高纯氧化铝具有普通氧化铝所不具备的优越的光、热、磁以及机械性能，从而作为新材料广泛用于高新技术行业，市场需求量也在逐渐增加。高纯氧化铝的物理化学性质会因杂质元素的存在受到严重影响，那么，不同制备条件和制备方法制备出的高纯氧化铝，它们是怎样提高纯度的呢？

高纯氧化铝的应用

下面从改良拜尔法、无机铝盐热分解法和有机醇铝盐水解法这几个工艺出发进行简要介绍。

改良拜耳法

拜耳法是以前制备氧化铝的主流方法，改良拜耳法是在传统拜耳法的基础上，通过数次的脱硅、脱铁、分解等工序制备出高纯氧化铝，制备流程如下：

铝酸钠溶液→脱硅→除铁→水解→高纯度氢氧化铝→高温煅烧→研磨→高纯度氧化铝

此工艺的主要杂质来源于纯度不足的铝酸钠溶液，因此能否控制铝酸钠的纯度是改良拜耳法的关键步骤之一。

为此，可以在铝酸钠溶液中添加净化剂，使净化剂与铝酸钠溶液中的杂质形成化合物，再进行脱离。如将钡盐作为脱杂净化剂对铝酸钠溶液进行深度净化，从而将硅离子、铁离子、磷离子、钛离子和钒离子及其它有机物杂质从铝酸钠溶液中去除。为了使钡离子能够从铝酸钠溶液中脱离，在对铝酸钠溶液进行纯化的过程中加入生石灰和脱硅剂，之后通过草酸将带入的钙离子进行脱除。

脱钠是改良拜耳法的另一个关键步骤。比较有效的将钠离子去除的方法有两种，第一种是将脱钠剂在氢氧化铝水热转相过程中进行添加，另一种是将矿化剂在氢氧化铝进行焙烧时加入。

无机铝盐热分解法

1.硫酸铝铵热分解法

硫酸铝铵热分解法目前已经实现了工业化的大生产，由此可见，硫酸铝铵热分解法的制备方法具有制备简单的特点。其工艺流程图如下：

 

硫酸铝铵热解法的工艺流程图

该工艺的重点是通过控制物料配比、pH 值、反应温度等条件得到纯净的硫酸铝铵，然后对所得的硫酸铝铵进行多次重结晶，重结晶的目的是去除氧化铝晶体中的 K、Na、Ca、Si、Fe等杂质。

在重结晶前可以对硫酸铝铵溶液中的杂质元素通过络合和吸附的方法去除。

络合主要是依靠络合剂和杂质金属离子络合形成稳定的螯合物停留在液体中，然后将结晶体和液体分离达到除杂目的，常用的络合剂有EDTA，壳聚糖等金属离子络合剂。

吸附则是利用吸附剂具有孔道和空腔体系的特点来吸附金属阳离子，从而达到除杂目的，一般的吸附剂有分子筛、活性炭等。

2.碳酸铝铵热分解法

碳酸铝铵热分解法是在硫酸铝铵热分解法的基础上进行的工艺改进，制备过程是：首先将硫酸铝铵制备出来，再将硫酸铝铵与碳酸氢铵进行反应获得碱式碳酸铝铵，之后再对其进行老化、沉降、过滤、烘干、研磨、高温分解等工艺，得到高纯度的氧化铝。

碳酸铝铵热分解法的工艺流程图

由于碳酸铝铵热分解法是在硫酸铝铵热分解法的基础上进行的工艺改进，因而在纯化除杂方面可以借鉴一下硫酸铝铵热解法中的一些工艺，然后将硫酸铝和碳酸氢铵预处理，得到精制的原材料，这为后续的提纯减小了压力。

碳酸铝铵热分解法工艺的关键是对于合成碳酸铝铵的条件进行控制，碳酸氢铵与硫酸铝铵物质的量比值在10到15之间，是对合成碳酸铝铵进行控制的最佳条件。如果条件控制不当就会使杂质混入，使二次粒子产生，同时会对制备出的产品和利用产品烧制而成的制品质量和性能造成影响。

醇铝盐水解法

醇铝盐水解法是利用单质铝和有机醇的反应得到醇铝，之后对醇铝进行纯度提取、水解、老化、干燥、焙烧等工序操作，最后制备出高纯度的氧化铝。

要想得到高纯氧化铝，最重要的是醇铝的深度除杂。一般的除杂纯化方法很多，例如：减压蒸馏法、结晶法、萃取法等。

减压蒸馏法是利用了金属醇盐沸点在加热条件下很容易分解的特点从而来实现纯化醇盐，因操作简单，耗时少，见效快，所以在工业生产中得到了广泛的应用。

结晶法是将醇盐溶解在某种有机溶剂中，然后根据醇盐在不同温度条件下的有机溶剂中的溶解度不同，最后通过降温使金属醇盐结晶出来。这种方法相对于减压蒸馏来说有能耗低，设备体积小，造价不高，但是由于非常耗时，所以很难在工业生产中推广。

萃取法的主要原理是将金属醇盐溶解在有机溶剂中，使得不溶性物质沉降到反应器底部进而得到比较纯净的物质从而来实现醇盐和杂质分离的，这种方法主要可以弥补异辛醇铝等醇盐不能被减压蒸馏的特点，由于该方法同样耗时因而也不能在工业生产中批量生产。

减压蒸馏反应釜

以上的三种方法在一定程度上能为纯化醇铝起到初步除杂的目的，但是要获得高纯氧化铝，就必须对微量的杂质元素也能有很好的除去效果。

（1）螯合-蒸馏法

螯合-蒸馏法是在铝、异丙醇的反应体系中加入一种螯合剂，这种螯合剂（氧-氧配位的酚酞等）会快速和铁等杂质螯合形成比异丙醇铝沸点高的而且不容易挥发的化合物，反应体系中的物质有了这种特点，那么就可以利用减压蒸馏的方法使异丙醇铝和铁等杂质元素很好的分离，从而得到高纯的异丙醇铝。该方法的优点是可以对铁杂质进行深度的去除，而且工艺操作简单、便捷，所需人力、物力少，更易于规模化生产。

（2）萃取-络合法

萃取-络合法可以制备出高纯的异丙醇铝，该方法是将某种萃取剂加入到粗制的异丙醇铝中，充分搅拌后静置一段时间得到萃取清液，再取一定量的萃取清液和适量的络合剂( DCTA) 在超声作用下混合分散10 min后经过磁力加热搅拌器加热到60 ℃ 搅拌15 min，最后经过一段时间的静置沉降得到高纯异丙醇铝净化液，接下来只需将萃取剂蒸出就可以得到高纯的异丙醇铝了。

（3）络合-结晶法

居鸣丽采用了络合-结晶法纯化异丙醇铝，对于异丙醇铝中的铁杂质进行了深度脱除的研究。该方法利用Fe²⁺和Fe³⁺易与某些有机试剂形成络合物而溶于异丙醇的特点，经过大量实验研究选择了乙酸丙酮、邻菲啰啉等能在pH＞7时对Fe离子具有较高选择性的有机试剂与Fe反应生成的金属络合物能大量的溶解于异丙醇中，从而通过络合-结晶的方法达到对Fe杂质深度去除的目的。这种方法比一般的结晶法除铁效果好，而且对于杂质的去除效率高，时间短，但是络合剂的选择需要大量尝试。

（4）减压蒸馏添加剂法 

减压蒸馏添加剂法去除异丙醇铝中的杂质硅，将添加剂氧化镧与异丙醇、铝片和引发剂一起加入到反应容器中，反应过程中氧化镧和硅反应形成了沸点比较高的物质，然后通过减压蒸馏出异丙醇铝，最终杂质留在反应容器底部，从而达到了除杂纯化异丙醇铝的效果。

随着国内高新技术产业的不断发展，高纯氧化铝的需求不断增加，对高纯氧化铝的除杂纯化的研究有很重要的意义。

       

参考文献：

1.张成荣，范秀丽，刘 奎。高纯氧化铝制备技术及应用研究进展（青海圣诺光电科技有限公司）。

2.韩东战，尹中林，王建立。高纯氧化铝制备技术及应用研究进展（中国铝业股份有限公司郑州研究院）。

3.张一雯。高纯氧化铝制备方法和生产现状研究（神华准能资源综合开发有限公司）

4.张 英，刘卫。高纯氧化铝纯化工艺的研究进展（贵州大学材料与冶金学院）。

粉体圈 小王

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