1、第6期2001年12月矿 产 保 护 与 利 用CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCESN.6!Dec . 2001综 合 评 述多 品 种 氢 氧 化 铝 的 应 用 及 生 产“武 福 运 , 刘 国 红 , 冯 国 政( 中 州 铝 厂 , 河 南 焦 作 ,!“!#$!)摘 要 : 介 绍 了 多 品 种 氢 氧 化 铝 的 分 类 及 其 在 橡 胶 、 塑 料 、 地 毯 、 造 纸 、 医 药 、 化 工 等 方 面 的 应用 情 况 , 并 介 绍 了 多 品 种 氢 氧 化 铝 的 生 产 方 法 。关 键 词 : 氢
2、 氧 化 铝 ; 分 类 ; 性 质 ; 用 途 ; 生 产 方 法中 图 分 类 号 :T133 .1文 献 标 识 码 :A文 章 编 号 :1001 -0076(2001)06 -0041 -004Application and production of Varieties Aluminium HydroxideWU FM -yMn,LI U GMo -hong,FENG GMo -zheng(Zhon9Zhou al u mi ni u m Manuf actur er,Ji aoZuo city,Henan provi nce 454074,chi na)Abstract:This
3、 paper introduces sorts of non - metallurgical -use aluminium hy-droxide and its application to rubber,plastics,carpet,paper making,medicine,chemical industry and so on,and also gives some production methods .Key words:aluminiumhydroxide;sort;characteristics;uses;production methods目 前 , 世 界 上 氧 化 铝
4、的 产 量 约 为4700万吨 年 , 是 产 量 最 大 的 无 机 化 工 产 品 , 而 非 冶金 用 氧 化 铝 占 整 个 氧 化 铝 产 量 的10 %左 右 ,每 年 大 约 为470万 吨 左 右 , 并 且 随 着 科 技 的发 展 , 其 产 量 越 来 越 高 , 每 年 按5 % !8 %的速 度 递 增 。多 品 种 氧 化 铝 又 称 为 非 冶 金 用 氧 化 铝 ,是 指 用 于 非 冶 金 用 途 的 所 有 氢 氧 化 铝 和 氧 化铝 。 多 品 种 氧 化 铝 由 于 其 在 晶 形 结 构 等 方 面的 不 同 , 使 其 表 现 出 各 种 不 同
5、的 性 质 , 正 如 弗兰 里 在 其 论 文 氧 化 铝 奇 遇 中 所 描 述 的 ,“ 氧化 铝 及 其 水 合 物 性 质 各 异 , 差 别 很 大 。 它 既可 以 象 蓝 宝 石 那 样 硬 , 也 可 以 象 滑 石 粉 那 样软 ; 其 表 观 密 度 既 可 超 越3200kgm3, 也 可 以低 于3 .2kgm3; 既 可 以 为 惰 性 不 溶 物 , 也 可以 溶 于 酸 碱 , 并 且 有 显 著 的 活 性 。 其 性 质 变化 范 围 很 大 , 有 些 是 流 体 可 象 砂 一 样 过 筛 , 有些 则 由 于 呈 粘 稠 状 而 不 能 过 滤 , 有
6、 时 甚 至 为触 变 胶 体 , 其 结 晶 体 直 径 可 以 为 任 何 尺 寸 , 甚至 为 小 到 零 点 几 微 米 的 同 素 异 构 体 颗 粒 , 有时 也 可 以 为 非 晶 体 。 有 些 种 类 有 很 高 的 吸 附能 力 , 而 另 一 些 一 点 也 没 有 。 有 些 属 于 活 性催 化 剂 , 有 些 则 属 于 惰 性 物 质 , 但 如 果 在 很 高温 度 下 长 时 间 的 加 热 它 们 , 又 都 转 化 为“-氧 化 铝 。 ” 正 因 如 此 , 所 以 它 被 广 泛 地 应 用 于化 学 、 医 药 、 催 化 剂 、 橡 胶 、 塑 料
7、 、 造 纸 、 填 充“收 稿 日 期 :2001 -03 -21; 修 回 日 期 :2001 -09 -30作 者 简 介 : 武 福 运 (1965 -) , 男 , 高 级 工 程 师 , 硕 士 , 现 在 中 州 铝 厂 技 术 开 发 处 从 事 氧 化 铝 工 艺 研 究 。剂 、 颜 料 等 各 个 领 域 。!多 品 种 氢 氧 化 铝 的 分 类!,“目 前 世 界 上 已 开 发 的 多 品 种 氧 化 铝 有 三百 多 个 品 种 , 我 国 也 已 开 发 上 百 个 品 种 , 但 没有 统 一 的 分 类 方 法 及 标 准 , 本 文 按 化 学 组 成 、
8、晶 体 结 构 、 粒 度 、 白 度 等 性 能 对 多 品 种 氢 氧 化铝 分 类 见 表1。表!多 品 种 氢 氧 化 铝 分 类依 据 化 学 式 产 品 举 例 主 要 质 量 特 征成 分Al(OH)3低 碱 氢 氧 化 铝Na2O+ K2O!0 .10 %成 分Al(OH)3低 铁 氢 氧 化 铝Fe2O3!0 .005 %晶 型!/ -AlOOH拟 薄 水 铝 石晶 型1 “2个 结 晶水 的 一 水 软 铝 石晶 型Al2O3HH2O氢 氧 化 铝 凝 胶 主 相 为 无 定 形 晶 型粒 度Al(OH)3普 通 粒 级d50=50#m,70#m粒 度Al(OH)3细 粒
9、氢 氧 化 铝d50!20#m粒 度Al(OH)3超 细 氢 氧 化 铝d50!1#m白 度Al(OH)3干 白 氢 氧 化 铝 白 度“93 %白 度Al(OH)3高 白 氢 氧 化 铝 白 度“95 %“多 品 种 氢 氧 化 铝 的 用 途!,“,#“#!用 作 阻 燃 剂氢 氧 化 铝 是 塑 料 和 有 机 聚 合 物 一 种 理 想的 阻 燃 剂 填 充 料 。 因 为 氢 氧 化 铝 为 白 色 粉末 , 物 理 性 质 和 化 学 化 学 性 质 稳 定 , 不 吸 潮 ,粒 度 可 按 需 要 加 工 生 产 , 无 毒 无 害 , 熟 化 时 白度 不 变 , 具 有 填
10、充 、 阻 燃 、 消 烟 三 大 功 能 。当 塑 料 或 聚 合 物 与 外 部 热 源 接 触 而 燃 烧时 , 可 分 为 以 下 几 个 阶 段 :(1) 加 热 ,(2) 分 解 ,(3) 起 火 ,(4) 燃 烧 ,(5) 蔓 延 。所 有 阻 燃 剂 的 作 用 原 理 都 是 通 过 抑 制 上述 的 一 个 或 几 个 燃 烧 阶 段 来 达 到 阻 燃 的 目 的的 。 对 氢 氧 化 铝 来 说 , 它 主 要 在 加 热 和 分 解这 两 个 阶 段 起 作 用 , 当 受 热 温 度 超 过200 C时 , 氢 氧 化 铝 开 始 吸 热 分 解 , 放 出 三 个
11、 结 晶水 。 该 反 应 是 强 烈 的 吸 热 反 应 , 分 解 时 每 克Al(OH)3吸 热 达878, 并 且 在300“380 C之间 , 其 分 解 率 最 大 , 而 这 一 温 度 范 围 又 是 大 多数 聚 合 物 的 分 解 温 度 。 正 是 基 于 氢 氧 化 铝 分解 时 大 量 吸 热 , 因 此 , 当 含 氢 氧 化 铝 的 聚 合 物加 热 时 , 氢 氧 化 铝 因 分 解 吸 热 , 从 而 抑 制 聚 合物 温 度 的 升 高 , 降 低 其 分 解 率 ; 其 次 氢 氧 化 铝在 受 热 分 解 时 放 出 水 蒸 汽 , 不 会 产 生 有
12、毒 、 可燃 或 有 腐 蚀 性 的 气 体 , 同 时 稀 释 了 聚 合 物 分解 所 产 生 的 各 种 可 燃 气 体 , 使 起 火 更 加 困 难 。合 成 材 料 的 阻 燃 性 能 与 填 料 氢 氧 化 铝 的粒 度 有 很 大 关 系 , 随 粒 度 的 变 细 , 限 氧 限 数 上升 。 其 次 , 填 料 的 细 化 还 有 助 于 合 成 材 料 光滑 度 和 力 学 性 能 的 改 善 。 而 附 碱 及 氧 化 铁 含量 的 高 低 可 以 改 善 材 料 的 绝 缘 性 能 , 这 在 电缆 护 层 与 低 压 电 器 开 关 制 品 中 显 得 尤 为 重要
13、 。用 氢 氧 化 铝 作 填 料 的 合 成 材 料 聚 合 物 系列 有 聚 酯 、 环 氧 、 酚 醛 、 聚 丙 烯 、 聚 乙 烯 、 聚 氯乙 烯 、 丁 醛 橡 胶 、 氯 丁 橡 胶 , 硅 橡 胶 等 。“#“用 作 地 毯 裱 褙 乳 胶 泡 沫 和 粘 结 剂的 填 充 料氢 氧 化 铝 在 地 毯 行 业 中 的 应 用 主 要 是 利用 氢 氧 化 铝 的 阻 燃 填 充 性 能 。 制 毯 业 中 所 有的 乳 胶 有 两 种 , 一 种 是 粘 结 剂 , 一 种 是 泡 沫 。羧 化 乳 胶 涂 层 是 一 种 粘 结 剂 , 用 它 来 粘接 固 定 绑 缠
14、在 网 状 裱 褙 上 的 地 毯 纤 维 ; 而 乳胶 泡 沫 涂 在 地 毯 表 面 以 达 到 所 要 求 的 厚 度 。其 固 化 是 在120“150 C的 烘 炉 内 完 成 的 。通 常 , 粘 结 剂 的 配 料 比 为100份 乳 胶 配75“250份 氢 氧 化 铝 , 而 在 泡 沫 中 的 配 料 比为 每100份 乳 胶 配20“150份 氢 氧 化 铝 。 一般 情 况 下 , 用 在 地 毯 中 的 氢 氧 化 铝 为d50#20#m的 细 粒 氢 氧 化 铝 。“#$用 作 人 造 大 理 石 、 人 造 玛 瑙 的 填充 料用 氢 氧 化 铝 和 不 饱 和
15、聚 脂 树 脂 或 甲 基 丙烯 酸 树 脂 生 产 人 造 玛 瑙 或 人 造 大 理 石 。 由 于氢 氧 化 铝 具 有 ( 折 光 系 数 为1 .57) 和 聚 脂 树脂 极 为 接 近 的 折 光 指 数 , 从 而 使 人 造 产 品 具24 矿 产 保 护 与 利 用2001年有 半 透 明 的 、 令 人 满 意 的 光 见 度 。 并 且 可 以生 产 出 不 同 颜 色 、 花 纹 图 案 的 人 造 产 品 。 人造 产 品 相 对 于 天 然 产 品 有 很 多 优 越 性 , 成 本低 、 重 量 轻 、 不 易 脆 裂 , 可 以 制 成 各 种 颜 色 、 规格
16、 的 产 品 , 因 此 使 得 人 造 大 理 石 广 泛 应 用 高档 洁 具 、 厨 房 装 修 、 会 议 桌 面 、 板 材 、 装 饰 板等 。通 常 , 用 于 生 产 人 造 玛 瑙 和 人 造 大 理 石的 氢 氧 化 铝 具 有 白 度 高 (!95 %) , 晶 型 好 , 粒度 适 中 (d50=50!m或70!m) 的 特 性 。3.4用 作 造 纸 填 料4氢 氧 化 铝 在 造 纸 工 业 中 主 要 用 作 表 层 涂料 、 填 料 以 及 生 产 不 燃 纸 。 在 国 外 , 早 在 四 、五 十 年 代 就 已 开 始 开 发 和 使 用 氢 氧 化 铝
17、作 为涂 布 用 颜 料 , 而 在 我 国 还 是 空 白 。 氢 氧 化 铝作 为 涂 布 颜 料 有 许 多 优 越 性 : 白 度 高 、 粒 度 细且 粒 度 分 布 均 匀 , 呈 片 状 晶 形 , 用 它 作 颜 料 能提 高 涂 布 纸 的 白 度 , 不 透 明 度 , 平 滑 度 及 吸 油墨 性 能 。 用 它 代 替 二 氧 化 钛 , 在 不 降 低 纸 张白 度 及 不 透 明 度 的 前 提 下 , 能 节 约 成 本 , 提 高成 纸 的 光 泽 度 , 改 善 印 刷 性 能 。 由 于 氢 氧 化铝 粒 度 细 且 分 布 均 匀 , 磨 耗 较 小 ,
18、可 延 长 刮 刀的 使 用 寿 命 , 通 常 造 纸 用 氢 氧 化 铝 粒 度d50“l!m, 白 度!99 %。2.5用 作 牙 膏 填 料牙 膏 的 主 要 用 途 是 除 去 牙 齿 上 粘 附 的 污物 , 而 对 牙 龈 无 损 伤 。 这 就 需 要 中 性 磨 擦 剂 ,而 氢 氧 化 铝 所 具 有 的 轻 度 磨 擦 特 性 来 清 洁 和磨 光 牙 齿 正 好 满 足 这 一 要 求 。 并 且 其 化 学 惰性 使 其 易 与 牙 膏 中 的 其 它 配 料 相 容 ; 再 者 , 氢氧 化 铝 具 有 良 好 的 保 氟 性 能 , 因 此 , 氢 氧 化 铝在
19、药 物 牙 膏 和 其 它 高 档 牙 膏 中 有 着 广 泛 的 应用 。用 作 牙 膏 填 料 氢 氧 化 铝 的 粒 度 一 般 为d50=7!m, 是 用 气 流 磨 或 棒 磨 机 生 产 出 来 的研 磨 产 品 。 其 附 碱 须 小 于0 .0l %或 保 持 一定 的PH值 , 以 防 止 在 储 存 过 程 中 , 牙 膏 皮 遭到 腐 蚀 。2.6医 药 用 氢 氧 化 铝氢 氧 化 铝 是 胃 药 的 主 要 成 分 之 一 , 而 铝凝 胶 是 胃 酸 的 中 和 剂 , 是 治 疗 胃 病 的 传 统 良药 。 现 在 的 一 些 新 特 胃 药 也 含 有 氢 氧
20、 化 铝 成分 。2.7用 作 化 工 原 料因 为 氢 氧 化 铝 是 一 种 大 规 模 生 产 的 、 纯度 很 高 的 精 炼 产 品 , 可 以 在 强 酸 强 碱 中 很 快溶 解 。 因 此 氢 氧 化 铝 是 许 多 化 工 部 门 铝 盐 的重 要 原 料 。 如 : 硫 酸 铝 和 明 矾 是 氢 氧 化 铝 与硫 酸 及 其 盐 类 反 应 的 产 物 , 是 大 规 模 生 产 的化 工 产 品 , 主 要 用 于 造 纸 业 和 水 质 净 化 ; 聚 合氯 化 铝 是 由 氢 氧 化 铝 和 盐 酸 在 一 定 压 力 下 的反 应 产 物 , 主 要 用 于 医
21、药 、 化 妆 品 行 业 和 水 质净 化 ; 氟 化 铝 是 由 氢 氧 化 铝 与 氢 氟 酸 反 应 制备 的 , 主 要 用 于 电 解 铝 生 产 中 ;4A沸 石 ( 合 成沸 石 ) 是 通 过 控 制 液 体 中 铝 酸 钠 与 硅 酸 钠 之间 的 反 应 来 生 产 的 。 多 用 于 气 体 的 干 燥 和 分离 , 在 石 油 工 业 中 用 作 催 化 剂 , 还 可 用 于 生 产无 磷 洗 衣 粉 ; 拟 薄 水 铝 石 经 低 温 焙 烧 可 制 备活 性 氧 化 铝 吸 附 剂 和 催 化 剂 载 体 , 广 泛 应 用于 石 油 化 工 行 业 。2.8氢
22、 氧 化 铝 的 改 性虽 然 氢 氧 化 铝 作 为 阻 燃 填 充 剂 在 塑 料 、橡 胶 等 行 业 有 广 泛 的 应 用 , 但 是 , 由 于 其 分 解温 度 低 , 属 于 无 机 阻 燃 剂 , 填 充 量 小 , 影 响 产品 强 度 等 。 可 以 通 过 对 氢 氧 化 铝 进 行 改 性 处理 , 以 提 高 其 分 解 温 度 和 添 加 量 。 通 常 是 在高 速 搅 拌 的 机 器 中 同 时 加 入 氢 氧 化 铝 与 硅烷 、 硬 脂 酸 类 、 钛 系 等 偶 联 剂 对 产 品 进 行 改性 。!多 品 种 氢 氧 化 铝 的 生 产3.1氢 氧 化
23、 铝 的 生 产目 前 , 世 界 上 的 氢 氧 化 铝 或 氧 化 铝95 %以 上 都 是 用 拜 耳 法 来 生 产 的 , 烧 结 法 只 占 很小 比 例 。 拜 耳 法 是 用 苛 性 碱 在 高 温 高 压 下 直34第6期 武 福 运 等 : 多 品 种 氢 氧 化 铝 的 应 用 及 生 产接 溶 出 铝 土 矿 , 因 此 精 液 中 的 有 机 物 及 氧 化铁 含 量 较 高 , 分 解 时 杂 质 进 入 产 品 , 使 氢 氧 化铝 白 度 降 低 ( 一 般 为85 %左 右 ) ; 而 用 烧 结 法生 产 时 , 各 种 原 料 经 高 温 烧 结 , 有
24、用 溶 液 经 两次 净 化 后 得 到 精 液 , 因 此 精 液 中 有 机 物 含 量少 , 氧 化 铁 含 量 低 , 分 解 后 得 到 的 产 品 具 有 较高 的 白 度 , 通 常 为 大 于93 %, 因 此 烧 结 法 更适 合 于 多 品 种 氧 化 铝 的 生 产 。3.2低 碱 氢 氧 化 铝 的 生 产氢 氧 化 铝 含 碱 主 要 分 为 附 着 碱 和 晶 格碱 。 晶 格 碱 是 精 液 在 分 解 过 程 中 夹 杂 在 晶 格间 的 碱 , 晶 格 碱 的 高 低 与 分 解 条 件 有 关 。 控制 较 高 的 分 解 温 度 , 较 高 的 分 解!K
25、, 较 长 的分 解 时 间 , 使 晶 体 缓 慢 长 大 , 可 以 降 低 产 品 的晶 格 碱 。 附 着 碱 主 要 是 碱 液 残 留 在 产 品 的 附水 中 。 可 以 通 过 提 高 洗 水 的 温 度 , 加 大 洗 水量 , 采 用 新 的 过 滤 洗 涤 方 式 来 实 现 。 我 厂 产品 中 的 附 碱 一 般 小 于0 .01 %。 牙 膏 填 料 对附 碱 的 要 求 十 分 严 格 , 必 须 小0 .01 %。3.3低 铁 氢 氧 化 铝 的 生 产精 液 中 的 铁 含 量 较 低 , 但 在 分 解 过 程 中很 容 易 吸 附 在 氢 氧 化 铝 表
26、面 而 进 入 产 品 中 。在 实 际 生 产 时 , 可 以 向 精 液 中 加 入CaO或BaO, 在95 C的 温 度 条 件 下 保 温1“2h, 以 将铁 除 去 。 然 后 用 处 理 过 的 精 液 生 产 低 铁 产品 。3.4凝 胶 氢 氧 化 铝 的 生 产凝 胶 氢 氧 化 铝 的 生 产 一 般 是 采 用 酸 碱 中和 法 。 可 以 用 酸 性 溶 液 与 铝 酸 钠 溶 液 反 应 或用 碱 性 溶 液 与 铝 盐 反 应 来 制 备 。 在 生 产 中 可以 向 精 液 中 快 速 通 入CO2, 控 制 温 度 、 通 气量 、 时 间 来 得 到 凝 胶
27、产 品 。生 产 拟 薄 水 铝 石 是 在 低 温 (30 “40 C) ,低 浓 度 , 快 速 碳 分 的 条 件 下 实 现 的 , 然 后 再 经高 温 老 化 而 得 到 ; 也 可 以 是 生 产 直 链 醇 的 副产 物 ( 羟 基 铝 水 解 生 成 直 链 醇 和 拟 薄 水 铝石 ) 。3.5高 白 氢 氧 化 铝 的 生 产高 白 氢 氧 化 铝 的 生 产 首 先 要 在 铝 酸 钠 溶液 中 加 入CaO或BaO在 高 温 下 对 溶 液 进 行净 化 处 理 , 以 脱 除 溶 液 的 颜 色 及 铁 , 然 后 控 制合 适 的 分 解 温 度 、 种 子 比
28、、 原 液!K、 分 解 时 间等 参 数 进 行 分 解 。 由 于 我 厂 采 用 纯 烧 结 法 生产 , 精 液 经 双 重 净 化 , 晶 体 结 构 好 , 产 品 白 度高 , 在 国 外 享 有 “ 中 国 白 ” 的 美 称 。 其 产 品 粒度 一 般 为d50=50#m或70#m。3.6细 粒 和 超 细 氢 氧 化 铝 的 生 产细 粒 氢 氧 化 铝 的 生 产 通 常 是 用 球 磨 机 或气 流 磨 等 研 磨 设 备 对 粗 颗 粒 氢 氧 化 铝 进 行 研磨 而 生 产 的 。超 细 氢 氧 化 铝 一 般 是 以 精 液 的 种 子 分 解来 制 备 的
29、。 其 关 键 技 术 在 于 高 活 性 晶 种 的 制备 和 分 解 制 度 的 控 制 。 另 外 , 分 离 、 洗 涤 、 干燥 要 采 取 专 门 的 技 术 和 装 备 。 分 解 法 可 大 规模 生 产 , 其 产 品 粒 度d50!1#m, 白 度“99 %,并 且 小 于2#m的 颗 粒 占98 %。 粒 度 分 布 均匀 。!结 语多 品 种 氢 氧 化 铝 在 西 方 、 美 国 及 发 达 国家 的 应 用 十 分 广 泛 , 这 主 要 是 这 些 国 家 所 通过 的 用 户 安 全 法 规 的 实 施 , 使 氢 氧 化 铝 被 强制 性 地 应 用 于 合
30、成 橡 胶 、 地 毯 裱 褙 、 塑 料 、 装饰 材 料 、 汽 车 配 件 等 产 品 中 。 而 随 着 我 国 科技 的 进 步 及 经 济 的 发 展 , 人 们 对 材 料 阻 燃 性能 认 识 的 提 高 , 阻 燃 法 规 的 实 施 及 多 品 种 氢氧 化 铝 生 产 厂 和 使 用 厂 家 的 共 同 努 力 和 开发 , 氢 氧 化 铝 在 我 国 亦 将 有 更 为 广 阔 的 应 用前 景 。参 考 文 献 :1 苗 建 国.轻 金 属 ,1997,(8) :12 -16 .2 马 善 理.轻 金 属 ,1994,(6) :27 -30 .3 王 学 诗 译.工
31、业 氧 化 铝 化 学 制 品.1989 .4 王 二 星.非 金 属 矿 ,1999,(5) :27 -29 .44 矿 产 保 护 与 利 用2001年多品种氢氧化铝的应用及生产作者: 武福运, 刘国红, 冯国政作者单位: 中州铝厂,刊名: 矿产保护与利用英文刊名: CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES年,卷(期): 2001(6)被引用次数: 5次参考文献(4条)1.王二星 查看详情 1999(05)2.王学诗 工业氧化铝化学制品 19893.马善理 查看详情 1994(06)4.苗建国 查看详情 1997(08)引证文献(5条)1.李彦生.刘相尧.柳志刚 铝型混合树脂制备高纯氢氧化铝期刊论文-应用化工 2007(3)2.刘焦萍.冯国政.李静 细白氢氧化铝表面改性技术研究期刊论文-矿产保护与利用 2006(2)3.卢星 纳米氢氧化铝/尼龙6复合材料制备学位论文硕士 20064.王凤春.朱兴松.张显友 制备条件对Al(OH)3超细子尺寸及分布的影响期刊论文-哈尔滨理工大学学报 2003(1)5.马少妹.廖海达.白丽娟 冶金级Al(OH)3纯化工艺研究期刊论文-广西民族学院学报(自然科学版)2003(1)本文链接:http:/