赵红军，穆念孔，王鸿雁
1 前 言
氢氧化铝在1 100～1 450 ℃煅烧大多可以获得含量＞70%的α-Al2O3，而且可以控制α-Al2O3的结晶尺寸。转化开始时生成的α-Al2O3晶体尺寸极小，中位径通常＜ μm。通常控制煅烧温度和矿化剂的加入来控制α-Al2O3的结晶粒度。
无矿化剂时，回转窑中的温度即使达到1 600 ℃，也不足以使α-Al2O3结晶长大到2 μm。若添加矿化剂，可以在较低的温度下得到结晶尺寸＞10 μm且可以控制的α-Al2O3，还可以促使α-Al2O3在低温下长大，从而节约能源[1]。 煅烧α-Al2O3的矿化剂主要包括H3BO3、NH4Cl、NH4F、AlF3等。矿化剂在煅烧α-Al2O3过程中的作用主要表现在降低煅烧温度、促进α-Al2O3晶型转化和降低α-Al2O3中氧化钠含量。添加1%的矿化剂（占Al2O3含量），可以降低氢氧化铝转化成α-Al2O3的温度，并能加快转化速度，且有利于脱出Al2O3中的钠。采用硼酸矿化剂，焙烧温度在1 400～1 450 ℃左右，保温2～3 h，其反应式如下：
Na2O+ H3BO3→ Na2BO3↑+3H2O。
加入少量的氯化镁，在焙烧过程中可以更好地除去Na2O，这是α-Al2O3中的钠被盐基置换出来，在1 413 ℃时NaCl蒸发的结果。加入MgCl2煅烧过的氧化铝，虽然有部分氧化镁同时进入刚玉晶格中，经显微镜观察确定，呈极细的等轴晶状的镁铝尖晶石，聚集在氧化铝颗粒之间的接触处。由于氧化镁在氧化铝中是以结合状态存在，所以不会妨碍煅烧α-Al2O3的使用性能和产品特性。用氧化镁纯化工业氧化铝，除降低Na2O含量外，还可作为氧化铝烧成制品调节结晶结构，抑制晶粒长大所需要的形态转化加入物。
2
不同矿化剂的作用
1
试验中，以工业氧化铝为原料（其中Na2O含量为%），加入不同的矿化剂，经充分混匀后，装入刚玉坩埚，在试验用高温炉中，按一定升温制度煅烧而成，煅烧温度1 400 ℃。从试验结果中，选用了4种具有代表性的高温氧化铝样品作为分析对象进行讨论。煅烧高温氧化铝的主要技术指标见表1。
表1 煅烧高温氧化铝的主要技术指标 化学成分/% 添加剂/% SiO2 Fe2O3 Na2O 晶粒度/μm α-Al2O3/% 真比重 /(g·cm-3) 样品 编号 1 2 硼酸 盐酸 氯化镁 3 4 由表1可知，1）所加的矿化剂具有明显的除钠效果（主要以氧化钠含量为考证对象），随着矿化剂种类不同，除钠效果也有明显的差异。2）矿化剂具有较好的促进α-Al2O3晶型转化的作用，不同的矿化剂作用略有差异。3）α-Al2O3的真比重对矿化剂的依赖性较小，而且个别矿化剂降低了α- Al2O3的真比重。4）不同添加剂对煅烧α-Al2O3的原晶粒度有较大影响。图1中4种产品的电镜照片表明了无添加剂和加入3种不同的添加剂对α-Al2O3原晶粒度的影响。
2
a） 1#样品 b） 2#样
品 c） 3#样品 d） 4#
样品
图1 煅烧高温氧化铝样品的电镜照片
从图1中可以看出，1#和2#样品的原晶粒度明显大于3#和4#样品，3#和4#在颗粒的团聚体中生成了极为细小的晶体。为了进一步比较其晶体的大小与状态，把3#和4#样品再次放大比例，电镜照片见图2。
a） 3#样品 b） 4#样品
图2 3#和4#样品放大比例的电镜照片
由此可见：不同矿化剂对原晶粒度的影响不同，有的明显促进原晶粒度的长大，有的具有良好的抑制晶粒长大的作用，而且，矿化剂对α-Al2O3晶粒的形貌产生一定的影响[2]。
3
3
不同煅烧温度对试验结果的影响
表2列出了相同原料中分别加入一定量的矿化剂、在3个不同温度点（1 340、1 380、1 420 ℃）时的煅烧结果，1 340 ℃和1 380 ℃焙烧高温氧化铝的晶体形貌见图3。
表2 焙烧温度对煅烧高温氧化铝性能的影响
矿化剂类别 焙烧温度/℃ 1 340 A 1 380 1 420 1 340 B 1 380 1 420 1 340 C 1 380 1 420 Na2O/% 原晶粒度/μm α相/% 真比重/(g·cm3)
a) 1 340 ℃ b) 1 380 ℃
图3 不同温度煅烧后的晶体形貌
由表2可知，随焙烧温度的升高，煅烧高温氧化铝的检测指标发生规律性变化。即温度越高，除钠效果越好，原晶粒度递增，α-Al2O3的转化率和真比重也随之递增。随着
4
温度的升高，晶粒发生了明显增大，并且形态越来越不规则。
从SEM图片可以发现：在1 340 ℃温度下焙烧的高温氧化铝一次晶粒小，并且呈较均匀的球状；在1 380 ℃焙烧高温氧化铝一次晶粒明显长大，而且呈不规则的片状。
4 结 论
同一原料在相同的煅烧温度下，矿化剂对α-Al2O3的产品性能有很大影响，就加快转化速度和提高转化强度而言，NH4F效果最好，就降低生成温度而言，AlF3最有效。
α-Al2O3的真比重对矿化剂的依赖性较小，而且个别矿化剂降低α-Al2O3的真比重。 随煅烧温度的升高，煅烧α-Al2O3的检测指标发生规律性变化。即温度越高，除钠效果越好，原晶粒度递增，α-Al2O3的转化率和真比重也随之递增。
5
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容