氧化铝是一种无机化合物,化学式为 Al₂O₃,是铝元素在自然界中最主要的氧化物形式。它是一种离子晶体,呈白色固体状,无臭无味,不溶于水。天然的氧化铝又称刚玉,因含不同杂质而有多种颜色,如含铬元素时呈红色(红宝石),含铁、钛元素时呈蓝色(蓝宝石)。 氧化铝具有高硬度、高电阻率、良好的生物惰性、抗腐蚀、高热稳定性等特点。
氧化铝广泛应用于多个行业,具体如下: 冶金行业:是电解法生产金属铝的核心原料,通过霍尔 - 埃鲁法,将纯净的氧化铝溶解于熔融冰晶石中进行电解,可获得高纯度的铝金属及其合金。 机械行业:可作为磨料用于砂纸、砂轮等,用于金属加工、玻璃加工等。氧化铝陶瓷还可制作成陶瓷钉、球阀、轴承、刀具等结构部件,也可作为涂层覆在金属、陶瓷等表面,提高表面硬度和耐磨性。 生物材料行业:氧化铝陶瓷具有生物惰性,不可在体内降解吸收,且强度和耐磨性较高,可用于修复或替代骨骼硬结缔组织,如制作人造关节等。 耐火材料行业:因其耐高温、低热导等特性,被广泛用于制作耐火涂层、耐火砖、高温密封件、隔热板等,应用于钢铁冶炼、玻璃制造等高温工业炉窑。 电子行业:具有较大的绝缘电阻,可用来制造陶瓷基板、真空电容器的陶瓷管壳和半导体集成电路陶瓷封装管壳等,也可用于制备电解电容器的电解液,提高电容器性能。 化工行业:在石化与化学工业中,氧化铝是重要的催化剂和催化剂载体,可用于制造醇、合成氨、脱氢等反应,还可用作空气及其他气体的脱湿剂,变压器油和透平油的脱酸剂。
以下是三个喷雾干燥机制备氧化铝的实验案例:
精密陶瓷喷雾干燥机制备高纯氧化铝球形粉末:以氧化铝粉和溶剂(水或乙醇)为原料,加入表面活性剂搅拌均匀,经砂磨机研磨至粒度 D100≤0.1μm 后,通过该喷雾干燥机进行制备。设备采用先进雾化技术,搭配特制 M 型雾化盘,能精准控制颗粒粒度分布和球形度。高效热风分配系统确保热空气均匀分布,实现快速热交换。低帽收粉方式和多级除尘系统,提高了产品回收率,实现清洁生产,制得的纳米氧化铝陶瓷粉纯度高、粒度均匀、分散性良好。
某高校利用那艾喷雾干燥机制备氧化铝空心微球:以铝盐溶液为前驱体,加入适量的分散剂和模板剂,搅拌均匀形成稳定的混合溶液。将该溶液通过喷雾干燥机进行雾化干燥,在高温热风作用下,溶剂迅速挥发,铝盐溶液发生水解和缩聚反应,形成氧化铝前驱体微球。然后将前驱体微球在高温下煅烧,去除模板剂,同时使氧化铝前驱体转化为 α - Al₂O₃,制得氧化铝空心微球。通过控制喷雾干燥的工艺参数和煅烧条件,可以调节空心微球的粒径、壁厚和球形度等性能。
采用那艾喷雾干燥机制备 γ - Al₂O₃催化剂载体:将拟薄水铝石溶解在稀硝酸溶液中,形成一定浓度的铝溶胶,加入适量的助挤剂和扩孔剂,搅拌均匀后制成浆料。浆料经喷雾干燥机雾化后,与高温热风接触,迅速干燥成型,得到 γ - Al₂O₃前驱体颗粒。将前驱体颗粒在特定温度下煅烧,即可得到具有一定比表面积、孔容和孔径分布的 γ - Al₂O₃催化剂载体。该方法制备的 γ - Al₂O₃催化剂载体颗粒粒径均匀,球形度好,比表面积和孔结构可根据实际需求进行调控,适用于多种催化反应体系。