多品種氧化鋁市場前景及產(chǎn)業(yè)化

多品種氧化鋁的市場前景及產(chǎn)業(yè)化

——郭萬里

面對全球性金融危機，河津市委、市政府根據(jù)全市經(jīng)濟社會發(fā)展實際，提出了“全黨動員謀發(fā)展，二次創(chuàng)業(yè)鑄輝煌”的號召，出臺了一系列的政策和措施，優(yōu)化投資環(huán)境，營造創(chuàng)業(yè)氛圍。全市上下都在積極引資引智，一批批項目在河津落地生根，不少持幣待投的企業(yè)家正在尋求項目，謀劃新的創(chuàng)業(yè)宏圖。

長期以來，河津市的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)一直是“煤、焦、鐵、鋁”，大多數(shù)企業(yè)是“產(chǎn)業(yè)同型、產(chǎn)品同質(zhì)、管理同層、理念同宗”，對資源依賴性強，自身競爭力弱。我認為，對一個企業(yè)來說，投資重在選項目，經(jīng)營重在抓管理。河津市推動二次創(chuàng)業(yè)和實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展的立足點應(yīng)該是：創(chuàng)技術(shù)高端化產(chǎn)業(yè)，謀轉(zhuǎn)型跨越式發(fā)展。下面，我給大家介紹一些有關(guān)多品種氧化鋁的知識及市場前景，作為各位企業(yè)家在投資選項目時的參考。

一、多品種氧化鋁簡述

多品種氧化鋁又叫特種氧化鋁、非冶金用氧化鋁或化學(xué)品氧化鋁，是氧化鋁和氫氧化鋁的差異化產(chǎn)品或延伸產(chǎn)品。根據(jù)其化學(xué)組成、晶型結(jié)構(gòu)、粒度、純度、硬度、燒結(jié)度等的不同，可分為300多個品種。多品種氧化鋁的性質(zhì)差別很大，有的可以像藍寶石那樣的硬，有的卻像滑石粉那樣軟；有的表觀密度可超過3200kg/m?，有的卻低于3.2kg/m ?；有的是惰性不溶物，有的卻可以溶于酸堿，具有顯著的活性；有的是流體可像砂子一樣過篩，有的卻呈粘稠狀甚至為觸變膠體而不能過濾；有的是晶體結(jié)構(gòu)且晶體直徑的變化范圍很大，有的卻為非晶體；有的具有很高的吸附能力，有的卻毫無吸附能力；有的屬于活性催化劑，有的則屬于惰性物質(zhì)。但是，不論何種形態(tài)的多品種氧化鋁，它們的一個共同特點就是，如果在很高溫度下長時間被加熱，最終都被轉(zhuǎn)化為α?氧化鋁。多品種氧化鋁廣泛應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)藥、催化劑、橡膠、塑料、造紙、填充劑、顏料等各個領(lǐng)域。多品種氧化鋁的技術(shù)含量較高，其產(chǎn)品附加值也較高，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新材料的應(yīng)用，多品種氧化鋁的市場也越來越廣闊。

二、多品種氧化鋁的分類

（一）多品種氫氧化鋁

1．多品種氫氧化鋁的分類：

(1) 普通填料氫氧化鋁，d50=50μm,70μm；

（2）氫氧化鋁細粉，d50≤20μm；

（3）氫氧化鋁微粉（超細氫氧化鋁），d50≤1μm；

（4）干白氫氧化鋁，白度≥93%；

（5）高白氫氧化鋁（人造瑪瑙和人造大理石填料），白度≥95%；

（6）低堿(鈉)氫氧化鋁，Na2O K2O≤0.10%；

（7）低鐵氫氧化鋁，F(xiàn)e2O3≤0.005%；

（8）擬薄水鋁石，晶型α??ALOOH為1-2 個結(jié)晶水的一水軟鋁石；

（9）氫氧化鋁凝膠，晶型AL2O3.nH2O，主相為無定形晶型。

2．多品種氫氧化鋁的用途：

（1）用作阻燃劑

氫氧化鋁是塑料、橡膠和其他有機聚合物及紡織品的一種理想的阻燃填充料。用氫氧化鋁作填充料的合成材料聚合物系列有：聚酯、環(huán)氧、酚醛、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、丁醛橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠以及高級防火涂料、防火地毯、防火帆布、防火輸送帶等。因為氫氧化鋁為白色粉末，通常條件下其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都相對穩(wěn)定，不吸潮、不變色、無毒無害無氣味、粒度可按需要加工生產(chǎn)。當(dāng)受熱溫度超過200℃時，氫氧化鋁開始吸熱分解，放出三個結(jié)晶水，溫度越高其分解速度越快，從而抑制了聚合物溫度的升高，起到了降溫、阻燃和消火的作用；

（2）用作人造瑪瑙石和人造大理石的填料

用氫氧化鋁和不飽和聚酯樹脂或甲基丙烯酸樹脂可生產(chǎn)人造大理石和人造瑪瑙裝飾材料及潔具。因為氫氧化鋁具有和聚酯樹脂極為接近的折光系數(shù)（1.57），從而使人造產(chǎn)品具有半透明的、令人滿意的光亮度，并可添加不同顏色，設(shè)計各種花紋圖案和規(guī)格。該產(chǎn)品還具有檔次高、重量輕、無輻射、不脆裂、易切割等特性，目前已得到了廣泛的應(yīng)用；

（3）用作造紙?zhí)盍?/span>

氫氧化鋁在造紙生產(chǎn)中主要用作表層涂料、填料和生產(chǎn)不燃紙。由于高白超細氫氧化鋁具有白度高、粒度細且分布均勻、呈線狀晶型等特性，在不降低紙張白度和不透明度的前提下，可替代鈦白粉，節(jié)約造紙成本，還可提高紙張的光澤度，改善印刷性能；

（4）用作牙膏填料

氫氧化鋁具有輕度摩擦特性且屬于中性物質(zhì)，填加在牙膏中作摩擦劑可有效去除牙齒上的污物

而對牙齦無損。用作牙膏填料的氫氧化鋁的粒度一般為d50≤7?m，附堿須＜0.01%；

（5）用作制藥原料

胃藥的主要成分之一是氫氧化鋁，氫氧化鋁凝膠可中和胃酸，是很好的制胃藥的原料；

（6）作化工原料

由于氫氧化鋁是兩性化合物，可在強酸或強堿中快速溶解，因而其成為許多鋁鹽的生產(chǎn)原料。如硫酸鋁和明礬是氫氧化鋁與硫酸及其鹽類反應(yīng)的產(chǎn)物，聚合氯化鋁是氫氧化鋁和鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物，氟化鋁是氫氧化鋁和氫氟酸反應(yīng)的產(chǎn)物等，用氫氧化鋁（或鋁酸鈉溶液）作原料，可生產(chǎn)3A、4A、5A、10X、13X分子篩和Y型分子篩。

（二）活性氧化鋁

氧化鋁共有八種晶型：ρ、χ、κ、η、δ、θ、γ、α。把氫氧化鋁在不同的溫度條件下加熱脫水，就會得到不同晶型的氧化鋁，但如果將其在1200℃以上的溫度條件下加熱焙燒，其他晶型的氧化鋁最

終都轉(zhuǎn)化為α-氧化鋁。α-氧化鋁叫高溫氧化鋁，也叫惰性氧化鋁，其他7種晶型的氧化鋁都叫低溫氧化鋁，也叫活性氧化鋁。

氫氧化鋁是氧化鋁的水合物，在焙燒脫水時，由于焙燒溫度、焙燒時間和氣相成分等的不同，其相變的機理和具體進程也會出現(xiàn)很大差異。當(dāng)氫氧化鋁在400—600℃溫度條件下急劇脫水時，由于水分脫除，其結(jié)晶集合發(fā)生崩解，晶體表面疏松，形成許多孔道和裂隙，因而也使得比表面積急劇增加。具有合理孔結(jié)構(gòu)、較大孔體積和較高比表面積的氧化鋁，就具有了很高的活性，用其制作的催化劑或催化劑載體，可用于香料、碳氫化合物裂化或合成、脫水、氧化、脫氫、加氫、重整、脫硫、脫氯、脫氟等。活性氧化鋁還可滾成球或擠成條用作液體和氣體的干燥劑、吸濕劑，用于制冷、空氣分離干燥、儀表風(fēng)干燥以及工業(yè)流程中微量元素或微量污染物的選擇吸附等等。另外，ρ氧化鋁粉具有很強的粘結(jié)性，是制造耐火材料火泥的原料。

（三）惰性氧化鋁

惰性氧化鋁也叫高溫氧化鋁，是氫氧化鋁或其他晶型的氧化鋁經(jīng)1200℃左右的高溫焙燒而形成的α-晶型的氧化鋁。α-氧化鋁為金屬氧化物，具有良好的物理、化學(xué)特性，其分子間內(nèi)聚力大、致密、結(jié)晶完善，能承受各種化學(xué)變化。同時，α-氧化鋁還具有熔點高（2050℃）、硬度大、絕緣性能好、機械強度高、耐磨性能好、耐熱和耐熱沖擊強度大等優(yōu)點，因此被廣泛用于以下各方面：

1．耐火材料

由于α-氧化鋁的熔點高，在高溫下具有良好的機械性和耐腐蝕性，因而被用于生產(chǎn)各種耐火材料，如莫來石和氧化鋁耐火磚、剛玉耐火磚和剛玉制品，以及不定形耐火澆注料等；

2．高鋁質(zhì)陶瓷

由于α-氧化鋁的容積密度大，可形成致密的燒結(jié)體，而且耐磨損和機械強度高，所以適用于制作耐磨瓷器，如粉碎研磨用的各種瓷球、噴砂嘴、水刷片等，還由于它的耐熱性好，熱沖擊強度大，適用于制作陶瓷刀具。低鈉α-氧化鋁因其高溫絕緣性能好，適用于制作火花塞及高溫用電器的絕緣器、薄膜集成電路基板、標(biāo)準件等高頻絕緣瓷器。α-氧化鋁被廣泛用于制作建筑陶瓷、工業(yè)陶瓷、電子電工陶瓷、衛(wèi)生潔具和生活陶瓷以及工藝陶瓷，如用α-氧化鋁制作的陶瓷磚、陶瓷地板、陶瓷滾棒、陶瓷泵、陶瓷過濾機等等；

3．研磨材料（耐磨材料）

因α-氧化鋁的硬度高，可用其制做研磨材料、磨削材料和耐磨材料。如可用其作為鋼材、有色金屬、塑料、木材或木質(zhì)纖維及各種巖石（包括玉石）制品的研磨和拋光材料，可制做砂輪、車刀等切削工具，可用于復(fù)合木地板的表面耐磨層和某些設(shè)備或金屬制品的表面耐磨層。

（四）高純超細氧化鋁

高純超細氧化鋁是指AL2O3含量﹥99.99%、粒度﹤1μm的氧化鋁高純超微粉，其主要用于透光性

氧化鋁燒結(jié)體、熒光體載體、高壓鈉燈、高檔理化儀器、人工骨、半導(dǎo)體材料基板（C基板）、錄音磁帶填充料、高檔研磨材料、超級過濾介質(zhì)、特種陶瓷、刀具、高純坩堝、繞線軸、轟擊靶、爐管、封裝材料、單晶材料、人造寶石等；它可提高陶瓷的致密性、光潔度、冷熱疲勞性、斷裂韌性和抗蠕變性能；它可提高分子產(chǎn)品的耐磨性，用于塑料、橡膠的補強增韌和耐磨、耐高溫涂料的填料以及高級化妝品填料；同時，它還在石油化工和化肥工業(yè)上用作催化劑和催化劑載體，在激光技術(shù)上用作激光釹玻璃原料和紅寶石激光材料，在電力工業(yè)上用作高級絕緣材料，在航天航空工業(yè)上，用作宇航飛機、火箭和人造衛(wèi)星的表面處理等。隨著社會的進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高純超細氧化鋁的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大，市場前景十分看好。

（五）剛玉

自然界天然存在的α-型氧化鋁晶體叫剛玉，常因含有不同的雜質(zhì)而呈現(xiàn)不同的顏色，具有玻璃或金剛光澤，密度在3.9——4.1g/cm3，硬度為8.8。天然剛玉又稱寶石，晶體中含有少量氧化鉻的為紅寶石，含有少量鐵和鈦雜質(zhì)的為藍寶石，含有少量鐵和鈷雜質(zhì)的為綠寶石。

自然界的天然剛玉產(chǎn)量很小，多用作裝飾品，工業(yè)原料所用的剛玉都是人工制造。人造剛玉有電熔剛玉和燒結(jié)剛玉兩種。主要有以下品種：

1．電熔剛玉

電熔剛玉主要有白剛玉和棕剛玉。

電熔白剛玉是以工業(yè)氧化鋁為原料，在電弧爐中經(jīng)2000℃以上高溫熔煉而成。它具有白度高、純度高、硬度高、自銳性優(yōu)、磨削力強、發(fā)熱量小、耐腐蝕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好等特點。它可用于制做高級研磨、拋光材料，用其制做的磨具、可磨削高碳鋼和不銹鋼；它還廣泛用于制做高檔耐火材料和精密鑄造的模具，用于制做特種陶瓷和軍工、電子等高科技材料；用高純超細氧化鋁生產(chǎn)的剛玉還可以做人造寶石。

棕剛玉又稱金剛砂，是用鋁礬土、無煙煤、鐵屑三種原料在電爐中經(jīng)2000℃以上高溫熔煉而制得的，顏色為棕褐色。

棕剛玉具有硬度適中、堆密高、結(jié)晶好、線膨脹系數(shù)低、韌性好、耐腐蝕等特點，廣泛用于噴砂材料、磨料、填料、過濾介質(zhì)、切割材料、耐火材料、磨具和陶瓷的原料等。

2．燒結(jié)剛玉

燒結(jié)剛玉是以工業(yè)氧化鋁或高純度鋁礬土礦為原料，經(jīng)磨細制成料球或坯體，在1750-1900℃的高溫下燒結(jié)而成的，它具有體密大、氣孔率低、晶粒強度高、在高溫下具有極好的抗熱震性和抗?fàn)t渣侵蝕性，廣泛用于制做耐火材料和磨具磨料。

3．板狀剛玉

板狀剛玉是選用純度較高的氧化鋁粉，先粉磨、成球、干燥，在1850-1950℃高溫下煅燒而形成的具有晶粒粗大、發(fā)育良好的板片狀晶體結(jié)構(gòu)的α-氧化鋁，其純度高、體積穩(wěn)定性好、重?zé)�收縮率小、抗熱震能力強，是一種理想的耐火材料。板狀剛玉主要由燒結(jié)法生產(chǎn)，也有用電熔法生產(chǎn)的。

（六）鋁鹽

鋁鹽指鋁的化合物，這里只介紹幾種常用的鋁鹽。

1．硫酸鋁

鋁的硫酸鹽有硫酸鋁和聚合硫酸鋁、硫酸鋁銨（銨礬）、硫酸鋁鉀（明礬或鉀礬），一般用硫酸與氫氧化鋁或鋁土礦、高嶺土、粉煤灰等含鋁礦物反應(yīng)生產(chǎn)。硫酸鋁主要用作工業(yè)試劑、絮凝劑、水處理劑、造紙等，也用于生產(chǎn)其他含鋁化工產(chǎn)品；聚合硫酸鋁主要用作地表水的處理；銨礬可用作食品的膨松劑，中和劑和水的沉淀劑；明礬可做中藥和發(fā)酵粉，也用于造紙、油漆和防水劑。

2．氯化鋁

鋁的鹽酸鹽有氯化鋁和聚合氯化鋁（鋁溶膠），一般由鹽酸與金屬鋁、氫氧化鋁或含鋁礦物反應(yīng)制得。氯化鋁和聚合氯化鋁是一種價格低、效果好的凈水劑，也可用作造紙施膠、糖液精制、鑄造成型、布匹防皺、催化劑載體、粘結(jié)劑、醫(yī)藥精制、水泥速凝、化妝品原料等。

3．氟化鋁和氟鋁酸鈉

氟化鋁和氟鋁酸鈉是兩種主要的氟化鹽。氟化鋁主要用作電解煉鋁介質(zhì)的調(diào)整劑，其為針狀結(jié)晶的白色粉末。氟化鋁的生產(chǎn)工藝有濕法和干法，因環(huán)保的要求，現(xiàn)濕法基本淘汰，廣泛采用干法生產(chǎn)。干法生產(chǎn)氟化鋁的工藝流程，有德國魯奇公司的循環(huán)流化床工藝、瑞士布斯公司的多層流化床工藝和法國彼斯涅公司的內(nèi)熱爐和外熱爐產(chǎn)生HF合成ALF3工藝。干法生產(chǎn)是用螢石和硫酸反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鈣（石膏）和HF氣體，再用HF氣體和脫水后的氫氧化鋁反應(yīng)生成氟化鋁。當(dāng)用磷肥廠副產(chǎn)的氟硅酸生產(chǎn)氟化鋁時，可采用奧地利林茨公司的濕法工藝流程，先把符合要求的氟硅酸溶液預(yù)熱，然后在攪拌槽內(nèi)與氫氧化鋁（或鋁礬土料漿）在一定溫度下反應(yīng)，生成氟化鋁和二氧化硅（沉淀）；也可先用氨水與氟硅酸反應(yīng)，生成氟化銨和硅膠（沉淀），再用氟化銨水溶液與氫氧化鋁在一定的溫度壓力

下反應(yīng)，生成氟化鋁。

氟鋁酸鈉（又稱冰晶石），是一種絡(luò)合氟化物，通常為灰白色的結(jié)晶狀顆�；蚍勰�，主要用于電解煉鋁作溶劑。氟鋁酸鈉的生產(chǎn)工藝主要有純堿氟鋁酸法，首先用氫氟酸與氫氧化鋁反應(yīng)生成氟鋁酸，然后再與純堿反應(yīng)合成氟鋁酸鈉（冰晶石）。

4．其他鋁鹽

硝酸鋁可用作有機合成的催化劑，印染工業(yè)的媒染劑，皮革的整理劑等，一般用鋁或氫氧化鋁與硝酸反應(yīng)制得。

磷酸鋁可用作熏蒸殺蟲劑，一般用鋁粉和赤磷混合后燃燒制得。

磷酸鋁系的分子篩具有較高的離子交換能力和催化活性，用氫氧化鋁和磷酸反應(yīng)制得。

三聚磷酸二氫鋁可用作防銹防腐蝕的顏料、吸附劑（除臭劑）、乙烯制乙醇的催化劑，一般用金屬鋁或氫氧化鋁與磷酸反應(yīng)制得。

超細硅酸鋁為無定形超級白色粉末，具有極好的懸浮性和純白的外觀，與其他顏料（鈦白粉）配合廣泛用于涂料、皮革、印染、油墨、造紙、塑料、橡膠等方面；結(jié)晶硅酸鋁可做甲醇氣相法脫水制二甲醚的催化劑；普通硅酸鋁可做保溫材料。硅酸鋁一般用水玻璃與硫酸鋁反應(yīng)制得。

硼酸鋁晶體可用作塑料、金屬、陶瓷的補強材料，一般用氧化鋁和硼或氧化硼混合，經(jīng)高溫熔觸后制得，也可將水蒸氣通入到氣體狀態(tài)的氟化鋁和氧化硼中，制得硼酸鋁晶體。

（七）其他多品種氧化鋁及相關(guān)延伸產(chǎn)品

氧化鋁的其他品種還有碳酸鋁、氧化鋁纖維、氧化鋁薄膜、SB粉等，另外鋁鎵合金丸、三甲基鋁及其他有機鋁也是技術(shù)含量較高的產(chǎn)品。氧化鋁纖維有α-AL2O3單晶纖維、γ-AL2O3長纖維、θ-AL2O3短纖維，其主要用于金屬、塑料、橡膠、陶瓷的增強材料、耐火絕熱材料和火箭發(fā)射彈道的耐火材料、油水乳劑和油水混合物以及膠液的分離過濾材料，也用作烴轉(zhuǎn)化的催化劑載體；SB粉是生產(chǎn)加氫催化劑和其他高檔催化劑的原料；鋁鎵合金丸遇水即強烈反應(yīng)生成氧化鋁和氫氣，是未來氫動力汽車較為理想的制氫工藝；三甲基鋁用做烯烴聚合催化劑、火箭燃料和制取三甲基鎵的原料。

用鋁礬土礦可生產(chǎn)耐火材料、水處理絮凝劑、油田壓裂支撐劑、棕剛玉和高鋁水泥、鋁酸鈣粉或鋁酸鈣水泥等，也可用電熱法生產(chǎn)鋁硅合金。

氧化鋁生產(chǎn)的赤泥可用作燃煤電廠的脫硫劑、土壤改良劑，脫鈉后可用于生產(chǎn)水泥、墻材、陶粒等，從赤泥中還可提選鐵礦粉，提取貴稀金屬鈧、鉍等。

氧化鋁生產(chǎn)的中間產(chǎn)品液體鋁酸鈉和固體鋁酸鈉（燒結(jié)熟料），可用作混凝土速凝劑或用于生產(chǎn)

速凝劑；從氧化鋁生產(chǎn)的中間母液中可回收提取鎵、釩等貴稀金屬。

本文作者郭萬里，高級經(jīng)濟師，山西鋁廠原副廠長，曾任中國職工教育和培訓(xùn)協(xié)會有色金屬分會副理事長、山西有色金屬行業(yè)協(xié)會副理事長、中國資源綜合利用協(xié)會專家委員會委員。先后有4項技術(shù)成果榮獲中國有色金屬行業(yè)和山西省科技進步獎，兩項獲國家專利獎。主持制定了氧化鋁制取工藝國家標(biāo)準和培訓(xùn)教程；倡導(dǎo)興建了河津市（包括山西鋁廠）的“多品種氧化鋁”、“粉煤灰綜合利用（蒸壓磚）”和“FCC催化劑”等項目。

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