氧化铝的制备方法
1氧化铝的制备
硝酸铝分析纯天津市大茂化学试剂厂
异丙醇铝分析纯天津市大茂化学试剂厂
尿素分析纯天津市大茂化学试剂厂
硝酸分析纯广州化学试剂厂
1.1氨水沉淀法
氨水（2mol/L）用量筒量取150ml65%氨水注入1000ml的容量瓶，用去离子水标定至刻度。
硝酸（1：1）用量筒量取浓硝酸100ml注入200ml容量瓶中，用去离子水标定至刻度。
利用酸法即Al(NO3)3与氨水反应来制取拟薄水铝石。以防止引入其他金属离子，而且可以通过加热的方法去除溶液中的NH4+和NO3-离子。
实验步骤：
1）称取18.75 g（约0.05 mol）的硝酸铝溶于50ml去离子水中，加热搅拌使其溶解成透明Al(NO3)3溶液。
2）室温下用2mol/L的氨水进行滴定同时进行剧烈搅拌，直至pH值8.5后停止滴定并放慢脚板速度。
3）在室温条件下（搅拌）老化2小时。
滴定前，Al(NO3)3溶液的pH值1.8左右。滴定过程中，在pH值4.5时溶液黏度突然增大，并产生大量Al(OH)3半透明沉淀，继续滴定胶体黏度下降。pH值由1.8升至4.5共消耗氨水（2mol/L）约36毫升，由4.5至8.5消耗氨水约9毫升。
1.2均匀沉淀法
本步骤的目的是将溶液中的Al(OH)3微粒以沉淀的形式分离出来。碱性沉淀剂的直接加入难免会造成溶液中局部沉淀剂瞬时过量的现象，致使生成的沉淀粒子形态和尺寸均有较大区别，从而影响焙烧后氧化铝载体的性状。不同于其他沉淀剂的添加，尿素均相沉淀法通过尿素在加热过程中均匀缓慢的释放氨水从整体上提高pH值，克服了液相直接接触造成的瞬时局部过量的不足，从而获得尺寸均匀、分散性好的Al(OH)3沉淀。
实验步骤：
1）称取25 g（约理论用量4倍）的尿素溶于25ml去离子水中，将尿素溶液注入上一步生成的胶体溶液。
2）开始通过水浴加热，并不停搅拌，于90℃恒温加热2小时。加热在开始的一段时间内，pH值始终在1以下，升至约40~50℃左右，原本半透明的胶体逐渐变清。待到温度升至90℃时，由搅拌子中心漩涡出有气泡产生，溶液开始变混浊。pH值升至7以后，溶液基本呈乳白色，直至加热结束。
3）在室温条件下（搅拌）老化2小时。
1.3 溶胶凝胶异丙醇铝水解法
本步骤的目用溶胶凝胶法合成介孔氧化铝，比表面积大, 表面不同的电势使金属离子更容易负载, 在催化领域中具有重要的应用价值，其性能明显优于传统的氧化铝。采用硝酸和异丙醇铝来合成有序介孔氧化铝。
硝酸（0.05mol/L）用量筒量取浓硝酸0.67ml注入200ml容量瓶中，用去离子水标定
至刻度。
实验步骤：
1）取25 ml的异丙醇铝溶于25ml的0.05mol/L硝酸中混合。
2）将25g异丙醇铝加入上述混合液中，在80℃条件下完全溶解。.
3) 取125 ml的异丙醇铝溶于125ml的0.05mol/L硝酸中混合液加入，在80℃条件下水浴30min。
4）在室温条件下（搅拌）老化2小时。
1.4 分离老化
采用离心分离的方法获取Al(OH)3沉淀，此后加入老化过程以便发现在不同Ph值下老化在此方法中对于被烧后的氧化铝性状的影响。
实验步骤：
1）应用离心分离机将溶液中的Al(OH)3沉淀分离，用去离子水洗涤2次。
2）在去离子水中老化12小时。
1.5 干燥
实验步骤：
将老化的Al(OH)3沉淀离心后，在烘箱105℃条件下干燥8小时。干燥后的沉淀为白色粉末。不同制备方法得到的粉末形态区别不大。
1.6 载体焙烧
由前面所述的不同形态氧化铝之间的复杂转化关系看，焙烧是制备氧化铝固体的一个十分重要的步骤，它在很大程度上决定了氧化铝的性状。确定了氧化铝最终的焙烧温度，还应采用适当的升温程序确保及时去除样品中的水分，同时保证固体中残留的有机物被完全氧化。实验中采用阶梯升温方式经历3个阶段到升温目标。同时在不同的温度段内同入特定气体以保证有机气体的挥发和氧化。
2催化剂制备
2.1 铜离子浸渍
2.2 催化剂干燥
2.3 催化剂焙烧
1. 200780101735 用于制备有控制结构与粒度的纳米多孔氧化铝基材料的方法和利用所述方法获得的纳米多孔氧化铝 2. 92104368 尺寸可控纳米、亚微米级氧化铝粉的制备方法 3. 95105843 纳米级氧化铝的生产工艺 4. 96117151 纳米添加氧化铝陶瓷的改性方法 5. 00125966 一种形态松散的纳米、亚微米级高纯氧化铝的制备方法 6. 01134059 纳米氢氧化铝的制备方法 7. 01126878 纳米尺寸的均匀介孔氧化铝球的合成方法 8. 01124685 一种作催化剂载体用的纳米级氧化铝及其制备方法 9. 01121545 高纯纳米级氧化铝的制备方法 10. 01113724 去除纳米氧化铝模板背面剩余铝的方法 11. 01132376 导电性纳米氮化钛－氧化铝复合材料的制备方法 12. 02139370 氧化铝纳米纤维的制备方法 13. 02138470 制备纳米材料的氧化铝模板及模板的制备方法 14. 02136111 利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法 15. 02129021 纳米羟基磷灰石/氧化铝复合生物陶瓷的制备方法 16. 02116802 超纯纳米级氧化铝粉体的制备方法 17. 02109247 一种带有氧化铝壳的复合金属纳米粉末材料及其制备方法 18. 02138014 醇铝气相法制取纳米高纯氧化铝的方法 19. 200310106128 高纯纳米氧化铝纤维粉体制备方法 20. 03141495 一种氧化铝纳米纤维的制备方法 21. 03140530 一种表面包膜氧化铝的纳米二氧化钛颗粒的制备方法 22. 03129084 纳米氧化铝材料的制造方法 23. 03117871 纳米氧化铝胶体功能陶瓷涂料生产方法 24. 03800065 α-氧化铝纳米粉的制备方法 25. 03136606 一种纳米孔氧化铝模板的生产工艺 26. 03133529 纳米氧化铝浆组合物及其制备方法 27. 03102045 一种含有改性纳米级氧化铝的半合成烃类转化催化剂 28. 200480009462 纳米多孔超细α－氧化铝粉末及其溶胶－凝胶制备方法 29. 200420080270 一种去除纳米氧化铝模板背面铝层的装置 30. 200410063067 纳米氧化铝铜基体触头材料 31. 200410019998 一种基于多孔氧化铝模板纳米掩膜法制备纳米材料阵列体系的方法 32. 200410013256 一种无硬团聚的纳米氧化铝的制备方法 33. 200410010510 阳极氧化铝模板中一维硅纳米结构的制备方法 34. 200410067540 纳米氢氧化铝的制备方法 35. 200410077970 纳米氢氧化铝、粘土与乙烯-醋酸乙烯共聚物的阻燃复合材料
摘要 本实验是研究高纯氧化铝粉体的制备方法，属于氧化铝粉体制备领域。之所 以研究这个课题，是因为近年来，国内高纯、超细α- Al 2O 3 的应用领域迅速拓 宽，引进和消化吸收的氧化铝高技术材料生产线增加，使得高纯、超细α-Al 2O 3 的研究、开发成为一个非常活跃的领域【1】。又由于生产1t多品种Al 2O 3 可获利 润为等量级的冶金级Al 2O 3 的10倍，甚至100倍，可创造相当可观的经济效益。 因此，迅速开发一种低成本、具有竞争力的高纯、超细α- Al 2O 3 的新方法显得 尤为重要。故而，设计高纯氧化铝的制备方案，具有很高的经济价值和社会意义。 称取一定量的氢氧化铝快脱粉粉体，加水配制成悬浊液，为了使氢氧化铝理解完全，在85℃下边加热边搅拌一个小时【2】。滴加配制的稀HNO 3 （1:3），调PH 为5.0~6.0除去其中的杂质硅，再用组织搅拌匀浆机搅拌清洗10分钟，用G4漏斗抽滤，重复清洗步骤5遍，除去杂质钠离子、钾离子以及引入的硝酸根离子。在110℃的烘箱中烘一个小时后，再分别在600℃和1200℃的马非炉中各煅烧一个小时，制得高纯氧化铝粉末【3,4】。 用所设计的方案，制备得到得的高纯氧化铝，经过检测其中各杂质的含量：硅含量21ppm,铁含量为17ppm. 根据高纯氧化铝制备标准，符合制备要求。所制备的高纯氧化铝纯度达到99.997％，可用作荧光粉用高纯氧化铝 关键词:氢氧化铝；高纯氧化铝；制备 ABSTRACT This experiment is to study the high-purity alumina powders, are areas of alumina powder. The reason of this issue, because in recent years, the domestic high-purity, ultra-fine α- Al2O3 rapidly expanding areas of application, introduction and absorption of increased alumina production line of high-tech materials to make high purity, ultra-fine α- Al2O3 of to develop into a very active area. Also, because many species produce 1t Al2O3profitability of metallurgical grade Al2O3such magnitude is 10 times, or even 100 times, can create considerable economic benefits. Therefore, the rapid development of a low-cost, competitive high-purity, ultrafine α-Al2O3in the new method is particularly important. So, design preparation of high purity alumina program, with high economic value and social significance. Weigh a certain amount of aluminum hydroxide fast off body, prepared with water into a suspension, in order to understand fully aluminum hydroxide,
氧化铝陶瓷介绍 来自:中国特种陶瓷网发布时间:2005-8-3 11:51:15 氧化铝陶瓷制作工艺简介 氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Ａｌ２Ｏ３含量在９９．９％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达１６５０—１９９０℃，透射波长为１～６μｍ，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚：利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按Ａｌ２Ｏ３含量不同分为９９瓷、９５瓷、９０瓷、８５瓷等品种，有时Ａｌ２Ｏ３含量在８０％或７５％者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中９９氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；９５氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；８５瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。其制作工艺如下： 一粉体制备： 郑州玉发集团是中国最大的白刚玉生产商，和中科院上海硅酸盐研究所成立玉发新材料研究中心研究生产多品种α氧化铝。专注白刚玉和煅烧α氧化铝近30年，因为专注所以专业，联系QQ2596686490，电话156390七七八八一。 将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在１μｍ?微米?以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在９９．９９％外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，?一般为重量比在１０—３０％的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在１５０—２００℃温度下均匀混合，以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加１～２％的润滑剂?如硬脂酸?及粘结剂ＰＶＡ。 欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。近年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Ａｌ２Ｏ３喷雾造粒的粘结剂，在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散，流动角摩擦温度小于３０℃。颗粒级配比理想等条件，以获得较大素坯密度。 二成型方法： 氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。摘其常用成型介绍： １干压成型：氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过１ｍｍ，长
第二章 2.1固体的理论结合强度 2.2 材料的断裂强度 2.3 裂纹的起源与快速扩展 2.4 材料的断裂韧性 2.5显微结构对脆性断裂的影响 2.6无机材料强度的统计性质 2.7材料的硬度 第二章 材料的脆性断裂与强度 2.1固体的理论结合强度 无机材料的抗压强度约为抗拉强度的10倍。所以一般集中在抗拉强度上进行研究，也就是研究其最薄弱环节。 要推导材料的理论强度，应从原子间的结合力入手，只有克服了原子间的结合力，材料才能断裂。如果知道原子间结合力的细节，即知道应力-应变曲线的精确形式，就可算出理论结合强度。这在原则上是可行的，就是说固体的强度都能够根据化学组成、晶体结构与强度之间的关系来计算。但不同的材料有不同的组成、不同的结构及不同的键合方式，因此这种理论计算是十分复杂的，而且对各种材料都不一样。 为了能简单、粗略的估计各种情况都适应的理论强度，Orowan 提出了以正弦曲线来近似原子间约束力随原子间距离X 的变化曲线（见图2.1），得出 λ πσσX th 2sin ?= 2-1 式中，σth 为理论结合强度；λ为正弦曲线的波长。 图2.1 原子间约束力与距离的关系 将材料拉断时，产生两个新表面，因此单位面积的原子平面分开所做的功应等于产生两个单位面积的新表面所需的表面能，材料才能断裂。设分开单位面积原子平面所做的功为w,则
π λπλλ πσλ πσσλ λ th th th x dx x w ===-?]2cos [2 20 22sin 2-2 设材料形成新表面的表面能为γ（这里是断裂表面能，不是自由表面能），则w=2γ,即 γπ λο2=th ,λπγσ2=th 2-3 接近平衡位置o 的区域，曲线可以用直线代替，服从虎克定律: E a x E ==εσ 2-4 a 为原子间距。X 很小时 sin λ πλ πx x 22≈ 2-5 将（2.3），（2.4）和（2.5）式代入（2.1）式，得 a E th γ σ= 2-6 式中a 为晶格常数，随材料而异。可见理论结合强度只与弹性模量、表面能和晶格距离等材料常数有关，属于材料的本证性能。（2.6）式虽然是粗略的估计，但对所有固体均能应用而不涉及原子间的具体结合力。通常γ约为aE/100,这样，（2.6）式可写成 10 E th = σ 2-7 更精确的计算说明（2.6）式的估计稍偏高。 一般材料性能的典型数值为：E=300GPa,/1J =γm 2 ,a=3?10-10 m,代入（2.6）式算出 σ th =30GPa ≈10 E 2-8 要得到高强度的固体,就要求E 和γ大,a 小。实际材料中只有一些极细的纤维和晶须其强度接近理论强度值.例如熔融石英纤维的强度可达24.1GPa,约为E/3(E,72Gpa),碳化硅晶须强度6.47GPa,约为E/70(E,470Gpa),氧化铝晶须强度为15.2GPa,约为E/25(E,380Gpa)。尺寸较大的材料实际强度比理论强度低的多,,约为E/100-E/1000,而且实际材料的强度总在一定范围内波动,即使是用同样的材料在相同的条件下制成的试件,强度值也有波动。一般试件尺寸大，强度偏低。为了解释这种现象，人们提出了各种假说，甚至怀疑理论强度的推导过程等，但都没有抓住断裂的本质。直到1920年，Griffith 为了解释玻璃的理论强度与实际强度的差异，提出了微裂纹理论，才解决了上述问题。后来经过不断的发展和补充，逐渐成为脆性断裂的主要理论基础。 §2.2 材料的断裂强度
第一章文献综述 1.1关于纳米材料 1.1.1什么是纳米材料 目前，国际上将1～100 纳米（1纳米＝10-3 微米＝10-9米）范围内的微颗粒及其致密的聚集体，以及由纳米微晶所构成的材料，统称为纳米材料，包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。 纳米材料具有既不同于原子、分子，又具有不同于宏观物体的特殊性质，例如：所有的金属被细分到纳米微粒时，将失去绚丽的光彩而成为对太阳光几乎全吸收的黑体。利用此特性可进行高效光热转换，可用作微波、红外隐型材料、优良的催化剂等。无机非金属材料的光学性质亦随颗粒尺寸的减小而显著变化，例如硅片是不发光的，但纳米多孔硅却能发光；金属、玻璃与氧化物、半导体等纳米颗粒组成复合材料时，可以显著地改变力学、电学和光学性质，从而开拓新的研究与应用领域。 物质到纳米级以后，具有常规粗晶粒材料不具备的奇异特性和反常特性，展现出引人注目的应用前景。如铜到纳米级就不导电，绝缘的SiO2晶体在20纳米时开始导电，高分子材料加入纳米材料制成的刃具，比金刚石制品还坚硬。目前世界上共有各种材料约百万种，其中自然材料约占1/5。纳米技术将给人类带来数10万种性能优异的材料。 1.1.2纳米材料在工业中的应用 1、纳米陶瓷材料 陶瓷有许多优良的性能而获得广泛的应用。然而它又有性脆、烧结温度高等缺点，所以其应用受到一些限制。而纳米陶瓷材料则不同，现已证实，纳米陶瓷CaF2和TiO2在常温上具有很好的韧性和延展性能。它们在80℃～180℃范围内可产生约100%的塑性形变，而且烧结温度低，能在比大晶粒样品烧成温度低600℃的温度下烧出类似普通陶瓷硬度的产品。 这些特性提供了对纳米陶瓷材料在常温或次高温下进行冷加工的可能性。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后作表面退火处理，就可以使纳米陶瓷材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学性，而内部
能源巨头热捧制铝企业遇冷“粉煤灰 变铝”的冷与热 对于高铝粉煤灰提取氧化铝的技术，业界反应不一 财经国家周刊报道向来以“最大固体废弃物”、粉尘污染等面目示人的粉煤灰，正成为热捧的新“矿藏”。 3月下旬，内蒙古托克托电厂西侧公路附近的厂房内，崭新的碳分母液槽等设备阳光下熠熠生辉。这是大唐集团投资33亿元、年产20万吨的“我国首个大型粉煤灰提取氧化铝项目”。记者看到，厂房、办公楼均已经竣工，投入使用。 此前，内蒙古新闻网消息称“蒙西煤田有望成为我国最大铝土矿”，“大唐国际与清华自主研发的高铝粉煤灰提取氧化铝技术，已进入工业化实施阶段。” 今年2月21日，国家发改委亦发布了《关于进一步加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》(下称《意见》)。发改委表示，积极开发“高铝粉煤灰”中的铝资源，对“增加国内铝资源供给、保障铝产业安全”，意义重大。 “出台《意见》，主要是看中了高铝粉煤灰的战略意义。”国家发改委产业协调司冶金处一位官员告诉《财经国家周刊》，“我们做过测算，大唐20万吨示范线的成本，已经控制在了一个合理水平，正在逐步接近拜耳法(生产氧化铝的主流技术方法)的成本。” 对于高铝粉煤灰提取氧化铝技术，业界反应不一：大唐、华电、神华、中煤等能源巨头，纷纷投向这一领域；而以中铝为代表的专业巨头却按兵不动。 绿色火苗 《财经国家周刊》从内蒙古自治区了解到，大唐集团的“粉煤灰变铝”项目肇始于2003年，已经“潜伏”8年。 中国每年消耗电煤17亿吨，产生粉煤灰4亿吨。这种由无数微小球体组成的固体废弃物，含有多种有害成分，堆存成本高昂，粉尘污染严重。 国内普遍的做法是将粉煤灰制成建材循环使用，但相对其巨大的排放量，消耗量极其有限。 作为提供京城1/4电力、亚洲最大的火电企业，大唐托克托电厂也深为堆积如山的煤灰烦恼。 清华大学博士后孙俊民，一直致力于研究“燃煤细颗粒形成与污控技术”。2003年，孙俊民在托克托电厂参与锅炉烟气除尘净化工程，突然发现电厂烟囱喷出的火苗呈绿色，其据此断定，该电厂的粉煤灰一定富含氧化铝。
实验2 纳米氧化铝粉体的制备及粒度分析 一．实验目的 1．了解纳米材料的基本知识。 2．学习纳米氧化铝的制备。 3. 了解粒度分析的基本概念和原理。 4. 掌握马尔文激光粒度分析仪的使用。 二．实验原理 纳米氧化铝因其具有耐高温、耐腐蚀、比表面积大、反应活性高、烧结温度低，比普通氧化铝粉有着更优异的物化特性，在人工晶体、精细陶瓷、催化剂等方面得到广泛的应用。到目前为止纳米氧化铝粉末的制备方法众多，大致可分为气相法、固相法和液相化学反应法等，其中液相法制备Al2O3具有平均粒径小，分布范围窄、纯度高、活性高、设备简单、制备工艺影响因素可控等优点。 许多学者就纳米氧化铝的合成进行了广泛深入的研究。采用各种方法制备出纳米氧化铝粉体，但困扰纳米超细制备和应用的一个严重问题就是由于表面能造成的粉体的团聚，转相温度高而使颗粒明显长大，人们一般通过添加分散剂来克服团聚，因此对分散剂的合理选择，制备条件的有效控制及分散机理、分散效果的研究显得十分重要。 本实验以不同聚合度的聚乙二醇(PEG)为分散剂，采用沉淀法制备氢氧化铝胶体，胶体经800~1100℃高温煅烧2 h得到纳米氧化铝粉体，其在煅烧过程中经历Al(OH)3→AlOOH(勃姆石)→γ-Al2O3→δ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3的相变过程，此方法能得到的最小平均粒径约为25 nm。 三．仪器与试剂 试剂：硫酸铝铵、浓氨水(25-28%)、聚乙二醇(PEG，聚合度n=200、600、2000、4000)、无水乙醇等，纯度均为AR级。 仪器：集热式恒温磁力搅拌器、40ml陶瓷坩埚、陶瓷研钵、500ml烧杯、真空水泵、布氏漏斗、抽滤瓶、马弗炉、50ml量筒、分析天平、空气塞、干燥箱、磁铁、容量瓶250ml、称量纸、滤纸、玻璃棒、钥匙、表面皿、分液漏斗。 Mastersizer 2000激光粒度仪。 四．实验步骤 1．查文献
氧化铝陶瓷生产工艺流程简介 一、特点与技术指标 氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Al 2 O3含量在99.9％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达1650-1990℃，透射波长为1～6μm，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚：利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷 系按Al 2O 3 含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种，有时Al 2 O 3 含量在 80％或75％者也划为普通氧化铝陶瓷系列。 1. 硬度大 经中科院上海硅酸盐研究所测定，其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。 2. 耐磨性能极好 经中南大学粉末冶金研究所测定，其耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。根据我们十几年来的客户跟踪调查，在同等工况下，可至少延长设备使用寿命十倍以上。 3. 重量轻 氧化铝陶瓷密度为3.5g/cm3，仅为钢铁的一半，可大大减轻设备负荷。性能符合Q/OKVL001-2003技术标准，耐磨陶瓷主要技术指标氧化铝含量≥95% 、密度≥3.5 g/cm3 、洛氏硬度≥80 HRA 、抗压强度≥850 Mpa 、断裂韧性K ΙC ≥4.8MPa·m1/2 、抗弯强度≥290MPa 、导热系数 20W/m.K 、热膨胀系数：7.2×10-6m/m.K。 其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；85瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。其制作工艺如下： 二、粉体制备： 将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1μm微米以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99.99％外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需
摘要 超细氧化铝因其具有高熔点和高硬度、良好的耐磨、耐蚀、耐热及绝缘等性能被广泛用于制作结构和功能材料。本论文采用了两种高温煅烧的方法煅烧分析纯硫酸铝铵和碳酸铝铵制备氧化铝粉体，研究硫酸铝铵在800℃,900℃,1000℃,1100℃温度下煅烧和碳酸铝铵在1000℃,1100℃下煅烧出粉末的分散性能以及形貌特征，得出了如下的研究结论： 煅烧硫酸铝铵 （1）硫酸铝铵在800℃，900℃下煅烧（保温30分钟）出的产物为硫酸铝粉末，900℃下煅烧出的硫酸铝粉末粒度比800℃下煅烧出来的小。 （2）硫酸铝铵在1000℃下煅烧（保温30分钟）产物为氧化铝粉末，硫酸铝氨完全转化为氧化铝粉末。 （3）硫酸铝铵在1100℃下煅烧（保温30分钟）产物为3种不同的氧化铝粉末，分别是：θ，γ和α型，θ，γ型部分转化成α型的粉末。 煅烧炭酸铝铵 （1） 关键词：氧化铝；硫酸铝氨；高温煅烧
Abstract 第一章综述..................................................................- 3 - 1.1引言 .........................................................................................................................................- 3 - 1.2氧化铝粉末 ............................................................................................................................- 4 - 1.3.氧化铝粉末的用途................................................................................................................- 5 - （1)陶瓷材料和复合材料： ................................................................................................- 5 - （2)表面防护层材料 ............................................................................................................- 5 - （3)催化剂及其载体 ............................................................................................................- 5 - （4)生物及医学的应用 ........................................................................................................- 6 - 1.7固体颗粒在液体中的聚集状态.............................................................................................- 8 - 1.8超细颗粒的分散手段以及稳定机理.....................................................................................- 9 - 1.9超细粉体的形貌控制...........................................................................................................- 10 - 1.10本课题研究的目的和意义.................................................................................................- 10 - 2.1 实验原理 ............................................................................................................................. - 11 - 2.2 实验方案设计...................................................................................................................... - 11 - 2.3流程图 ..................................................................................................................................- 12 - 2.4实验用到的仪器和药品.......................................................................................................- 13 - 2.5 检测方法 .............................................................................................................................- 13 - （1） X射线衍射法...........................................................................................................- 13 - （2）粒度分析法................................................................................................................- 13 - 第三章实验结果与讨论..............................................- 15 - 3.1 粒度分析结果......................................................................................................................- 15 - 3.2 X射线衍射测试结果............................................................................................................- 17 - .....................................................................................................................................................- 18 - 第四章结论..............................................................- 19 -
1、引言 蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Al2O3)的单晶，又称为刚玉。蓝宝石作为一种重要的技术晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业的许多领域。近两年国内已经有40多家企业投资生产蓝宝石晶体，中国的蓝宝石企业会不断壮大，而国外也有很多企业来中国建立生产基地，未来LED的市场会涌向中国。蓝宝石长晶对氧化铝的需求会越来越大，高纯氧化铝的市场前景非常可观 2、国内外制备技术现状 目前，制备高纯氧化铝粉体的方法主要有胆碱化铝水解法、硫酸铝铵热解法、碳酸铝铵热解法、异丙醇铝水解法、高纯铝活化水解法，氯化法。 1）胆碱化铝水解法： 目前国内用这种方法生产的厂家主要有河北鹏达，重庆同泰，其生产过程如下：首先将纯度为99．95％的铝块用刀具制成厚度为0．1ma左右的铝箔，并采用强阴离子交换树脂将氯化胆碱转化生成胆碱；之后将一定量的铝箔加入浓度为0.1～0.2M的胆碱溶液中进行反应。上述水解反应的反应温度应控制在80。C左右，反应过程中根据监视氢气逸出速度判断反应速度，当反应速度很低或停止时，移出浆料进行固液分离，同时周期性的加入精铝让上述过程循环进行。水解反应生成的氢氧化铝通过过滤、喷雾干燥及煅烧转相便可得到细氧化铝粉体。该技术的生产没有提纯过程，铝块用刀具制铝箔，容易带入杂质。产品纯度一般也只有99.95%--99.98%。 2）硫酸铝铵热解法 硫酸铝铵热解法需先用硫酸溶解氢氧化铝制得硫酸铝溶液，之后往溶液中加入硫酸铵与之反应制得铵明钒，再根据纯度要求多次重结晶得到精制铵明钒。然后将得到的精制铵明钒在1250。C下分解制得氧化铝粉。 该方法虽然工艺较为简单，成本也相对较低，但是，其生产周期长，存在热溶解现象，且分解过程中产生的SO3、NH3会对环境造成严重污染，因此该方法正被逐渐淘汰。 3）醇铝水解法 有机醇盐水解法即异丙醇铝水解法是目前国外制备蓝宝石专用高纯氧化铝粉主要采用的工业生产技术。该方法采用有机合成法将铝和异丙醇加催化剂后通过合成、提纯、水解和焙烧等工艺制得高纯超细氧化铝粉体。这种方法生产的氧化铝粉体纯度高、粒径小，该工艺对产品的纯度可控性强，产品的纯度很高，能满足蓝宝石长晶的要求。提纯又分蒸馏和精馏，其中精馏有采用8-12块塔板，纯度可以达到99.999%。蒸馏的纯度比精馏的低一些。 3、高纯氧化铝市场现状 国内的厂家，比如大连，山东，重庆等地的生产规模比较小，有些厂家是小作坊，规模很小，很难满足蓝宝石生产的需求。能规模化生产的有河北的厂家，用的是胆碱法，虽然产能有5000吨，但是实际可以用于蓝宝石长晶占的比例很小，他们的产品主要用于荧光灯等领域比较多。醇铝法因为其工艺具有更高的质量可控性，产品纯度能达到蓝宝石长晶的要求，国内现在能规模化生产的只有宣城晶瑞，年产能2000吨。
煤炭能源 56 2017年2月04 煤炭能源 论从粉煤灰中提取氧化铝的研究现状 钟利丹 内蒙古自治区石油化工监督检验研究院，内蒙古 呼和浩特 010010 摘要：本文从粉煤灰综合利用情况和铝土矿资源短缺两方面分析了粉煤灰提取氧化铝的必要性，并对近几年国内外提取粉煤灰中氧化铝的工艺进行了剖析，总结了各种方法的不足，展望了粉煤灰中提取氧化铝工艺发展趋势，以期促进粉煤灰中氧化铝的提取和提取工艺发展方向的转变。 关键词：粉煤灰；氧化铝；提取工艺 中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2017)02-0056-01 1 引言 随着我国燃煤发电量的不断增长，作为燃煤电厂主要废弃物的粉煤灰的排放量也急剧增加。从2001年至今，我国粉煤灰排放量逐年增加，到2015年，我国粉煤灰的排放量已高达5.8亿吨，如此大量的固体废弃物若不加利用，不仅占用了大量耕地，还会污染环境，制约当地国民经济的可持续发展。 粉煤灰中含有大量的氧化铝，约占50%左右，因此粉煤灰是提炼氧化铝的很好来源，不但能减少粉煤灰堆存导致的各种问题，还可提高煤炭的综合利用效益，可为我国的铝行业发展贡献一份力量。 2粉煤灰的性能、利用现状及氧化铝的发展现状 2.1粉煤灰性能及利用现状 粉煤灰的外观似水泥，颜色范围从乳白色到灰黑色，呈 多孔性蜂窝状，具有较高的吸附活性[1] 。其主要化学成分是氧化铝、二氧化硅和氧化铁，还包括钙、镁、钾等的氧化物及镓、铬等稀散金属；矿物组成主要为莫来石和石英，玻璃相的石英在粉煤灰中占有很大比例，从而增大了提取铝的难度。 目前我国对粉煤灰的综合利用水平不高，约67%，主要用于生产水泥、制砖、混凝土、轻质建材等，利用层次比较低，这已成为电力行业在固废治理方面面临的一个新的环保问题。因此，从粉煤灰中提取氧化铝是粉煤灰高附加值化、精细化综合利用的主要方向，也是近年来学术及产业界研究、关注的热点。 2.2 氧化铝市场发展现状分析 在当前氧化铝行业市场低迷，国内铝土矿资源不断贫化、品味不断下降、对进口铝土矿依赖性强的情况下，氧化铝企业正面临资源、能源、成本和环境等诸多方面的挑战。积极拓展铝土矿来源，尽量减少进口铝土矿，采用国内低品位的铝土矿，用本国铝土矿来发展氧化铝是走出行业困境的关键要素，而这依赖于氧化铝技术的进一步突破、整体技术装备 水平的提高[2] 。这样的突破和提高需要科研院所、企业中多领域的专家学者、技术工作者的协同努力，需要我们加强与其他国家在资源、能源、技术、环境等方面广泛开展合作，以此来不断提高氧化铝行业的可持续发展能力。 3从粉煤灰中提取氧化铝工艺 3.1酸浸法 酸浸法是以硫酸或盐酸为浸取剂，使其中的氧化铝转化为可溶性铝盐而被溶出，二氧化硅留存于固相中，分离溶液制得铝盐溶液，进而制得铝盐产品及氢氧化铝、氧化铝等。 电厂粉煤灰中的氧化铝主要以莫来石、硅铝玻璃体的形式存在，因此直接使用酸浸法产率相对来说较低。鉴于酸浸法提取效率较低，多种加强酸浸效率的方法已有报道。例如，将粉煤灰磨细，增大比表面积，破坏粉煤灰表面结构，氧化铝的浸出率可大大提高；加入焙烧助剂对粉煤灰进行改性，可有效提高氧化铝浸出率。 3.2烧结法 3.2.1石灰石烧结法 将粉煤灰与石灰石混合高温烧结，使粉煤灰中的莫来石变为易溶于碳酸钠溶液的七铝酸十二钙和不溶的硅酸二钙，其中铝酸钙以偏铝酸钠溶出，从而实现硅铝分离。 石灰石烧结法的缺点是煅烧温度过高，因此斐新意等[3] 提出石灰低温-蒸压烧结法，将粉煤灰、石灰石和水混合，低温蒸压反应生成水合钙铝石榴石，随后煅烧得硅酸二钙和七铝酸十二钙，再经碳酸钠溶出和碳化得到氧化铝，氧化铝提取率可达90%以上。 3.2.2硫酸铵焙烧法 将磨细的粉煤灰与硫酸铵按比例混合焙烧，粉煤灰中的氧化铝可与硫酸铵反应生成硫酸铝铵，硫酸铝铵经进一步处理可得冶金级氧化铝。反应机理如下式所示：Wu 等研究了温度对氧化铝提取率的影响。试验结果表明：烧结温度和时间对硫酸铝铵的形成影响较大，而升温速率则影响较小，并得到最佳焙烧条件为：升温速率6℃/min ，烧结温度400℃，烧结时间3 h ，可以得到85%以上的氧化铝提取率。 3.2.3碱石灰烧结法 碱石灰烧结法是将粉煤灰、碳酸钠和石灰在高温下反应生成可溶性铝酸钠和不可溶性硅酸二钙，烧结熟料再经破碎、碱溶分离、脱硅等工艺得到氧化铝产品。Bai 等对粉煤灰预脱硅处理，通过碱溶和碳化工艺，无定形二氧化硅去除率可达62%，而石英和莫来石成分则留在脱硅渣中，从而达到氧化铝的富集，将粉煤灰与碱石灰混合造粒为椭圆柱形进行烧结有更好的提取效率，氧化铝提取率可达90%。 3.2.4预脱硅碱石灰焙烧法 将粉煤灰与氢氧化钠溶液混合，在一定温度下使部分二氧化硅与碱反应生成硅酸钠，经过滤得硅酸钠溶液和脱硅灰滤饼。脱硅灰与系统产生的苛化渣（含碳酸钙）、含有碳酸钠的溶液等混配、磨细后在高温下焙烧，生成可溶性铝酸钠和不可溶性硅酸钙。可溶性铝酸钠经溶出、脱硅、碳分，烧结工艺制得冶金级氧化铝。祁光霞等将粉煤灰和氢氧化钠溶液按一定比例预脱硅后，粉煤灰脱硅效率可达30.0%。脱硅粉煤灰按一定比例与碳酸钠混合焙烧，氧化铝提取率可达93.1%。 3.3其他方法 Shemi 等采用气相萃取方法，利用气相乙酰丙酮与粉煤灰中氧化铝反应生成乙酰丙酮铝和水，乙酰丙酮铝可经进一步处理得到冶金级氧化铝。结果表明：在250℃、流量为6 ml/min 的气相乙酰丙酮中萃取可得到17.9%的铝提取率，其中未反应的乙酰丙酮可循环使用。气相法提取粉煤灰中氧化铝是一种比较新颖的方法，研究潜力巨大。总之，目前以湿法冶金工艺对粉煤灰综合利用的方法大体有上述几种。研究的热点主要集中在氧化铝的制备方面，对粉煤灰中硅资源的综合利用及硅化合物的制备研究相对较少，对铁的综合利用几乎没有涉及，产品方向主要为冶金级氧化铝、硫酸铝、硫酸铝铵和聚合氯化铝等常规、普通铝化学品。 4结论与展望 虽然目前国内外对粉煤灰精细化利用的工艺有很多，但是各种工艺在实现工业化应用方面都存在一定的问题，如酸法对设备的耐腐蚀性要求高，煅烧法需高温煅烧，能耗高等，因此应更重视研究和发展新技术。同时实现多种工艺之间的组合利用，设计出一套提取粉煤灰中硅铝及其他微量元素的工艺流程，提高粉煤灰的利用效率，也是今后研究的重点。 参考文献 [1] 朱妍，霍云波．2015年氧化铝市场回顾及展望[J]．中国有色金属，2016(7)：50-51． [2] 北京博思智立信息技术有限公司．2016-2022年中国氧化铝行业分析及投资建议研究报告[M]．博思数据研究中心，2016． [3] 裴新意，赵鹏．粉煤灰低温蒸压煅烧提取氧化铝的试验研究[J]．粉煤灰综合利用，2009，1：3-5．
氧化铝纳米材料+-
沉淀法制备纳米级Al2O3中的团聚控制 学号：姓名： 自从Gleiter等在20世纪80年代中期制得纳米级Al2O3，人们对这一高新材料的认识不断加深并陆续发现它的更多特性。作为一种多功能的超微粒子，纳米Al2O3已广泛应用于结构及功能陶瓷、复合材料、催化剂载体、荧光材料、红外吸收材料等[1]。由于氧化铝陶瓷来源廉价，且具有耐腐蚀、耐高温、高硬度、高强度、抗磨损、抗氧化和绝缘性好等良好特性，在冶金、化工、电子、国防、航天及核工业等高科技领域得到了广泛的应用。制备纳米Al2O3是为进一步制备纳米Al2O3高分子复合材料提供优质原料。如何制备出价格低廉、工艺简单、性能优良的纳米氧化铝粉体一直是国内外研究的热点[2,3]。目前，制备纳米Al2O3粉体主要有固相法、气相法和液相法三大类。固相法操作简单，但生成颗粒粒径难以控制，且分布不均；气相法设备要求严格，操作复杂；液相法成本较低，生产设备和工艺过程简单，生成颗粒纯度高，粒径小且分布均匀，是制备纳米陶瓷粉体最常用的方法[4]。常用的液相法有：溶胶－凝胶法，水热法，微乳液法，沉淀法[5]。本文主要介绍沉淀法制备纳米氧化铝粉体的不同反应体系，并着重介绍了近几年在颗粒细化、减少团聚等研究方面取得的主要进展。 沉淀法就是在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂，得到前驱体沉淀，再经过过滤、洗涤、干燥、煅烧等工艺得到所要的产物。沉淀法因原料成本低，设备及工艺简单，易于工业化，在生产高纯超细氧化铝粉末时有其优势[6]。近年来研究使用的不同反应体系主要有以下三种： （1）铝盐＋碳酸铵体系
a．以硝酸铝为母液，碳酸铵为沉淀剂，其反应方程为： A1(NO3)3+2 (NH4)2CO3+H2O= NH4AlO(OH)HCO3+3NH4NO3+CO2该反应体系在酸性(pH>5)和碱性条件下都可以得到纳米粉体，但在碱性条件下结果较好。两种添加顺序，将A1(NO3)3溶液加(NH4)2CO3溶液或相反，都可以得到碳酸铝胺NH4AlO (OH)HCO3沉淀，在1150℃下煅烧沉淀可得到粒径小于50nm 的粉体[7]。 b．以硫酸铝铵为母液，碳酸氢铵为沉淀剂，其反应方程式为： NH4A1(SO4)2+4NH4HCO3 = NH4AlO (OH)HCO3 +2 (NH4 )2SO4 +3CO2+H2O 这是目前研究最多的反应体系。两种添加顺序也都可以得到沉淀。采用先缓漫滴加碳酸氢铵至稍过量，然后以喷雾混合的方式，可使沉淀过程保持均相，获得平均粒径为30nm 的NH4AlO(OH)HCO3前驱体粉末。喷雾混合方式可使溶液的pH 值迅速上升，有利于晶核形成，而前驱沉淀物的晶核数目越多，产物的粒径就越小[8]。 （2）无机盐+尿素均相沉淀体系 在反应体系中加入尿素.随着温度升高，尿素分解生成沉淀剂 NH4OHCO(NH2)2+3H2O=CO2 +2NH4OH 沉淀剂NH4OH 在溶液中均匀分布，使沉淀均匀缓慢地生成，在沉淀过程中反应容器内一直保持均相。此方法制备的纳米氧化铝具有粒度小、粒径分布窄，制备成本低、工艺简单等优点，但同时由于其沉淀产物主要为氢氧化铝，因此存在较为严重的团聚问题。
纳米氧化铝粉体的制备与应用进展 ＊何克澜,林 健,覃 爽 (同济大学材料科学与工程学院,上海 200092) 摘要:纳米氧化铝粉体在化工、陶瓷等行业拥有广泛的应用前景,不断开发纳米氧化铝材料的新 型制备工艺,对于提高产品质量并不断开拓其应用领域具有重要意义。本文综述了氧化铝纳米 粉体材料的各种制备工艺,并对其近年来最新研究、应用进展进行了阐述和分析。 关键词:纳米氧化铝;制备;应用 中图分类号:T Q 171.6+ 11 文献标识码:A 文章编号:1000-2871(2006)05-0048-05D e v e l o p m e n t o f P r e p a r a t i o n a n dA p p l i c a t i o n o f A l u m i n a N a n o p o w d e r H EK e -l a n ,L I NJ i a n ,Q I NS h u a n g (S c h o o l o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200092,C h i n a ) A b s t r a c t :N o w a d a y s ,a l u m i n an a n o p o w d e r i s c o m m o n l ya n dw i d e l yu s e di nm a n yf i e l d s ,s u c ha s c h e m i c a l i n d u s t r y ,c e r a m i ci n d u s t r y .I t i sv e r yi m p o r t a n t t od e v e l o pn e w t e c h n i q u e so f a l u m i n a n a n o p o w d e r f o r i m p r o v i n g p r o d u c t q u a l i t y a n d e x p a n d i n gt h e i r a p p l i c a t i o n s .T h i s a r t i c l e p r e s e n t e da v a r i e t y o f m e t h o d s f o r p r o d u c i n g a l u m i n a n a n o p o w d e r ,a n de x p o u n d e da n da n a l y z e dr e c e n t r e s e a r c h p r o g r e s s a n d a p p l i c a t i o n s o f a l u m i n a n a n o p o w d e r . K e y w o r d s :a l u m i n a n a n o p o w d e r ;p r e p a r a t i o n ;a p p l i c a t i o n 1 前言 纳米材料是指其一维尺度小于100n m ,且具有常规材料乃至常规微细粉末材料所不具备的许多反常特性的一类材料。纳米氧化铝材料的特殊光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等奇异特性,以及各种纳米粉体材料共有的小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,使其在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等领域有广阔的应用前景。 氧化铝是在地壳中含量非常丰富的一种氧化物。氧化铝有多种晶型,其中α-A l 2O 3属高温稳定晶型,具有较高的熔点和很高的化学稳定性。通常可使用拜尔法和电熔法来生产α-A l 2O 3粉体,此类粉体广泛运用于制备各种氧化铝陶瓷。而具有量子效应的纳米氧化铝粉体还可带来高化学活性、高比表面能、独特光吸收作用等各种优异性能,可广泛应用于冶金、机械、化工等领域 [1,2]。因此研究和开发纳米氧化铝材料的制 备工艺及其应用,具有重要的社会效益和经济价值。 第34卷第5期2006年10月玻璃与搪瓷G L A S S ＆E N A M E L V o l .34N o .5O c t .2006＊收稿日期:2006-03-14