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    為什么必須重視精細氧化鋁?

       發布時間:2023-12-14 點擊人數:467次
    氧化鋁是一種高硬度的化合物,世界上大約有90%以上的氧化鋁用作金屬鋁的生產原料,這類被稱為冶金級氧化鋁。剩下的我們稱之為精細氧化鋁,即指除冶金用途的氧化鋁之外的特種氧化鋁、氫氧化鋁以及含鋁化合物的總稱。

    當前,精細氧化鋁的發展為何得到了極大的重視?這可以從整個氧化鋁產業發展形勢以及其在工業發展中的地位講起。



    精細氧化鋁的工業價值


    如今,精細氧化鋁已成為一個方興未艾的產業,在世界范圍內推出的產品多達400多個。根據我國相關標準規定,按照化學組成的不同,精細氧化鋁產品可分為氫氧化鋁系列、特種氧化鋁系列、擬薄水鋁石系列、沸石系列以及鋁鹽系列五大類。



    精細氧化鋁分類


    為什么同是氧化鋁卻有如此多的品種呢?這是因為氧化鋁產品中的氧原子和鋁原子的空間堆疊方式不同、含水量存在差異,導致了同是氧化鋁卻有如此多的品種。




    氧化鋁的各種晶型之間的關系,通常,α-氧化鋁被認為是晶型穩定的氧化鋁,而其他晶型的氧化鋁則被認為是α-氧化鋁的中間過渡形態


    在氧化鋁的諸多變體當中,存在著同質異晶現象。到底氧化鋁的變體有多少種?業界的認識并不統一。其中有3種晶型常見,即α-氧化鋁、β-氧化鋁、γ-氧化鋁。

    不同結構就會有不同性質,因此同是氧化鋁卻有著各自獨特的性質,相對應的,不同氧化鋁的應用領域也有所不同。

    氫氧化鋁

    氫氧化鋁系列主要分為晶質類氫氧化鋁和凝膠類氫氧化鋁兩部分。

    晶質類氫氧化鋁主要有低堿型、低鐵型、細粒型、微粒型、高白型,其硬度大,耐熱耐磨,化學穩定性好,無味無毒,具有良好的消煙阻燃性能,可用作無煙阻燃填料,人造大理石、瑪瑙的填料,造紙的增白劑和增光劑,生產各種鋁產品的原料,合成分子篩,生產牙膏的填料,用于抗胃酸藥物,玻璃的配料,合成莫來石的原料等。


    氫氧化鋁用于阻燃材料

    煅燒氧化鋁

    煅燒氧化鋁是以氫氧化鋁或工業氧化鋁為原料,在一定溫度(1100℃~1450℃)條件下進行煅燒,使其部分或幾乎全部轉化為α-氧化鋁而得到的產物。其結晶化程度是由煅燒溫度、煅燒時間以及添加的礦化劑等因素決定的。



    煅燒氧化鋁一般比表面積比較小,但硬度大、強度高、耐高溫、耐酸堿、耐磨性好、吸水率低、導熱性好、電阻率高,因此可用于電子設備、耐火材料、耐磨材料、拋光材料等行業。

    在耐火材料行業應用煅燒氧化鋁,可以填充耐火材料的孔隙,從而提高其體積密度,并能使其熱性能達到更好的狀態,以改善定型耐火材料和不定型耐火材料的性能。

    活性氧化鋁

    活性氧化鋁是氧化鋁水合物變體的熱解產物——過渡型Al2O3的總稱?;钚匝趸X通常被用作干燥劑、吸附劑、催化劑等?,F如今,大部分化工產品的制備過程都需要使用催化劑或吸附劑,而絕大部分催化劑和吸附劑都含有活性氧化鋁。

    高純氧化鋁

    高純氧化鋁(4N及以上)具有高純度、高硬度、高強度、耐高溫、耐磨損、絕緣性好、化學性能穩定、高溫收縮性能適中等優點,具有良好的燒結性能以及普通氧化鋁粉體無法比擬的光、電、磁、熱和機械性能,是現代化工附加值最高、應用廣泛的高端材料之一。作為高性能氧化鋁產品的代表品類,高純氧化鋁廣泛用于熒光材料、透明陶瓷、電子器件、新能源、催化材料和航空航天材料等高科技行業。



    如4N高純氧化鋁主要應用于稀土三基色熒光粉,這是一種常用的發光材料,在照明和顯示領域具有重要的作用。5N高純氧化鋁主要用于制作藍寶石晶體和鋰電池陶瓷隔膜。藍寶石晶體作為理想的LED襯底材料,在微電子領域具有重要的地位。此外,隨著碳化硅半導體產業的興起,高純超細氧化鋁在半導體拋光中的應用顯得尤為重要。

    納米氧化鋁

    當氧化鋁粉體粒徑達到納米級別之后,其納米效應就會賦予其許多獨特的性能。

    納米氧化鋁作為一種新型的功能材料,在光學、化工、催化劑以及特種陶瓷等多個領域都有廣泛的應用。如在燒結陶瓷中添加少量納米氧化鋁,可以改善氧化鋁陶瓷的密度和力學性能;在涂料中添加少量納米氧化鋁,可提高涂層的耐磨性,應用于汽車油漆等領域;在粉末冶金中添加少量納米氧化鋁,可提高其硬度、熔點以及耐高溫性能。

    勃姆石

    勃姆石含有一個結晶水,化學式為γ-Al2O3·H2O或者γ-AlOOH,屬于氧化鋁水合物的一種。



    目前,勃姆石在鋰電池隔膜涂覆方面滲透率已經超過了高純氧化鋁,成為主要的無機涂覆材料。高工產研鋰電研究所(GGII)數據顯示,受動力鋰電池出貨量及涂覆隔膜出貨量雙雙上漲所帶動,2022年中國鋰電池隔膜用勃姆石出貨量3.2萬噸,同比增長超70%。GGII預測,2023年中國鋰電池隔膜用勃姆石出貨量將超5萬噸,同比增長超60%。

    未來,隨著新能源汽車、儲能領域高速增長,以及勃姆石涂覆性能優越,疊加技術進步和規?;a后成本降低,勃姆石的需求量及滲透率將會進一步提升,市場空間極為廣闊。此外,勃姆石在吸附、催化、醫用等領域也有重要應用。

    氧化鋁纖維

    氧化鋁纖維又稱多晶氧化鋁纖維,外觀猶如脫脂棉,色白、光滑、柔軟而富有彈性。氧化鋁纖維具有長纖、短纖、晶須等多種形式,主要成分為三氧化二鋁,還含有少量的二氧化硅等組分。氧化鋁纖維具有強度高、耐熱性好、熱導率小、熱膨脹系數低等特點,可廣泛應用于高溫絕熱材料、復合材料、機械、電子、陶瓷、化工等諸多領域。

    除以上外,還有很多品類的精細氧化鋁在工業中有著重要應用,如沸石??傊?,氧化鋁已成為工業中應用最為廣泛的原材料之一。



    氧化鋁產能過剩危機


    根據阿拉?。ˋLD)數據顯示,目前我國氧化鋁建成產能10292萬噸,運行產能8475萬噸,僅2022年新增氧化鋁建成產能就高達1000萬噸。

    按照電解鋁4500萬噸的年產能天花板進行測算,對應氧化鋁需求量為8730萬噸,當前氧化鋁建成產能顯著過剩。

    2022年11月,工信部等三部門印發《有色金屬行業碳達峰實施方案》,明確提出要鞏固化解電解鋁過剩產能成果。堅持電解鋁產能總量約束,嚴格執行產能置換辦法,研究差異化電解鋁產能減量置換政策,將嚴控電解鋁新增產能納入中央生態環境保護督察重要內容,防范氧化鋁等冶煉產能盲目擴張,推動電解鋁等行業改造升級。完善階梯電價等綠色電價政策,引導電解鋁等主要行業節能減排,加速低效產能退出。

    除產能危機外,我國氧化鋁產業還面臨鋁土礦資源不佳、環保等多重壓力,在此背景下,氧化鋁企業不得不思考立足原有冶金級氧化鋁產業基礎,圍繞產業鏈延伸,精細氧化鋁憑借其技術含量高、產品附加值高等特點,脫穎而出,成為企業新的利潤突破點。



    高端產品的國產化需求緊迫


    盡管我國冶金級氧化鋁狀況面臨嚴峻的產能過剩問題,但在部分重要的精細氧化鋁領域并未實現全面的的國產替代。以高純氧化鋁為例,近年來,我國在高純氧化鋁的微量雜質控制方面都取得了突破性的進展,出現了一批能夠生產4N級甚至5N級高純氧化鋁的企業,但整體來說,我國的高純氧化鋁產業仍處于發展初級階段,產量和質量仍處于一般水平,無法滿足國內迅速增長的需求,細粒度、分散性好的高純氧化鋁基本由國外企業壟斷,尤其是日本住友化學公司目前占據著市場核心位置。

    此外,在制備晶粒細小、結構均勻、機電性能和耐磨性好Al2O3陶瓷零部件方面,國內廠家在Al2O3粉末的雜質含量控制、燒結活性,特別是燒結成瓷后的顯微結構均勻性和材料性能上還具有差距,不得不依賴從日本、德國和美國進口。


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    小結

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    從各個方面來講,精細氧化鋁已經成為我國需重點發展的新材料之一。隨著在傳統領域的廣泛應用以及在新能源汽車、光伏發電等新興行業的快速滲透,需求不斷提升,精細氧化鋁行業市場前景廣闊。

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