作为众多陶瓷大家族的一员，氧化铝陶瓷形态很多，各种行业都有，有跻身于高端制造业，也有行伍于大宗工建基，而功能陶瓷作为其家族中的佼佼者，广泛用于高端制造业，大家都抱怨其出场费很贵很贵，但是却忽略了其背后生产过程，今天小编带领大家来认识一下高品质氧化铝到底都贵在哪里。

1.出生贵

与其它材料一样，遍布于世界各地的矿石，而我们氧化铝矿主要分布下面4个区域

第一步是探矿，并不是所有的矿都能开采，而铝土矿有一个评价标注Al/Si比值，以定于其是“富矿”，还是“贫矿”。遗憾的是我们目前铝矿虽然储量不少，但是品相都中下，60%的铝土矿都是要从国外进口。

全球铝土矿分布状况

2.加工贵

目前全球主流的生产工艺称为拜尔法，主要流程如下：

氧化铝的生产过程需要消耗大量的石灰，碱液以及产出很多含有碱性的”赤泥”的废渣，环保处理比较麻烦，环保法令的强化，很多技术落后，能耗高厂家逐渐被淘汰，这也导致了价格高涨。

3.提纯贵

如下使我国铝土矿成分分析，原矿的Al₂O₃含量都>50%。 

讲道理这个纯度几乎发挥不了氧化铝特殊功能，而是矿物自身的一些功能(比如比表面积大，相对低价)可用在一些行业，比如干燥剂，吸油纸等这样行业，所以氧化铝陶瓷需要进一步的提纯。提纯是一个精细化工的过程，虽然小数点后面差个2位，但是需要付出的成本确是巨量的，这也是高纯氧化铝高价的一个原因。反过来，我们如果知道了其中的关键也会减少我们买到以次充好的”高纯氧化铝”。

4.氧化铝提纯过程中的杂质元素

① Si杂质

Si以硅酸酸盐形式存在于铝土矿中。他会与氧化铝同样被碱溶解。所以拜尔法中第一步提出就是脱硅，未去除Si的铝酸钠溶液(粗液)中SiO₂的含量大概在4~6g/L。硅指数在20~30之间，脱硅后硅含量可以降至0。12g/L~0。1g/(硅指数1000~1200)。

进一步提纯可到0.024g/L。此处敲黑板：纯度越高，工艺越复杂，价格自然高。

② Fe/S杂质

铝土矿中存在一部分赤铁矿(Fe₂O₃)，黄铁矿(FeS₂)生产过程中大部分Fe₂O₃以沉淀形式存在于赤泥中及少量粒度<3微米的微粒悬浮存在，大多数含量都在20~30mg/L。一般做法是在分馏槽体上增加磁铁进行吸附/过滤后可达4~5mg/L同样也有一部分铁会Fe/S化合物形式。这个东西会随着过程控波动(温度，稀释等)因素沉降都氧化铝颗粒上。他是最终氧化铝中铁含量的主要来源。

感受一下统计数据，当氧化铝中铁含量>0.02%氧化铝的质量就会下降。

③ Ti/Ca/Mg杂质

Ti多与铁矿的伴生，一般是脱硅的步骤中同时完成:

2CaO+TiO₂+2H₂O—>2CaO*TiO₂*2H₂O，这个物质是不溶于水的。

Ca/Mg主要是在脱硅过程中引入的石灰石，它们在脱硅步骤中就可以去除。   

④ Na/K杂质

主要来自于碱液中，它一直以铝酸钠/钾的形式存在于母液中。但是沉降过程中也会有少数Na/K吸附于Al(OH)3中。 

⑤ C(有机物)杂质

主要是腐殖酸以及沥青混合于铝土矿中，这些物质在碱性环境下会陆续被过滤掉或者形成草酸钠/碳酸钠溶解于母液中。目前主要的方法是燃烧氧化或者湿法氧化。

“便宜的”赤泥的处理方式 (左) &“昂贵的”赤泥处理方式（右）

5.如何鉴别高纯氧化铝真伪？

上述的工艺的纯度理论极限在99.99%，假若你要购买4N的氧化铝，可问下它的生产工艺是什么？如果是拜尔法那你就要慎重考虑。市面上还有其它99.9%，99%，95%等等各种纯度。如果你能确认它是那个工厂生产的基本也就是可以断定真假。原因也很简单，每家的工艺/产线规划都是不同的，低纯度的工艺绝不会生产出高纯的氧化铝。

如下三盘粉末，哪个纯度是99.9%氧化铝？哪个是掺杂石灰石的氧化铝粉末？

6。如何获得4N/5N氧化铝？

电子行业对氧化铝的纯度要求极高，大多数4N起跳的。主流加工方式如下:

>1 铝水解法

铝粉与高纯水放在反应釜内反应

Al+H₂O—>Al(OH)₃à过滤蒸发得到固体Al(OH)₃à煅烧成Al₂O₃。

看似简单的方法，但是在制成中很难控制制程中引入杂质。其纯度可达99.99%。

>2醇铝水解法。

铝醇反应

Al+ROHàAl(OR)₃+H₂0à蒸馏形成高纯度Al(OR)₃à2次高纯过滤àAl(OR)₃+H₂OàAl(OH)₃àAl₂O₃。 

这个过程复杂，但是纯度可以达到99.999%级别。

重中之重！

据统计我国每年对4N/5N级别的氧化铝进口需求量9000~17000T。

目前国内产能大概在4N级别在5000T，5N级别在6000T。也就是说，大概4N有64%的缺口，5N有73%的缺口。

文末彩蛋:

不同纯度的氧化铝价格千差万别，怎么确保的纯度是合格的？面对这花样繁多的检测手段，费用也是千差万别的，如何选择合适的检测手法，敬请关注小编后续一一为你解答。

作者：青鸟飞鱼