钠是氧化铝中的主要杂质，其次是微量杂质SiO₂、Fe₂O₃及其他痕量杂质。以拜耳法制备氧化铝，在除去氧化铁和二氧化硅的过程中，难免用过量的氢氧化钠作为熔剂处理，因此在氧化铝粉末中会存在Na₂O杂质，其含量可高达0.5%或以上。

不同的用途对钠杂质的含量要求不一样，在医药，化工，催化剂，陶瓷，特别是电子陶瓷等，一般要求到0.1%以下。本文将简单阐述钠对氧化铝品质的影响。

一、按杂质含量的不同对氧化铝进行分类

通常可按氧化铝粉体杂质含量对其进行分类，其杂质含量一般与铝土矿品质或制备工艺有关。

1、对氧化铝粉体按杂质做简单分类，可分为普通型、低纳型、易烧结型及高纯度氧化铝等。前三者通常多用拜耳法、烧结法、和拜耳法-烧结法联合法等多种流程等制备；高纯度氧化铝则一般采用热解法、有机铝醇盐水解法、溶胶-凝胶（Sol-gel）法及盐酸氨水法等。按杂质含量对氧化铝进行分类详见下表1。

表1 按杂质含量对氧化铝进行分类

2、按Na₂O杂质含量对高温低钠氧化铝品级可分细分为如下4种，见表2

表2 高温低钠氧化铝品级

二、不同类型的氧化铝粉体的区别

1、普通级氧化铝

普通级氧化铝因Na₂O含量较高，粒度较大，通常用于绝缘耐火材料。但是，Na⁺在高温时会游离出来而使氧化铝电绝缘性下降。

2、低钠型及易烧结型

低钠型Al₂O₃ 则具有好的电绝缘性。易烧结型氧化铝成分与低钠型氧化铝比较无显著差异，仅在易烧结氧化铝粉中含有少量MgO或氟化物，颗粒较细，烧结温度降低。

3、高纯度氧化铝

高纯度级氧化铝其杂质含量则在百万分之一数量级，颗粒细，比表面积大，易于烧结，可供高致密性、高纯度的产品，如高压钠灯管套、生物陶瓷等使用。

1937年，A.H.Fessler以少量硼酸与氢氧化铝一起加热制备Al₂O₃，使得Al₂O₃ 中Na₂O的含量降低到0.05%以下，但硼酸的存在会促进Al₂O₃晶粒过分生长，使烧成品的密度下降。

其后，P.vogt及O.Helmbodt在用拜耳法制取的氢氧化铝中加入较粗的硅酸盐矿物颗粒，加热后生成不溶性的硅酸盐 Na₂O•Al₂O₃•SiO₂，经过筛分离，可得到粒径在2μm以下，而Na₂O含量0.07%、SiO₂含量0.02%以下的低钠氧化铝。

三、杂质Na₂O对氧化铝特性的影响

1、Na₂O对α- Al₂O₃相变的影响

Na₂O在高温下（1400℃以上）煅烧时与Al₂O₃反应形成高铝酸纳Na₂O·11Al₂O₃，又称β- Al₂O₃，在高温下他的结构是稳定的，将与α- Al₂O₃共存，在煅烧过程中它大大降α- Al₂O₃的转化速度及转化率，同时也会还是氧化铝的晶粒变粗，比表面积减少，晶形也不规则。

2、Na₂O对α- Al₂O₃机械强度和导电性的影响

在耐磨制品及陶瓷应用领域，氧化钠对氧化铝制品的机械强度和导电性有很大影响。一般情况下，Na₂O的含量越高，导电率也就越高，氧化铝陶瓷及耐磨制品的电绝缘性能越差、机械强度也会降低。

3、其他杂质对氧化铝应用的影响

a、Fe₂O₃使陶瓷的烧结温度减少，给烧结作业带来困难。铁的化合物还会影响瓷坯的白度，降低陶瓷的冷热性能，降低陶瓷的电击穿强度和抗折强度。

b、杂质SiO₂化硅将以莫来石3Al₂O₃•2SiO₂次级晶相存在，如果SiO₂增加，次晶相增多，主晶相α-Al₂O₃含量就会减少，影响陶瓷的性能。

c、杂质CaO和MgO在陶瓷中形成六铝酸钙CaO•6 Al₂O₃和尖晶石MgO•Al₂O₃，使主晶相α-Al₂O₃减少。联合法及拜耳法制备的氧化铝含有此类杂质较少，烧结法中此类杂质较多。

四、不同应用领域对氧化铝钠杂质含量的要求

1、钠杂质对电解铝工艺的影响

氧化钠在铝电解中可与氟化铝发生反应生成氟化钠，使电解质的正常分子比发生改变，为了保持电解质的正常组成，必须补充相应数量的氟化铝，使氟化盐的消耗量增加。

如果氧化铝中Na₂O含量保持在0.3~0.4%的范围，钠的平衡可以得到良好的控制。

2、Na₂O对活性氧化铝特性的影响

用作催化剂的γ氧化铝、η氧化铝等低温形态氧化铝中的碱杂质，会改变他们的催化特性和物理特性。研究表明³，Na₂O杂质的增加能加快降低其比表面和催化特性。

3、Na₂O对刚玉陶瓷特性的影响

a、随着刚玉陶瓷中的碱金属氧化铝含量的提高，刚玉变得松散了，陶瓷的电阻率大幅降低，导致电子陶瓷的电绝缘性降低。

b、在做耐火材料的刚玉中，由于β-Al2O3碱变体的密度和其向α--Al2O3转化的温度都低于刚玉密度和刚玉熔化温度，在高温下，β-Al2O3向α--Al2O3转化过程中的变化都会引起刚玉耐火制品的变形。

c、对于透明陶瓷而言，陶瓷材料中存在碱金属杂质，会促进与刚玉折射系数明显不同的杂相生成，从而降低透明刚玉陶瓷的透光率。

粉体圈作者 小白

参考文献：

1、结构陶瓷材料及其应用/张玉军 张伟儒等编著

2、低钠细晶氧化铝的制备/黄鹏

3、低钠氢氧化铝制备过程的研究/崔兰浩