從“高純鋁”到“高純氧化鋁”，直接水解法還能繼續優化！

從“高純鋁”到“高純氧化鋁”，直接水解法還能繼續優化！

高純氧化鋁一般來說是指純度達到99.99%（4N）以上的氧化鋁，具有良好的燒結性能以及普通氧化鋁粉無法比擬的光透率、電磁穩定性、熱穩定性和機械性能，是一種重要的光電功能材料。正因此，高純氧化鋁不僅產品系列化程度和延伸空間大，與其他高新技術產業的關聯度更大，被譽為21世紀以來新材料產業中產量大、產值最高、用途最廣的尖端材料之一，前景被極為看好。但是甘蔗沒有兩頭甜，目前制備高純氧化鋁的常見技術，如改良拜耳法、無機鋁鹽熱分解法、水熱合成法等都不同程度地存在著成本高、工藝過程復雜、污染環境的缺點。

CAC2023展上，上交賽孚爾（包頭）新材料有限公司展示了采用高純鋁水解法制備的高純氧化鋁系列產品性能達到了國際先進水平，并且在綠色環保方面取得重大成就。經營部主管魏強先生不僅向小編講述介紹了開發該項技術過程中的細節故事，并且也還透露了公司雄心勃勃的規劃愿景。

簡單說，賽孚爾采用的高純鋁水解法是在高純鋁提純技術的基礎上，對直接水解法綠色氧化鋁制備技術進行了優化。

原料——采用6N級高純鋁提升產品性能

魏主管表示：“高純鋁水解法制備高純氧化鋁對于原材料高純鋁的純度要求極高，所以首先，我們制備在高純氧化鋁時，在原料端進行嚴格把控，采用了本單位生產的6N級超高純鋁錠作為原材料。據我所知，目前國內只有極少數廠家夠生產純度達99.999%（5N級）的高純鋁，在國際市場上，能成產5N（99.9993%）以上高純鋁產品的也僅有德國海德魯鋁業、美國鋁業、俄羅斯鋁業、日本昭和鋁業和住友化學等國際著名企業。本單位運用定向凝固法生產的6N超高純鋁錠彌補了國內該項技術空白，在國際上也處于領先地位。以該6N級超高純鋁錠為原材料，我們自主研發了性能可對標日本住友化學的4N5、5N5的高純氧化鋁，實現了國產自主替代。可用于制作人造寶石、分析試劑以及納米級催化劑和載體等。”

高純鋁水解法制備高純氧化鋁

Ps：定向凝固法是通過強制冷卻或加熱的方法，在凝固金屬樣未凝固熔體中建立起沿特定方向的溫度梯度，使熔體在氣壁上形核后沿著與熱流相反的方向，按要求的結晶取向進行凝固，排除雜質元素的技術。高純鋁的生產過程主要是利用電磁攪拌技術，對處于固液臨界狀態的液相進行強制性的攪拌以降低臨界狀態液相中溶質富集層的厚度，有利于溶質的擴散，提高提純的效率，使晶體不斷生長，然后得到高純鋁。

定向凝固法生產高純鋁裝置示意圖（左）

提純后直徑80mm高純鋁錠距底部不同距離處斷面圖（右）

工藝優化——實現更高產能

高純鋁水解法制備高純氧化鋁是利用活性較高的金屬鋁與水反應生成氫氧化鋁，產物經過干燥、高溫煅燒后制得高純氧化鋁的一種方法。通常來說，水解反應得以發生的原因在于物質具有較高的化學活性，然而單質鋁與水很難發生水解反應，所以該方法最關鍵的技術就是需對單質鋁進行活化，使其形成具有較高的化學活性及表面能的非平衡態晶體或準晶相，進而與去離子水發生水解反應。

高純鋁水解制備高純氧化鋁化學方程式

魏主管介紹，過去高純氧化鋁在水解環節產生的廢水無法再利用，而現在，該工序經賽孚爾優化后脫水廢液回用率達到了100%，從鋁到氧化鋁的一次轉化率也由此提升了20%。而在氧化鋁前驅體的脫水過程中，賽孚爾實現了由“濾布過濾”到“自體過濾”的轉化，使脫水過程的物料損失率由原來的5%降低到了1%以內。焙燒時的耗電量比過去也減少了7.7%，用水量減少了15%。從整個生產過程來看，優化后的工藝做到了節能環保的同時，原料利用率也大幅提高。目前，賽孚爾已在包頭形成800噸的年產能，在年底，預計將實現年產能1800噸的目標。

粉體圈Corange