氧化鋁生產工藝
作者:訪客發布時間:2021-07-04分類:催化劑及助劑瀏覽:117
鋁土礦
(Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O)是鋁在自然界存在的主要礦物,將其粉碎后用高溫氫氧化鈉溶液浸漬,獲得偏鋁酸鈉溶液;過濾去掉殘渣,將濾液降溫并加入氫氧化鋁晶體,經長時間攪拌,鋁酸鈉溶液會分解析出氫氧化鋁沉淀;將沉淀分離出來洗凈,再在950-1200℃的溫度下煅燒,就得到α型氧化鋁粉末,母液可循環利用.此法由奧地利科學家拜耳(K.J.Bayer)在1888年發明,時至今日仍是工業生產氧化鋁的主要方法,人稱“拜耳法”.
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+對稱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、沸點很高.α型氧化鋁不溶于水和酸,工業上也稱鋁氧,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、耐高溫實驗儀器;還可作研磨劑、阻燃劑、填充料等;高純的α型氧化鋁還是生產人造剛玉、人造紅寶石和藍寶石的原料;還用于生產現代大規模集成電路的板基.
γ型氧化鋁
γ型氧化鋁是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環境下脫水制得,工業上也叫活性氧化鋁、鋁膠.其結構中氧離子近似為立方面心緊密堆積,Al3+不規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,能溶于強酸或強堿溶液,將它加熱至1200℃就全部轉化為α型氧化鋁.γ型氧化鋁是一種多孔性物質,每克的內表面積高達數百平方米,活性高吸附能力強.工業品常為無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;在工業上是變壓器油、透平油的脫酸劑,還用于色層分析;在實驗室是中性強干燥劑,其干燥能力不亞于五氧化二磷,使用后在175℃以下加熱6-8h還能再生重復使用. 目前世界上用拜耳法生產的氧化鋁要占到總產量的90%以上,氧化鋁大部分用于制金屬鋁,用作其它用途的不到10%.
電解氧化鋁
工業化大規模生產電解鋁的主要工藝過程是一個熔鹽電化學過程,用簡單的化學式可表示如下: 熔鹽電解 主反應: Al2O3+2C ——————→ 2Al+CO2↑+CO↑ (1) 陽極 960~990℃ 陰極 副反應: AlF3+C→Al+CF3 (2) Na3AlF3+C →Al+NaF+CF4+F2 (3) NaF+C → Na+CF4 (4)
編輯本段β型氧化鋁
還有一種β-Al2O3,它有離子傳導能力(允許Na通過),以β-鋁礬土為電解質制成鈉-硫蓄電池。由于這種蓄電池單位重量的蓄電量大,能進行大電流放電,因而具有廣闊的應用前景。這種電池負極為熔融鈉,正極為多硫化鈉(Na2Sx),電解質為β-鋁礬土(鈉離子導體) 這種蓄電池使用溫度范圍可達620~680K,其蓄電量為鉛蓄電池蓄電量的3~5倍。用β-Al2O3陶瓷做電解食鹽水的隔膜生產燒堿,有產品純度高,公害小的特點。
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