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氧化鋁作為一種化工原料，應(yīng)用十分廣泛。一般來說，構(gòu)成材料粒子的形態(tài)不同，則性質(zhì)不同，應(yīng)用也不同。球形氧化鋁粉體具有形貌規(guī)則、粒度均勻、表面光滑和顆粒磨損小等優(yōu)點，在催化劑及其載體、表面防護(hù)涂層和陶瓷添加劑等領(lǐng)域已成為不可或缺的材料。
不同的含鋁原料決定了球形氧化鋁粉體不同的制備方法，并最終決定了球形氧化鋁粉體的產(chǎn)品特點及生產(chǎn)成本等。下文一起來看看不同鋁源制備氧化鋁粉體的工藝路線特點：
1、金屬鋁→球形氧化鋁粉
以金屬鋁為原料時，常選用鋁粉或鋁屑并采用液相沉淀法和等離子體法制備球形氧化鋁粉體。
↑↑以金屬鋁為原料的制備路線流程圖
以金屬鋁為原料時，液相沉淀法（路線①）操作條件溫和但操作步驟較多，產(chǎn)物球化率不高，純度低，且在試驗過程中會產(chǎn)生大量的廢水，工業(yè)化可行性小。
等離子體法已成功應(yīng)用于各種金屬及金屬氧化物材料的球化，等離子體流中的高溫和高焓幾乎可以融化甚至氣化耐高溫材料，而高淬火速率又有利于均勻成核，使得形成的顆粒球化率更高。等離子體法淬火速率高、球化率高，但也有著設(shè)備價格較高和系統(tǒng)復(fù)雜的不足。
2、鋁鹽們→球形氧化鋁粉
常見鋁鹽有硝酸鋁、氯化鋁和硫酸鋁，以硝酸鋁為原料制備球形氧化鋁粉體時，常用均相沉淀法（路線①）和噴霧熱解法。以氯化鋁為原料制備球形氧化鋁粉體時，制備方法常采用液相沉淀法。以硫酸鋁為原料制備球形氧化鋁粉體時，常用液相沉淀法。經(jīng)過大量的試驗，發(fā)現(xiàn)硫酸鋁有著其他鋁鹽所不具有的能力，含有硫酸根離子的鋁鹽溶液老化后會生成由球形顆粒組成的“單分散”溶膠。
↑↑以鋁鹽為原料的制備路線流程圖
以鋁鹽為原料制備球形氧化鋁粉體時，操作方法簡單，所獲產(chǎn)物球化率高、雜質(zhì)較少，但原料價格相對較貴，部分鋁鹽制得的氧化鋁經(jīng)過煅燒后產(chǎn)生的氣體污染性強，這些缺點使得其大規(guī)模工業(yè)化使用受到一定的阻礙。
3、醇鋁→球形氧化鋁粉
以醇鋁為原料時，水解法是最常用的方法。以異丙醇鋁為例，異丙醇鋁水解可直接生成氧化鋁的水合物，經(jīng)過煅燒可獲得徑粒較小的球形氧化鋁粉，水解產(chǎn)出的異丙醇可循環(huán)使用。
↑↑醇鋁為原料的制備路線流程圖
以醇鋁為原材料時，試驗條件溫和，不容易引入新的雜質(zhì)，所獲產(chǎn)品純度高，但醇鋁價格高，生產(chǎn)成本較大，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的有機溶劑會對環(huán)境造成一定的污染。
4、不規(guī)則氧化鋁→球形氧化鋁粉
無規(guī)則氧化鋁泛指顆粒形貌不規(guī)則的氧化鋁，既包括無水氧化鋁也包括水合氧化鋁，以無規(guī)則氧化鋁為原料時常采用等離子體法和噴霧干燥法。常用的等離子體法主要有兩種:直流電弧等離子體法和射頻等離子法體。其中，直流電弧等離子體法具有高球化率和高產(chǎn)率的優(yōu)點，但通過高溫將反應(yīng)物等離子化時，電極易熔化，產(chǎn)物易被污染，純度達(dá)不到要求。射頻等離子體法不具有電極，產(chǎn)物純度較高，但有著能耗大的缺點。
直接采用氧化鋁用作原料時，一般不需要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)僅需要物理變化就可以獲得球形氧化鋁顆粒。其本質(zhì)是在短時間內(nèi)利用高溫實現(xiàn)相變，同時利用表面張力的作用使顆粒球化。當(dāng)使用無規(guī)則氧化鋁作為原料時，產(chǎn)物具有產(chǎn)率高、形貌規(guī)則和低污染的優(yōu)點。能獲得具有低團(tuán)聚和高分散性能的球形粉末，但是其裝置要求高、設(shè)備價格高、能耗高。
↑↑以無定形氧化鋁為原料的制備路線流程圖
以無規(guī)則氧化鋁為原料時，反應(yīng)原料充足、成本低、可量產(chǎn)，故無規(guī)則氧化鋁是工業(yè)化大批量生產(chǎn)的最佳原料。采用等離子體法時，產(chǎn)物球化率高、污染小，但產(chǎn)物的粒度和分散性與球化設(shè)備有關(guān)，且工藝條件苛刻需要在高溫高壓下進(jìn)行，未來應(yīng)該著重解決能量消耗高的問題。
