工业氧化铝标准、用途及煅烧工艺

氧化铝分子式Al2O3、相对分子质量101.9，熔点2050℃，硬度9，真密度为3.99~4.01g/cm3。在耐火材料行业，氧化铝是制备耐火砖及浇注料制品的必备原材料。烧结氧化铝的常温抗折强度为250MPa，在1000℃仍有156MPa，常温耐压强度为2000MPa以上，微晶氧化铝（刚玉）在5000MPa。荷重软化温度（荷重0.2MPa）1850℃，最高极限使用温度可达1950℃。氧化铝在20~1800℃时的绝对线膨胀为16.55mm/m。1500℃的热导率为5.8W/（m•K）。

氧化铝属中性（两性）氧化物材料，对酸、碱、盐材料都有很好的抗侵蚀性。化学稳定性很高，适于在氧化、还原、保护气氛和真空条件下使用，这也是氧化铝能够作为耐火砖及浇注料原材料的重要因素。

氧化铝特种耐火材料的品种有：耐火制品、陶瓷制品、轻质隔热制品、纤维制品以及不定形制品等，其主要应用范围有：

（1）超高温窑炉用炉衬结构材料；

（2）高纯金属、高温合金、稀贵金属等冶炼、提纯用的坩埚；

（3）高温炉炉管、热电偶管、高温绝缘等；

（4）耐高温的窑具、垫片、压棒和压块等；

（5）石油化工工业用耐高温、抗腐蚀炉衬材料；

（6）透明氧化铝陶瓷可做高压钠灯管、微波罩、高温观察窗玻璃；

（7）在电子工业做电路基片、电子管座、高压陶瓷管壳、雷达天线罩、火花塞等；

（8）磨具和磨料，如砂轮片、切割片、拉丝模、拉丝塔轮、纺织瓷件、喷砂嘴、高温耐磨轴承及各种刀具等；

（9）化工工业用柱塞泵部件，密封环等；

（10）冶金、有色工业金属熔液输送管路；

（11）各工业部门的高温、高效、节能材料，如氧化铝空心球、氧化铝晶须、氧化铝纤维等及其制品。

一、工业氧化铝

工业氧化铝是用碱法从高铝矾土原料中分离提纯出来的。高铝矾土在地球上储量大、质量好、提纯净化工艺简单。在高铝矾土原料中，主要杂质是二氧化硅和三氧化二铁。拜耳化学法制取工业氧化铝的工艺是在高铝矾土原料中加入碱或碱化物，使原料中的氧化铝与碱化合、生成铝酸钠，溶出分离后生成氢氧化铝，经洗涤过滤后，在600~800℃加热分解制成工业级氧化铝。

工业级氧化铝标准见下表。

工业氧化铝的粒度组成见下表。

工业氧化铝的物理指标见下表。

国产一级工业氧化铝的化学成分见下表。

工业氧化铝的提纯：工业氧化铝的氧化铝含量波动在97.8%〜98.6%。为制取高纯氧化铝，采用化学法处理工业氧化铝，即将工业氧化铝先制成硫酸铝铵（铝铵矾），并经过多次净化提纯，在120~150℃脱水，在800~1000℃加热分解。经过处理制成的高纯氧化铝的纯度为99.9%-99.99%，粒度在1~5μm。

二、烧结氧化铝（α-氧化铝）

烧结α-氧化铝是一种在髙、低温都很稳定的晶形，用以制造氧化铝制品时可以减少收缩，有利于控制尺寸和防止开裂。一般锻烧温度在1400~1600℃，测定其真密度在3.96g/cm3以上时，γ相向α相的转化近于完成。烧结氧化铝生产工艺流程如下图所示。

在工业氧化铝中加入1%~3%的转化矿化剂，不仅可以降低晶形的转化温度，加快转化速度，还可以降低原料中杂质（Na2O）的作用。转化矿化剂的品种有硼酸（H3BO3）、氯化铵（NH4Cl）、氟化铵（(NH)4F）、氟化铝（AlF3）等。如三水铝石的转化温度为1270~1337℃，当加入AlF3时转化温降为1015~1065℃。一水软铝石的转化温度为1245~1310℃，加入AlF3时转化温度降为1213~1285℃。

加入转化矿化剂，经1200〜1300℃烧制的α-氧化铝，转化率可达到98%以上，真密度在3.95g/cm3以上。烧结氧化铝的晶形结构为六方体。泥浆浇注和热压注氧化铝制品，为稳定生产工艺，降低制品的收缩率，要求烧结氧化铝的烧成温度在1500~1600℃。

为降低某些氧化铝制品的烧成温度，保持α-氧化铝的烧结活性，氧化铝的煅烧温度可降低到1300~1450℃。

在工业氧化铝中加入硼酸（H3BO3）1%，经1350~1550℃锻烧，可使烧结氧化铝中的氧化钠（Na2O）含量降低到0.1%~0.03%。各种氧化铝在1550℃锻烧前后的化学成分见下表。