氧化铝-烧结法

烧结法生产氧化铝溶出及副反应研究白鹏翔（神华准能资源综合开发有限公司，内蒙古　鄂尔多斯　０１０３００）摘 要：采用烧结法生产氧化铝，熟料中原硅酸钙含量较高，高压溶出时同铝酸钠溶液发生反应，造成Ａｌ２Ｏ３和Ｎａ２Ｏ进入白泥导致氧化铝、苛性钠溶出率下降，副反应也无法避免。

本文以中铝中州分公司熟料为实验原料，通过对比试验，对烧结法生产氧化铝熟料溶出时间、溶出温度、溶出液液固比及碳酸钠浓度等因素进行了研究，得出烧结法生产氧化铝最佳溶出条件。

关键词：氧化铝；烧结法；副反应；溶出率；铝酸钠中图分类号：ＴＦ８２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１６）２３－００２９－３Research of dissolution and side reaction in alumina sintering productionBAI Peng-xiang（Ｓｈｅｎｈｕａ　Ｚｈｕｎｎｅｎｇ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｅｒｄｏｓ　０１０３００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｃａｌｃｉｕｍ　ｓｉｌｉｃａｔｅ，　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｃａｌｃｉｎｉｎｇ　ａｌｕｍｉｎａ　ｃｌｉｎｋｅｒ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｌａｉｎｓ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ，　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｒｅａｃｔ　ｗｉｔｈ　ｓｏｄｉｕｍ　ａｌｕｍｉｎａｔｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，　Ａｌ２Ｏ３　ａｎｄ　Ｎａ２Ｏ　ｉｎｔｏ　ｗｈｉｔｅ　ｃｌａｙ　ｔｏ　ａｌｕｍｉｎａ，　ｃａｕｓｔｉｃ　ｓｏｄａ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ，　ｔｈｅ　ａｄｖｅｒｓｅ　ｅｖｅｎｔ　ｉｓ　ｕｎａｂｌｅ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｈａｌｃｏ　ｚｈｏｎｇｚｈｏｕ　ｂｒａｎｃｈ　ｃｌｉｎｋｅｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ，　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｔｅｓｔ，　ｆｏｒ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｌｕｍｉｎａ　ｃｌｉｎｋｅｒ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ，　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｌｉｑｕｉｄ　ｌｉｑｕｉｄ　ｓｏｌｉｄ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ，　ｃａｌｃｉｎｉｎｇ　ａｌｕｍｉｎａ　ｂｅｓｔ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Keywords: ａｌｕｍｉｎａ；　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；　ｓｉｄｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ；　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｒａｔｅ；　ｓｏｄｉｕｍ　ａｌｕｍｉｎａｔｅ1 烧结法生产氧化铝溶出概述1.1 国内氧化铝生产现状我国是铝土资源大国，且大部分铝土矿为一水硬铝石型铝土矿，占全国总量的99%以上，铝硅比通常在4~7[1]，不适合拜耳法生产氧化铝，针对一水硬铝石型铝土矿，国内大部分企业普遍采用烧结法。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载氧化铝的生产原理和方法地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容第一章氧化铝的生产原理和方法第一节氧化铝和铝矿烧结法和拜耳法是目前工业生产氧化铝的主要方法。

国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法生产氧化铝，中国结合自己的资源情况，首创了拜耳-烧结混联法，极大地提高了氧化铝的总回收率。

随着生产技术的不断提高，石灰拜耳法、选矿拜耳法等一些新的生产方法不断被应用到生产中来。

一、、氧化铝的特性存在于自然界中的氧化铝称为刚玉（α-Al2O3），是在火山爆发过程中形成的。

它在岩石中呈无色的结晶，也可与其他氧化物杂质（氧化铬和氧化铁等）染（形）成带色的结晶，红色的叫红宝石，蓝色的叫蓝宝石。

工业氧化铝是各种氧化铝水合物经加热分解的脱水产物，按照它们的生成温度可以分为低温氧化铝和高温氧化铝两类。

通常电解炼铝用的氧化铝是α-Al2O3和γ-Al2O3的混合物。

α-Al2O3它属六角晶系，由于有完整坚固的晶格，所以它是所有氧化铝同质异晶体中化学性最稳定的一种，在酸或碱液中不溶解。

γ-Al2O3属于立方晶系，具有很大的分散性，化学性质较为活泼，易与酸或碱溶液作用。

氧化铝的化学纯度成品氧化铝除主要成分是Al2O3外，往往含有少量的SiO2、Fe2O3、Na2O 和H2O等杂质。

氧化铝中残存的结晶水以灼减表示，它也是有害杂质。

因为水与电解质中的AlF3作用而生成HF，造成了氟盐的损失，并且污染了环境。

此外，当灼减高或吸湿后的氧化铝与高温熔融的电解质接触时，则会引起电解质暴溅，危及操作人员的安全。

氧化铝质量的分级根据标准YS/7274-1998分为4个等级，如表1-2所示。

表1-2氧化铝质量等级标准氧化铝的物理性质用于表征氧化铝物理性质的指标有：安息角、α-Al2O3含量、容量、粒度和比表面积以及磨损指数等。

工艺简介1常规拜耳法用苛性碱液直接浸取铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液的氧化铝生产方法。

这种方法流程简单，能耗低，产品质量高，是国际上普遍采用的一种氧化铝生产方法。

目前世界上90%以上的氧化铝是由该法生产的。

由于矿石中的氧化硅在溶出过程中与铝酸钠溶液反应生成铝硅酸钠进入赤泥造成碱和氧化铝的消耗，故该法仅适于含活性氧化硅量较低的铝土矿。

2石灰拜耳法石灰拜耳法是指在拜耳法生产工艺的溶出过程中添加与常规量相比过量石灰的生产方法。

石灰拜耳法生产氧化铝工艺，是针对品位相对较低的矿石，为了使其能采用较简单经济的拜耳法生产，在溶出过程中添加过量石灰，使矿石中的大部分硅以水化石榴石（3CaO·Al2O3·nSiO2·(6-2n)H2O）的形式析出，减少生成含水铝硅酸钠（Na2O·Al2O3·1.7SiO2·2H2O）导致的Na2O损失。

石灰拜耳法生产氧化铝工艺的主要特点是可以大幅度降低化学碱耗。

石灰拜耳法和常规拜耳法的主要区别在于前者的石灰添加量大。

在拜耳法溶出过程中，随着石灰添加量的增加，溶出赤泥Na2O/SiO2迅速下降，达到降低化学碱耗的目的。

但是，随着石灰添加量的增加，溶出赤泥Al2O3/SiO2则呈上升趋势，使Al2O3回收率下降，还会因为赤泥量增大而使赤泥附碱损失较为明显。

3选矿拜耳法选矿拜耳法，对氧化铝工艺而言就是常规的拜耳法。

拜耳法加上选矿二字，因其所用铝土矿是来自选矿提升铝硅比后的选精矿。

选矿拜耳法是针对中国铝土矿A/S比较低的特点，直接采用常规拜耳法生产不经济的现实情况而开发的一项新的氧化铝生产新工艺。

选矿拜耳法是通过选矿的方法将铝土矿中的含铝矿物与含硅矿物有效地分离，从而提高含铝矿物的A/S，使得高A/S的选精矿能够用拜耳法经济地处理。

这种选矿与拜耳法联合生产氧化铝的方法就是选矿拜耳法。

由于选矿尾矿不能得到充分利用，因此选矿拜耳法的Al2O3回收率较低，矿耗较高，其经济性在很大程度上取决于矿耗、矿石和苛性碱的价格。

氧化铝陶瓷的烧结摘要：随着科学技术与制造技术日新月异的发展，氧化铝陶瓷在现代工业中得到了深入的发展和广泛的应用。

本文就氧化铝陶瓷的烧结展开论述。

主要涉及原料颗粒和烧结助剂两方面，以获得性能良好的陶瓷材料，对满足工业生产和社会需求有非常重要的意义。

关键词：氧化铝；原料颗粒；烧结助剂；1 引言在科学技术和物质文明高度发达的现代社会中，人类赖以制成各种工业产品的材料实在千差万别，但总体包括起来，无非金属、有机物及陶瓷三大类[1]。

氧化铝陶瓷是目前世界上生产量最大、应用面最广的陶瓷材料之一，具有机械强度高、电阻率高、电绝缘性好、硬度和熔点高、抗腐蚀性好、化学稳定性优良等性能，而且在一定条件下具有良好的光学性和离子导电性。

基于Al2O3陶瓷的一系列优良性能，其广泛应用于机械、电子电力、化工、医学、建筑以及其它的高科技领域[2]。

在氧化铝陶瓷的生产过程中, 无论是原料制备、成型、烧结还是冷加工, 每个环节都是不容忽视的。

目前氧化铝陶瓷制备主要采用烧结工艺[3]，坯体烧结后，制品的显微结构及其内在性能发生了根本的改变,很难通过其它办法进行补救。

因此，深入研究氧化铝陶瓷的烧结技术及影响因素，合理选择理想的烧结制度确保产品的性能、分析烧结机理、研究添加剂工作机理等对氧化铝陶瓷生产极有帮助，为氧化铝陶瓷的更广泛应用提供理论依据，为服务生产和社会需要非常重要。

2 氧化铝陶瓷简介Al2O3是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一，具有一系列优良的性能[4]。

Al2O3陶瓷通常以配料或瓷体中的Al2O3的含量来分类，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1μm~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Al2O3按含量不同分为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。

生产氧化铝的方法
1.工业氧化铝法：采用铝酸盐为原料，经过酸碱处理、水解、沉淀、过滤、干燥等工艺步骤，得到氧化铝。

2. 溶胶-凝胶法：将铝盐和氢氧化物或碳酸盐混合后，通过物理或化学方法使其形成胶体溶液，再经过凝胶、干燥、烧结等步骤，得到氧化铝。

3. 氧化铝的电解法：将氧化铝溶解在高温的熔盐中，通过电解
的方式将氧化铝还原成金属铝和氧气，同时也会产生一定量的氧化铝。

4. 气相沉积法：将铝原料在高温、高压的气氛中加热，使其蒸
发并与氧气反应生成氧化铝颗粒，随后通过沉积在基材上的方式得到氧化铝。

以上就是生产氧化铝的主要方法，每种方法都有其特点和适用范围，可以根据不同的需求选择合适的方法进行生产。

- 1 -。

氧化铝陶瓷的低温烧结技术氧化铝陶瓷是一种以Ａｌ２Ｏ３为主要原料，以刚玉（α—Ａｌ２Ｏ３）为主晶相的陶瓷材料。

因其具有机械强度高、硬度大、高频介电损耗小、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能，以及原料来源广、价格相对便宜、加工制造技术较为成熟等优势，氧化铝陶瓷已被广泛应用于电子、电器、机械、化工、纺织、汽车、冶金和航空航天等行业，成为目前世界上用量最大的氧化物陶瓷材料。

然而，由于氧化铝熔点高达２０５０℃，导致氧化铝陶瓷的烧结温度普遍较高（参见表一中标准烧结温度），从而使得氧化铝陶瓷的制造需要使用高温发热体或高质量的燃料以及高级耐火材料作窑炉和窑具，这在一定程度上限制了它的生产和更广泛的应用。

因此，降低氧化铝陶瓷的烧结温度，降低能耗，缩短烧成周期，减少窑炉和窑具损耗，从而降低生产成本，一直是企业所关心和急需解决的重要课题。

目前，对氧化铝陶瓷低温烧结技术的研究工作已很广泛和深入，从７５瓷到９９瓷都有系统的研究，业已取得显著成效。

表一是已实现的各类氧化铝陶瓷低温烧结情况。

表中低温烧结氧化铝陶瓷的各项机电性能均达到了相应瓷种的国家标准，甚至中铝瓷在某些技术标准上超过高铝瓷的国标，如中科院上海硅酸盐研究所研制的１３６０℃烧成的８５瓷，其抗弯强度超过９９％Ａｌ２Ｏ３陶瓷的国标，各项电性能都优于９５％Ａｌ２Ｏ３瓷的国标；Ａｌ２Ｏ３含量分别为９０％和９５％的低温烧结陶瓷，其机电性能都优于９５瓷及９９瓷的国标。

纵观当前各种氧化铝瓷的低温烧结技术，归纳起来，主要是从原料加工、配方设计和烧成工艺等三方面来采取措施，下面分别加以概述。

一、通过提高Ａｌ２Ｏ３粉体的细度与活性降低瓷体烧结温度。

与块状物相比，粉体具有很大的比表面积，这是外界对粉体做功的结果。

利用机械作用或化学作用来制备粉体时所消耗的机械能或化学能，部分将作为表面能而贮存在粉体中，此外，在粉体的制备过程中，又会引起粉粒表面及其内部出现各种晶格缺陷，使晶格活化。

氧化铝生产简答总结氧化铝生产简答总结一、简答1.氧化铝的生产方法有哪几种？为什么目前工业上几乎全部是采用碱法生产氧化铝的？生产方法：碱法、酸法、酸碱联合法、热法原因：碱法有拜耳法、烧结法、拜耳烧结联合法等流程。

拜耳法流程简单，能耗低，产品质量好，成本低。

酸法适合处理高硅低铁铝矿，需要昂贵的耐酸设备，酸的回收比较困难，从铝盐溶液中除铁也很困难。

同理，酸碱法需要的设备要求很高。

热法用的设备是电炉或者高炉，从经济成本看，不合适。

故，目前工业上几乎采用碱法生产氧化铝。

2.烧结法中碳酸钠的作用？（1）.Ca(OH)2还会使溶出赤泥产生膨胀和粘结,Ca(OH)2对生产的影响及其二次反应造成的Al2O3损失不能忽视,流程中必须有一定浓度的NaCO存在。

（2）另外提高碳酸钠可以抑止赤泥膨胀,改善赤泥的沉降性能,使分离易于操作。

但碳酸钠不能太高,否则会影响粗液的脱硅效果。

（3）适当地提高Na2CO3浓度(25～30g/l),控制较低的溶出温度,在使脱硅反应不易进行的前提下,就可以获得在不明显增大Na2O二次反应损失的前提下,能够较大幅度地减少Al2O3二次反应损失的积累效果。

（4）碳酸钠是引起溶出液中二氧化硅浓度升高的主要原因。

随着调整液中碳酸钠浓度的升高,溶出液中二氧化硅浓度升高,溶出液的A/S降低,熟料氧化铝的溶出率升高;3.拜耳法种分的影响因素？（1）分解原液浓度和分子比的影响原液浓度高，过饱和度低，不利于结晶长大和附聚，产品强度小；分解原液分子比降低，分解速度、分解率和分解槽单位产能均显著提高。

（2）温度制度的影响合理的降温制度能提高分解率（3）晶种数量和质量的影响（4）搅拌速度的影响搅拌速度较低的时候对分解影响不大，搅拌速度过高，会产生很多细粒子；需要合理的搅拌速度（5）分解时间与母液分子比的影响当其他条件相同时，随着分解时间延长，分解率提高，母液分子比增加。

(6)杂质的影响过量的含硫杂质会使分解率降低；氟、钒、磷等杂质对分解产物的粒度有影响。

2018年10月第43卷第5期耐火与石灰两步法烧结亚微米晶粒尺寸的氧化铝摘要:验证了两步烧结法的适用性对于抑制亚微米氧化铝在最后阶段的晶粒长大中的作用。

为了降低孔隙率,且不出现显著的晶粒长大,第一步加热的时间应该较短,在1400~1450℃相对较高的温度下进行;第二步在大约1150℃左右的温度下促进样品的致密化,并且限制晶粒生长。

使用两步法烧结制备的细晶氧化铝的相对密度为98.8%,晶粒尺寸为0.9μm。

采用标准烧结工艺,陶瓷的相对密度相同,但晶粒尺寸为1.6μm。

关键词:亚微米晶粒;氧化铝;两步烧结法中图分类号:TQ175.712文献标识码:A文章编号:1673-7792(2018)05-0055-031前言据报道,细晶氧化铝(晶粒尺寸在300nm~1μm 之间)具有高硬度、高机械强度以及良好的耐磨性,可以应用于切割刀具。

氧化铝能透过红外线,若烧结密度高(残余孔隙率<0.1%),也能透过可见光。

因此,它可以用作高压钠包膜的材料,或金属卤化物放电灯,以及高弹道防护的透明装甲。

通过进一步减小晶粒尺寸和完全消除残余孔隙率,可以显著提高可见光的线性透过率。

因此,有助于完全消除残余孔隙且同时保持超细晶粒显微结构的工艺,具有重要的商业意义。

Chen等人报道了两步法烧结工艺,成功地应用于不经过最后阶段晶粒长大的纳米级钇粉的致密化。

他们假设,在一个叫做“动力学窗口”的温度区间内,致密化已经开始运作,而晶界运动还没有被激活。

该温度区域中的烧结导致在没有最终阶段晶粒生长的情况下消除残余孔隙。

此方法已成功应用于镍铜锌铁氧体、钛酸钡、氧化锆、纳米碳化硅粉末的液相烧结。

然而,对于氧化铝的两步烧结的应用存在问题,因为氧化铝中致密化激活能实际上高于晶粒生长的活化能。

如果为真,则不存在可以实现氧化铝的致密化却不发生晶粒生长的温度区间。

本文报道了两步烧结法在纳米氧化铝粉体致密化中的成功应用。

利用初始粒度10nm的氧化铝粉末制备了粒度为70nm且理论密度(相对密度)为95%的氧化铝。

萍乡75氧化铝烧结温度和时间烧结是一种常用的制备陶瓷材料的方法，也是制备氧化铝的重要工艺过程之一。

烧结温度和时间是烧结过程中的两个关键参数，对最终产品的性能和质量有着重要影响。

本文将以萍乡75氧化铝为研究对象，探讨烧结温度和时间对其性能的影响。

烧结温度是烧结过程中最重要的参数之一。

烧结温度过低会导致烧结不完全，颗粒之间的结合力不够强，最终产生的氧化铝材料具有较低的密度和强度。

而烧结温度过高，则会使颗粒过度烧结，晶粒长大，导致材料的孔隙率增加，密度降低。

因此，烧结温度的选择需要综合考虑材料的性质和烧结设备的性能。

对于萍乡75氧化铝而言，适宜的烧结温度一般在1300℃至1600℃之间。

在这个温度范围内，氧化铝颗粒之间的结合力能够得到有效增强，烧结效果良好。

然而，具体的烧结温度还需要根据氧化铝的晶相组成和性能要求来确定。

例如，如果需要制备高纯度的氧化铝材料，烧结温度一般会选择在较高的范围内，以确保材料的致密性和纯度。

烧结时间也是影响烧结效果的重要参数之一。

烧结时间过短会导致烧结不充分，颗粒之间的结合力不够强，而烧结时间过长则会导致能耗增加，不经济。

因此，烧结时间的选择需要综合考虑材料的性质和烧结设备的性能。

对于萍乡75氧化铝而言，一般的烧结时间在2至4小时左右。

在这个时间范围内，氧化铝颗粒能够得到充分烧结，晶粒之间的结合力得到增强。

然而，具体的烧结时间还需要根据氧化铝的晶相组成和性能要求来确定。

如果需要制备具有特殊性能的氧化铝材料，例如高强度、高导热性等，可以适当延长烧结时间，以进一步改善材料的性能。

除了烧结温度和时间外，烧结过程中还有一些其他的影响因素需要考虑。

例如，烧结气氛、烧结速率、烧结压力等都会对最终产品的性能产生影响。

因此，在进行烧结实验或工业生产时，需要综合考虑这些因素，并进行合理的控制和调节。

萍乡75氧化铝的烧结温度和时间是影响最终产品性能的重要参数。

在制备过程中，需要根据材料的性质和要求，选择适宜的烧结温度和时间，以获得理想的烧结效果和材料性能。