高純氧化鋁是指最低純度為99.99%的氧化鋁。高純氧化鋁粉呈白色微粉，粒度均勻，易于分散，化學性能穩定，高溫收縮性能适中，具有良好的燒結性能以及普通氧化鋁粉無法比拟的光、電、磁、熱和機械性能，在高技術新材料領域和現代工業中有着廣泛應用。

一般3N高純氧化鋁主要用于先進陶瓷;4N高純氧化鋁主要用于熒光粉;5N高純氧化鋁則主要用于藍寶石晶體、锂電池隔膜、高級陶瓷、PDP熒光粉及一些高性能材料。高純氧化鋁的應用領域很廣，産品系列化和延伸空間大，與其他高新技術産業的關聯度很大，本身也是技術含量高、附加值大的産品，因而其制備技術的提升，對高純度氧化鋁的自身制造行業及相關行業都将産生重大影響，成為現代高技術新材料領域中的一個重要發展方向。

高純氧化鋁的制備方法

(1)改良拜耳法

傳統拜耳法制備氧化鋁難以去除雜質，改良法主要對制取氫氧化鈉和脫鈉進行了改良，通過對鋁酸鈉進行脫矽、脫鐵等雜質後，對分解條件進行調控後，得到高純氫氧化鋁，其過程中氫氧化鋁析出緩慢，有效減少了異常晶核的出現，同時減少了鈉、矽雜質的混入，最後經高溫煅燒、研磨等過程制得高純氧化鋁。

優點：改良拜耳法所用原料廉價易得，制備過程無污染。

缺點：存在工藝複雜、效率低、耗能高等缺陷。

(2)無機鋁鹽熱分解法

根據原料的不同分為硫酸鋁铵熱解法和碳酸鋁铵熱解法。

硫酸鋁铵熱解法利用硫酸溶解氫氧化鋁得到硫酸鋁，加入硫酸铵并調節pH、組分比例等制得硫酸鋁铵，經多次結晶脫去雜質，最後在高溫下焙燒分解得到高純氧化鋁。

優點：硫酸鋁铵熱解法具有操作簡便、産品純度較高、無團聚現象且技術成熟，适合工業化生産，

缺點：産生的廢氣污染環境，通過對其回收處理可有效解決這一問題，但導緻工序複雜，成本提高，不利于工業化生産，還存在生産周期長和雜質難去除等問題。

碳酸鋁铵熱解法是在硫酸鋁铵熱解法基礎上改進的方法。

優點：經改進的碳酸鋁铵熱解法避免了污染氣體的排放，産物顆粒分布均勻。

缺點：經改進的碳酸鋁铵熱解法造成了廢液的産生，同樣生産周期長。

(3)有機醇鋁鹽水解法

有機醇鋁鹽水解法是采用合适的催化劑促進鋁與有機醇的反應，生成醇鋁溶液，經提純、水解、焙燒等制成高純氧化鋁。

優點：此法不産生有害氣體，無污染，所用有機醇可循環使用，所得産物純度高。

缺點：但為了控制團聚現象和雜質的出現，反應條件需嚴格調控，導緻成本的提高。

(4)水熱合成法

水熱合成法指将含鋁的原料在高溫、高壓下與水反應生成氫氧化鋁，經高溫焙燒生成氧化鋁。

缺點：此法反應條件苛刻，需在高溫、高壓下進行，反應過程有氫氣産生造成安全問題，導緻難以實現大規模、連續化工業生産。

建議：今後的發展趨勢是結合其它技術和工藝，改進反應條件。如采用微波技術或電磁技術改進工藝條件，并采用合适的方式收集易燃易爆氣體氫氣。

(5)其它方法

①噴霧熱分解法。它是一種較理想的新方法，該方法多采用硝酸鋁為原料，選用硫酸鋁铵為噴霧熱分解法前驅體，制取高純氧化鋁超細粉。目前該方法還在研究中。

②高純鋁箔膽堿水解法。

③電火花放電法，但電火花放電法所得氧化鋁純度不高。

④氯化汞活化水解法所用原料苛刻且成本高，反應條件也難以控制。

⑤溶膠-凝膠法存在團聚問題，且原料成本高。

上述方法都存在一定問題，其中部分處于實驗室階段，實現工業化生産需解決這些問題。

我國高純氧化鋁的生産現狀

我國在高純氧化鋁生産時有：鋁箔(粉)水的水解和鋁醇的水解兩種方法，這兩種工藝中對于鋁粉水解法的工藝技術要低于鋁醇水解法所提取的高純氧化鋁，在醇鋁水解過程中，因為反應的速度不同，鋁的反應速度要比丁醇、乙醇、異丙醇都要低，不需要切割工具将金屬鋁加工成鋁粉，工藝過程相對簡單，這樣也不會對環境造成污染。

(1)生産工藝

國内絕大多數企業，特别是中小型企業，受制于技術、資金等限制，都是采用鋁箔(粉)和水的水解法生産高純氧化鋁。其生産工藝如下：①将制備的鋁箔(粉)投入反應釜中，與水在催化劑的作用下發生水解反應，生成氫氧化鋁液體漿料;②氫氧化鋁液體漿料經過固液分離後得到氫氧化鋁粉料;③氫氧化鋁粉料經高溫煅燒得到氧化鋁粉料;④氧化鋁粉料經成型設備成型;⑤成型的氧化鋁經高溫燒結得到最終産品。

該方法有以下優點：①通過調整工藝條件，可以生産出不同形狀、粒度的優質産品;②反應條件溫和，對環境友好，無毒、無污染;③對設備要求相對較低，成本相對較低，經濟上具有吸引力。

但是産品純度難以把控，因為在把金屬鋁塊、條用金屬刀具加工成金屬鋁箔(粉)的過程中會有金屬雜質混入其中。金屬刀具雖然是合金，但還是有鐵等金屬要磨到水中和鋁粉一起水解，得到比如氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化鎳、氫氧化锆等，這些氫氧化物是無機物，沒法過濾除掉，也沒有辦法膜分離精餾，所以這些産品的純度很難達到99.999%(真正的5N)。這就從源頭上決定了國内生産的高純氧化鋁不具備同國外5N氧化鋁相競争的實力。

(2)生産設備

由于國内高純氧化鋁市場啟動較晚，機械鑄造業的落後，導緻國内市場暫時還不能提供完全配套、符合要求的設備設施給高純氧化鋁生産企業。

參考文獻：

施騰龍.淺談我國高純氧化鋁的生産現狀

王彧.我國高純氧化鋁制備工藝現狀概述

張一雯.高純氧化鋁制備方法和生産現狀研究

代學芹、姜日鑫.高純氧化鋁提取技術研究及應用

張立生等.高純氧化鋁應用及制備工藝研究進展

文章轉載自“中商碳素研究院”微信公衆号（ZSTSYJY）。

“中商碳素研究院”微信公衆号

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