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三氧化二鋁又稱氧化鋁,分子量102,通常稱為「鋁氧」,是一種白色無定形粉狀物,俗稱礬土。用作分析試劑、有機溶劑的脫水、吸附劑、有機反應催化劑、研磨劑、拋光劑。

 
三氧化二鋁,又稱氧化鋁,分子量102,通常稱為「鋁氧」,是一種白色無定形粉狀物,俗稱礬土。

1 三氧化二鋁 -概要

  氧化鋁,剛玉型晶體接近於原子晶體,其它晶型的基本上是離子晶體,熔點為2050℃,沸點為3000℃,真密度為3.6g/cm。 化學式 Al₂O₃外觀 白色晶狀粉末或固體 
  它的流動性好,難溶於水,能溶解在熔融的冰晶石中。它是鋁電解生產中的主要原料。 鋁也是一種比較好的耐火材料,它可以用來製造耐火坩堝,耐火管和耐高溫的實驗儀器等。 在礦業、制陶業和材料科學上又被稱為礬土。 
  有四種同素異構體β-氧化鋁 δ- 氧化鋁 γ-氧化鋁 α-氧化鋁 ,主要有α型和γ型兩種變體,工業上可從鋁土礦中提取。
       氧化鋁難溶於水,卻能溶於酸或強鹼溶液中。它溶於鹼時,生成物是偏鋁酸鹽和水。因此,氧化鋁是一種兩性氧化物。
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Al203+2OH-=2AlO2-+H2O
  
  

物理屬性

  式量 101.96 amu

熔點 2303 K
  沸點 3250 K
  真密度 3.97 g/cm3
  松裝密度:0.85g/mL(325目~0)0.9g/mL(120目~325目)
  晶體結構 三方晶系 (hex)
  導電性 常溫狀態下不導電
  熱化學屬性
  ΔfH0liquid −1620.57 kJ/mol
  ΔfH0solid −1675.69 kJ/mol
  S0liquid, 1 bar 67.24 J/mol•K
  S0solid 50.9 J/mol•K

安全性

  食入 低危險
  吸入 可能造成刺激或肺部傷害
  皮膚 低危險
  眼睛 低危險
  在沒有特別註明的情況下,使用SI單位和標準氣溫和氣壓。
  

應急處理

  隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿防毒服。避免揚塵,小心掃起,置於袋中轉移至安全場所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。

中國氧化鋁工業概況

  中國具有較豐富的鋁土礦資源,迄今已探明保守儲量23億噸,位居世界第4,具備發展氧化鋁工業的資源條件。據2004年以來的不完全統計,國內已公布的氧化鋁投資項目達26個,測算總規模達1604.1萬t。即使不考慮利用國外鋁土礦資源和到海外投資辦廠的項目,總規模也達到2814.1萬t。2006年底,中鋁公司氧化鋁生產952萬t,除目前已公布在建的氧化鋁規模外,全國還有擬建氧化鋁總規模1992萬t接近國外所有擬建(擴建)氧化鋁項目的總和。氧化鋁工業的迅速發展不同於以往的低水平重複建設,而是上規模、高水平,優化了結構,極大地提升了中國氧化鋁工業整體水平和競爭力。但是,如果這種投資熱繼續無序膨脹,勢必造成產品相對過剩。
  投資氧化鋁工業的風險性與電解鋁等其他行業在以下方面又有所不同:
  1) 氧化鋁工藝技術相對複雜。通常情況下,項目從設計,開工到形成產能需要2~3年時間左右的時間,投入高,風險較高。
  2) 現貨市場的氧化鋁價格跌宕起伏。而供求雙方的信息不對稱又進一步加劇了氧化鋁價格起伏不定的局勢,進而將影響氧化鋁項目的投資收益。
  3) 在項目試車、投產和日後生產組織管理等方面,需要一大批精通氧化鋁工藝技術和具有實踐經驗的老專家和技術工人。
  4) 對資源和能源的依賴度日趨增強。隨著國內外資源競爭日趨激烈,適合氧化鋁工業發展的優質資源日漸稀缺,投資氧化鋁工業必須考慮項目的經濟服務年限。
  針對目前氧化鋁工業發展迅速,避免電解鋁行業所出現的無序膨脹問題,有以下5點建議:
  1)根據資源保障程度控制氧化鋁建設總規模
  氧化鋁工業是資源、資金、技術密集型原材料產業,因生產過程中要產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,產品也只能用於工業),對環境的影響非常大,鋁土礦作為不可再生資源, 其保障程度直接制約著一個地區氧化鋁工業的總量與生存周期。因此,各級政府和有關部門,必須準確把握氧化鋁工業的發展形勢,資源與環境制約狀況和基本規律,按照總量控制的要求,嚴格控制新建氧化鋁項目,堅決制止盲目發展和低水平重複建設,努力實現氧化鋁工業發展與資源充分利用,優化生態環境相統一。
  2) 優化氧化鋁工業布局
  礦產資源主管部門要對鋁土礦存量資源進行全面核查,推進鋁土礦資源勘查工作,在資源儲量有較大幅度提高的情況下,發展計劃部門視情況增加布點或同意擴大布點內企業的產能規模。對未經同意在規劃布點外擬建氧化鋁項目,省環境保護部門不予安排環保評價,擅自建設的必須停止。未經同意不在規劃布局內建設的氧化鋁項目以及自備電廠,將實行懲罰性電價。
  3) 嚴格氧化鋁發展的技術政策和經濟規模
  新建氧化鋁項目必須採用國內研究開發的選礦?D拜耳法工藝並同步建設選礦廠。嚴禁採用燒結法、混聯法等落後工藝的氧化鋁項目上馬。新建氧化鋁項目的單線規模應達到30萬噸以上,單線達不到30萬噸合理經濟規模的氧化鋁項目一律不準建設。已建工藝落後,造成污染的小氧化鋁廠要限期轉產或關閉。
  4) 優化資源配置,保證布局內重點項目建設
  按照《礦產資源法》,由礦產資源管理部門對鋁土礦資源進行統一管理,未經礦產資源主管部門批准,各地不得自行批准開採鋁土礦。對違規批准和擅自開採鋁土礦的,一經查實,要追究有關人員的責任。加強對礦權設置管理與資源的平衡,優化資源配置。由礦產資源主管部門在對鋁土礦資源進行全面核查,系統分析的基礎上,對鋁土礦資源和礦業權設置進行合理規劃,綜合平衡。布點內企業要根據建設規模及合理的生產周期,在項目建成投產前必須落實滿足5~10年生產需求的鋁土礦資源,並同步建設採用選礦?D拜耳法工藝的選礦廠。
  5) 選礦拜耳法生產氧化鋁是解決氧化鋁工業發展的重要途徑。
  選礦拜耳法與國內現行的主要生產方法比較,建設投資節省15%~20%,生產成本降低10%,能耗降低 50%。採用選礦拜耳法處理高品位鋁土礦(A/S=10以上)與常規拜耳法廠比較,工藝流程相似,其各項主要生產能耗指標基本相當。因此,採用選礦拜耳法生產氧化鋁,處理中國中等品位一水硬鋁石型鋁土礦生產氧化鋁,經濟效益和社會效益顯著,是解決中國氧化鋁工業發展的重要途徑。
  整體看來,2005年中國鋁及其化合物工業發展問題不少。電解鋁行業的投資建設在2004年的宏觀調控中受到了抑制,但鋁工業的投資熱點又轉向了產業鏈的上下游?D氧化鋁和鋁加工業。

用途

  1. 紅寶石、藍寶石的主成份皆為氧化鋁,因為其它雜質而呈現不同的色澤。紅寶石含有氧化鐵和氧化鈦而呈紅色,藍寶石則含有氧化鉻而呈藍色。
  2. 在鋁礦的主成份鐵鋁氧石中,氧化鋁的含量最高。工業上,鐵鋁氧石經由Bayer process純化為氧化鋁,再由Hall-Heroult process轉變為鋁金屬。
  3. 氧化鋁是金屬鋁在空氣中不易被腐蝕的原因。純凈的金屬鋁極易與空氣中的氧氣反應,生成一層緻密的氧化鋁薄膜覆蓋在暴露於空氣中鋁表面。這層氧化鋁薄膜能防止鋁被繼續氧化。這層氧化物薄膜的厚度和性質都能通過一種稱為陽極處理(陽極防腐)的處理過程得到加強。
  4. 鋁為電和熱的良導體。鋁的晶體形態金剛砂因為硬度高,適合用作研磨材料及切割工具。
  5. 氧化鋁粉末常用作色層分析的媒介物。
  6. 2004年8月,在美國3M公司任職的科學家開發出以鋁及稀土元素化合成的合金製造出稱為transparent alumina的強化玻璃。
  資料剛玉粉硬度大可用作磨料,拋光粉,高溫燒結的氧化鋁,稱人造剛玉或人造寶石,可制機械軸承或鐘錶中的鑽石。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。煅燒氫氧化鋁可製得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℃。不溶於水,也不溶於酸和鹼。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。可用做精密儀器的軸承,鐘錶的鑽石、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。除天然礦產外,可用氫氧焰熔化氫氧化鋁製取。
  氧化鋁化學式Al2O3,分子量101.96。礬土的主要成分。白色粉末。具有不同晶型,常見的是α-Al2O3和γ-Al2O3。自然界中的剛玉為α-Al2O3,六方緊密堆積晶體,α-Al2O3的熔點2015±15℃,密度3.965g/cm3,硬度8.8,不溶於水、酸或鹼。γ-Al2O3屬立方緊密堆積晶體,不溶於水,但能溶於酸和鹼,是典型的兩性氧化物。
  Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
  Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O

氧化鋁製備及應用:

  1、α型晶體結構為主體的氧化鋁被膜製造方法、α型晶體結構為主體的氧化鋁被膜和含該被膜
  2、α型氧化鋁粉末的製造方法
  3、α-氧化鋁粉末的製造方法及其由該方法得到的α-氧化鋁粉末
  4、α-氧化鋁粉末及其生產方法
  5、α-氧化鋁粉末及其製造方法
  6、α-氧化鋁及其製造方法
  7、α-氧化鋁粒料的製備方法
  8、α-氧化鋁納米粉的製備方法
  9、α-氧化鋁細粉及其製造方法
  10、α一氧化鋁粉末的製造方法
  11、β-氧化鋁的製備方法
  12、γ-氧化鋁的製備方法
  13、θ-氧化鋁就地塗覆的整體式催化劑載體
  14、拜爾法聯合生產氧化鋁和鋁酸鈣水泥的方法
  15、拜爾法生產氧化鋁過程中紅泥水懸浮液的流體化工藝
  鋁在空氣中燃燒和氧結合生成氧化鋁,化學方程式可寫為 △
  4Al+3O2=點燃==2Al2O3
  什麼是氧化鋁
鋁土礦
  (Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O)是鋁在自然界存在的主要礦物,將其粉碎後用高溫氫氧化鈉溶液浸漬,獲得鋁酸鈉溶液;過濾去掉殘渣,將濾液降溫並加入氫氧化鋁晶體,經長時間攪拌,鋁酸鈉溶液會分解析出氫氧化鋁沉澱;將沉澱分離出來洗凈,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+對稱地分佈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型氧化鋁不溶於水和酸,工業上也稱鋁氧,是制金屬鋁的基本原料;也用於制各種耐火磚、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;還用於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℃的低溫環境下脫水製得,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+不規則地分佈在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中.γ型氧化鋁不溶於水,能溶於強酸或強鹼溶液,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.在石油煉製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,還用於色層分析;在實驗室是中性強幹燥劑,其乾燥能力不亞於五氧化二磷,使用后在175℃以下加熱6-8h還能再生重複使用.
  目前世界上用拜耳法生產的氧化鋁要佔到總產量的90%以上,氧化鋁大部分用於制金屬鋁,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)

氧化鋁企業發展策略

  當能源價格不斷攀升之時,世界各大鋁業公司開始把建設鋁業生產基地的目光轉向電價低廉的中東和非洲。通過降低左右生產成本的電費,確保鋁業生產的價格競爭力,成為世界各大鋁業公司的著眼點。從國內政策面上分析,國家產業政策給鋁行業定位在滿足國內需求上,且在對高精尖產品和低技術含量產品在政策上將會有區別。因此,上下游鋁企業對於行業所出現的政策性和結構性拐點,應著眼於內銷市場,擴大鋁在國內市場的應用;擴大鋁應用領域,提高鋁應用的附加值、提升技術含量。另外,鋁生產企業應該多關注相關行業和下遊行業發展動向,特別是掌握交通運輸、電力、包裝、家電等行業發展趨勢,同時加大技術攻關和科技投入。
 
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