氫氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)方法 堿法生產(chǎn) 

  堿法的基本原理是使礦石中的氧化鋁與堿在一定條件下生成 鋁酸鈉 ，進(jìn)入溶液而與二氧化硅和氧化鐵等雜質(zhì)分離，然后再使純凈的鋁酸鈉溶液分解析出氫氧化鋁。 

  堿法生產(chǎn)氧化鋁又可分為拜爾法、燒結(jié)法、聯(lián)合法。   拜爾法是直接以苛性鈉溶液處理鋁土礦，使礦石中氧化鋁生成鋁酸鈉，而礦石中的二氧化硅則成為不溶性殘?jiān)?nbsp;-- 赤泥，與鋁酸鈉溶液分離，將凈化后的鋁酸鈉溶液進(jìn)行攪拌分解，再經(jīng)過濾分離得到氫氧化鋁，經(jīng)洗滌后焙燒成氧化鋁，分離所得的大量苛性堿溶液稱為母液，母液經(jīng)蒸發(fā)再用于處理下一批礦石。 

  燒結(jié)法是將礦石、堿粉、石灰石混合配料，先進(jìn)行高溫?zé)�結(jié)，使礦石中氧化鋁生成固體鋁酸鈉，三氧化二鐵生成可以水解的鐵酸鈉，而二氧化硅與氧化鈣生成不溶性的原硅酸鈣 �� ２ＣａＯ．ＳｉＯ２，再用稀堿液溶出燒結(jié)塊 -- 熟料，使鋁酸鈉進(jìn)入溶液與赤泥分離。 

  含有部分二氧化硅的溶液經(jīng)脫硅后得到鋁酸鈉溶液精制液 , 通入二氧化碳?xì)怏w使之分解得到氫氧化鋁及母液。母液經(jīng)蒸發(fā)后補(bǔ)充適當(dāng)?shù)膲A粉與下批礦石及石灰配料燒結(jié)。洗滌后的氫氧化鋁經(jīng)焙燒得到氧化鋁。 

  一般來說，拜爾法具有流程簡(jiǎn)單，投資較少，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。但處理低品位礦石時(shí)其優(yōu)越性較差，而且還要消耗價(jià)格昂貴的苛性堿。 

  燒結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是可以處理品位較低礦石，而且只消耗價(jià)格便宜的 碳酸鈉 ，與拜爾法相比，在同樣的條件下 �� 處理低品位礦時(shí) ，燒結(jié)法的堿耗較低，氧化鋁總回收率較高，但流程復(fù)雜，投資較大，產(chǎn)品氧化鋁質(zhì)量較差，成本較高。 

  因此含硅很低的優(yōu)質(zhì)鋁土礦就采用拜爾法，含硅高，鋁硅比較低的鋁礦石，一般采用燒結(jié)法。 

  為了充分利用礦產(chǎn)資源，綜合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，以提高氧化鋁總回收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，將兩種方法聯(lián)合起來使用，這樣就產(chǎn)生了聯(lián)合法。聯(lián)合法又分為串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)法。 并聯(lián)法是用拜爾法處理高品位礦，燒結(jié)法處理低品位礦；串聯(lián)法中燒結(jié)法只處理拜爾法赤泥；將拜爾法赤泥同時(shí)配一些低品位礦石可改善大窯的操作，這種將串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)合起來的方法叫做混聯(lián)法。 

  氫氧化鋁（ Aluminium hydroxide ）， 化學(xué)式 Al(OH)3 ，是鋁的氫氧化物。是一種堿，由于又顯一定的酸性，所以又可稱之為鋁酸（ H3AlO3 ），但實(shí)際與堿反應(yīng)時(shí)生成的是 偏鋁酸 鹽，因此通常在把它視作一水合偏鋁酸（ HAlO2·H2O ）。按用途分為工業(yè)級(jí)和醫(yī)藥級(jí)兩種。 

  氫氧化鋁是用量最大和應(yīng)用最廣的無機(jī)阻燃添加劑。氫氧化鋁作為阻燃劑不僅能阻燃，而且可以防止發(fā)煙、不產(chǎn)生滴下物、不產(chǎn)生有毒氣體，因此，獲得較廣泛的應(yīng)用，使用量也在逐年增加。使用范圍：熱固性塑料、熱塑性塑料、合成橡膠、涂料及建材等行業(yè)。 

目前人工合成的紅藍(lán)寶石可以和天然寶石比美，甚至某些光學(xué)性能超過天然寶石，而制取它們的原料就是氧化鋁，你可以把你的氫氧化鋁制成氧化鋁粉末，再加入著色激，融化結(jié)晶得到想要的寶石，硬度為 9 。

一、 氫氧化鋁的生產(chǎn)工藝 

世界上很多國(guó)家都普遍采用Bager法，工藝流程示意圖如圖4-2所示： 

該工藝成本低，但主要缺點(diǎn)是礦石中有機(jī)雜質(zhì)不能除掉，影響產(chǎn)品的白度，一般白度<90%，不能直接制得阻燃用的高白度的氫氧化鋁。 

我國(guó)山東鋁廠和前蘇聯(lián)是采用燒結(jié)法工藝，其流程示意圖如圖4-3所示： 

二、 氫氧化鋁的性質(zhì) 

水合氧化鋁并不是真正的水合物，而是一種結(jié)晶的氫氧化鋁【Al（OH）3】,鋁和氫氧根之間的鍵是離子鍵，而且所有氫氧根基本上都是等價(jià)的 1， 化學(xué)組成 

Al（OH）3（%）    99.85 

SiO2（%）      0.01-0.04 

Fe2O3（%）      0.01 

TiO2（%）      0.001 

Na2O（%）      0.2-0.3 

2， 物理性質(zhì) 

平均粒徑（μm）    250-1 

堆比重（輕裝）     1.1-0.25   

（重裝）     1.4-0.45 

真比重         2.42 

莫氏硬度           3.0 

折光率            1.57 

灼燒失重           34

白度               86-95 

工業(yè)級(jí)產(chǎn)品的顆粒大小范圍可以從250μm的粗粒級(jí)到平均粒徑小于1μm的細(xì)顆粒劑。產(chǎn)品的表面積和稀有率都很低。 3， 熱性質(zhì) 

氫氧化鋁的阻燃作用來源于其三分子結(jié)晶水分解吸熱原理。

2Al（OH）3→Al2O3+3H2O 

每克氫氧化鋁大約吸熱1.88kj。氫氧化鋁受熱脫水和相變非常復(fù)雜，根據(jù)差熱曲線上三個(gè)吸熱峰，表明其結(jié)晶水的失去是分三個(gè)階段進(jìn)行的。第一個(gè)吸熱峰在230℃左右，相當(dāng)于α-三水氧化鋁部分轉(zhuǎn)化為α-氧化鋁一水合物的轉(zhuǎn)化熱。 

Al（OH）3→AlOOH+H20 

第二個(gè)吸熱峰在300℃左右，它相當(dāng)于α-氧化鋁三水化合物分解轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閤-氧化鋁，第三個(gè)吸熱峰值是500℃處的寬吸熱峰，表示單水合物分解轉(zhuǎn)化為γ-氧化鋁： 

2ALOOH→Al2O3+H2O 

4， 阻燃性和消煙性 

已經(jīng)正式，氫氧化鋁使高聚物阻燃的主要機(jī)理是它的吸熱脫水作用。在熱分解區(qū)，通過一個(gè)吸熱裂解反應(yīng)產(chǎn)生一些揮發(fā)性聚合物碎片，這些碎片擴(kuò)散到燃燒區(qū)和氧發(fā)生放熱反應(yīng)。氫氧化鋁脫水吸收一部分燃燒熱，使它傳遞到凝固相，組織了高聚物的熱分解，也降低了燃燒速率。氫氧化鋁能阻燃的次要因素是它受熱分解放出水蒸氣稀釋了可燃性氣體，以及水參加了凝聚想的反應(yīng)，但在有些情況下，這可能是阻燃的主要因素。已經(jīng)證明，在氫氧化物填充的環(huán)氧樹脂燃燒過程中，不村子捕捉自由基的作用。  

在氫氧化鋁填充的塑料中，它除了能起到阻燃作用外，還可以一直煙的生成，這是由于在固相中，它促進(jìn)了碳化過程，取代了煙灰形成的緣故。一般來說，這個(gè)體系的消煙作用大概也是和氫氧化鈉在燃燒過程中所發(fā)生的脫水吸熱直接有關(guān)，。因?yàn)樵谀�聚相中，熱的消散�?huì)減少熱解而有利于交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生。  

三、 氫氧化鋁的應(yīng)用 

氫氧化鋁無毒，不含鹵素，不產(chǎn)生腐蝕性產(chǎn)物，價(jià)格低廉，這些都是它的優(yōu)點(diǎn)，但是它在應(yīng)用上卻受到兩方面的限制。其一，像其他填料一樣，它不起增強(qiáng)作用。其二，在250℃以上便開始脫水，因此不適應(yīng)與加工溫度超過200℃的塑料制品。在熱塑性塑料中加入氫氧化鋁后機(jī)械強(qiáng)度，尤其是抗沖強(qiáng)度會(huì)引起下降，盡管使用偶聯(lián)劑來努力提高強(qiáng)度，但是仍無顯著的增強(qiáng)，因此氫氧化鋁95%以上是用于熱固性塑料之中。