶相为α- Al₂O₃，色泽洁白。具有体积密度大、气孔率低、体积稳定性和抗热震性好等特点。适用作大型铸钢件，特别是合金铸件型、芯面砂、涂料和熔模铸造的制壳材料，同时可作为淬火钢、合金钢等半精磨、精磨金属材料。

电熔白刚玉通常以工业氧化铝粉为原料，在电弧炉中熔融后冷却再结晶而成的白色熔块，主要就化学成份为Al₂O₃，含量在99%以上，杂质含量很少。其冶炼过程基本上是工业氧化铝粉熔化再结晶的过程，不存在还原过程。而工业氧化铝含Al₂O₃98.5%以上，还有少量的Na₂O、SiO₂、Fe₂O₃等杂质。电熔处理虽有一定净化提纯作用，但还不能将其完全排除。其中Na₂O与Al₂O₃在熔融状态中生成β-Al₂O₃（Na₂O•11Al₂O₃），且生成量随着Na₂O含量的增加而增大。由于β-Al₂O₃的熔点低，密度小，因此熔块冷却结晶时，偏析于熔块的上中部，虽然通过碎选可以剔除，但仍会有少量留在刚玉熔体中，严重影响白刚玉熔块的耐热性能。因此对工业氧化铝中的Na₂O含量必须严格控制。加入石英砂或者氟化铝（AlF₃）等添加剂可以降低白钢玉中氧化钠含量，但这又无疑增加了电熔白刚玉的生产成本。

2、板状刚玉

板状氧化铝是美国铝业公司（ALCOA）研制开发的。烧结板状刚玉，是一类高纯氧化铝为原料，在不添加任何外加剂的情况下，经竖窑1850℃~1950℃的高温速烧而成，其主晶相为α-Al₂O₃。具有高的耐热度、优异的抗热震性、抗蠕变性和抗剥落性。广泛应用作钢铁、铸造、石化、陶瓷、玻璃等金融行业的高性能耐热材料中^【2】。

现阶段亚洲地区生产烧结板状刚玉通常都是以拜耳法制备的工业氧化铝粉，其Na₂O 的含量在 0.3%以上，导致现阶段板状刚玉商品中Na₂O的含量也在 0.3%-0.4%之间。Na₂O含量的增加，在高温下会和α-Al₂O₃发生反应生产Na₂O•11Al₂O₃，导致α-Al₂O₃转变为β-Al₂O₃。而β-Al₂O₃熔点低于α-Al₂O₃，同时机械性能、抗蠕变性、抗剥落性都要差于α-Al₂O₃。因此，Na₂O含量的增高，会降低烧结板状刚玉的高温使用性能，如显气孔率增加、体积密度减小。

3、低钠高温α氧化铝

低钠高温α氧化铝是以工业氢氧化铝为主要就原料，经焙烧脱水、晶型转化而成。高温氧化铝具有化学惰性强、熔点高(2040℃)的性能而较适宜用作耐热注料、耐热材料等领域；具有高温、高强度、优异电绝缘性等性能而适宜用作电子基片、汽车火花塞、刀具等陶瓷制品的原料；而具有好的热稳定性、耐磨性、高硬度等特点而主要就于研磨、耐磨的工程机械件及高铝陶瓷的原料。

以往生产低钠高温氧化铝的方式通常有以下几种：

①轻烧氢氧化铝水洗去除碱；

②氢氧化铝或氧化铝添加矿化剂焙烧除碱；

③用无机酸或盐去除碱。用这些方式生产低钠高温α氧化铝，不仅会对环境造成污染，还将大幅度提高商品的生产成本。

因此，降低原料氧化铝粉中杂质含量，尤其是Na₂O的含量，也是提高化学品氧化铝生产质量和降低其生产成本的一个重要技术手段。

二、不同氧化钠含量的氧化铝粉对刚玉生产商品性能的影响

通过采集山东、河南地区部份刚玉生产企业的原料及商品，按照国标分别对其化学成份、白度及物理性能检测结果，如下表1、2 所示。

1、亚洲地区外不同氧化铝粉化学指标对比

2、亚洲地区外不同氧化铝粉对刚玉物理性能指标的影响

三、结论

1）博丰铝业低钠氧化铝粉在白度远优于其它粉的前提下易烧出浅黄色制品，有研究者称系商品中残留MgO所致（有待进一步研究），进口氧化铝粉烧出的制品颜色和指标均合格但具有价格昂贵、货源不稳定等缺点。

2）以上不同氧化铝粉生产的板状刚玉性能完全可以到达金融行业要求的标准值，而以进口氧化铝粉和博丰铝业低钠氧化铝粉按一定比率掺配的混合粉，即能生产出颜色美观的制品，且其商品在物理性能上均要略优于亚洲地区其它氧化铝粉生产出的制品，从检测结果得到的数据来看，笔者认为淄博博丰铝基科技有限公司的低钠粉具有对进口粉的可替代性，用户观念的转变尚需要一定时间。

3）博丰铝业根据企业商品结构调整大战略产业发展思路，经充分调研低钠消费市场需求后。在现有拜耳法生产装备基础上，通过调整生产工艺等手段，已衡稳生产出了具备低钠、低铁、高白等优点的非机械制造级低钠氧化铝粉，商品销售并应用作下游刚玉企业后，获得了良好的消费市场评价，颇受下游客户的青睐。该商品为企业赢得了消费市场的同时，也创造了不菲的经济效益，不失为新的消费市场形势和产业格局下企业生存产业发展的新思路。

参考文献

[1]厉衡隆,顾青松等.《铝冶炼生产技术手册》[M].北京：机械制造工业出版设，2011.

[2] 刘解华．板状氧化铝的生产、特性及应用[ J]．耐热材料，1994，28（5）：286-289．

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