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为什么高品质氧化铝如此的贵?
2019年10月11日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:444
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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

 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012g/L~01g/(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

 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

 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   

 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 

 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99.9%氧化铝?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5000T5N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


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