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高純氧化鋁一般來說是指純度達(dá)到99.99%（4N）以上的氧化鋁，具有良好的燒結(jié)性能以及普通氧化鋁粉無法比擬的光透率、電磁穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機械性能，是一種重要的光電功能材料。正因此，高純氧化鋁不僅產(chǎn)品系列化程度和延伸空間大，與其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度更大，被譽為21世紀(jì)以來新材料產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)量大、產(chǎn)值最高、用途最廣的尖端材料之一，前景被極為看好。但是甘蔗沒有兩頭甜，目前制備高純氧化鋁的常見技術(shù)，如改良拜耳法、無機鋁鹽熱分解法、水熱合成法等都不同程度地存在著成本高、工藝過程復(fù)雜、污染環(huán)境的缺點。
CAC2023展上，上交賽孚爾（包頭）新材料有限公司展示了采用高純鋁水解法制備的高純氧化鋁系列產(chǎn)品性能達(dá)到了國際先進水平，并且在綠色環(huán)保方面取得重大成就。經(jīng)營部主管魏強先生不僅向小編講述介紹了開發(fā)該項技術(shù)過程中的細(xì)節(jié)故事，并且也還透露了公司雄心勃勃的規(guī)劃愿景。
簡單說，賽孚爾采用的高純鋁水解法是在高純鋁提純技術(shù)的基礎(chǔ)上，對直接水解法綠色氧化鋁制備技術(shù)進行了優(yōu)化。
原料——采用6N級高純鋁提升產(chǎn)品性能
魏主管表示：“高純鋁水解法制備高純氧化鋁對于原材料高純鋁的純度要求極高，所以首先，我們制備在高純氧化鋁時，在原料端進行嚴(yán)格把控，采用了本單位生產(chǎn)的6N級超高純鋁錠作為原材料。據(jù)我所知，目前國內(nèi)只有極少數(shù)廠家夠生產(chǎn)純度達(dá)99.999%（5N級）的高純鋁，在國際市場上，能成產(chǎn)5N（99.9993%）以上高純鋁產(chǎn)品的也僅有德國海德魯鋁業(yè)、美國鋁業(yè)、俄羅斯鋁業(yè)、日本昭和鋁業(yè)和住友化學(xué)等國際著名企業(yè)。本單位運用定向凝固法生產(chǎn)的6N超高純鋁錠彌補了國內(nèi)該項技術(shù)空白，在國際上也處于領(lǐng)先地位。以該6N級超高純鋁錠為原材料，我們自主研發(fā)了性能可對標(biāo)日本住友化學(xué)的4N5、5N5的高純氧化鋁，實現(xiàn)了國產(chǎn)自主替代?？捎糜谥谱魅嗽鞂毷?、分析試劑以及納米級催化劑和載體等?！?/span>
高純鋁水解法制備高純氧化鋁
Ps：定向凝固法是通過強制冷卻或加熱的方法，在凝固金屬樣未凝固熔體中建立起沿特定方向的溫度梯度，使熔體在氣壁上形核后沿著與熱流相反的方向，按要求的結(jié)晶取向進行凝固，排除雜質(zhì)元素的技術(shù)。高純鋁的生產(chǎn)過程主要是利用電磁攪拌技術(shù)，對處于固液臨界狀態(tài)的液相進行強制性的攪拌以降低臨界狀態(tài)液相中溶質(zhì)富集層的厚度，有利于溶質(zhì)的擴散，提高提純的效率，使晶體不斷生長，然后得到高純鋁。
定向凝固法生產(chǎn)高純鋁裝置示意圖（左）
提純后直徑80mm高純鋁錠距底部不同距離處斷面圖（右）
工藝優(yōu)化——實現(xiàn)更高產(chǎn)能
高純鋁水解法制備高純氧化鋁是利用活性較高的金屬鋁與水反應(yīng)生成氫氧化鋁，產(chǎn)物經(jīng)過干燥、高溫煅燒后制得高純氧化鋁的一種方法。通常來說，水解反應(yīng)得以發(fā)生的原因在于物質(zhì)具有較高的化學(xué)活性，然而單質(zhì)鋁與水很難發(fā)生水解反應(yīng)，所以該方法最關(guān)鍵的技術(shù)就是需對單質(zhì)鋁進行活化，使其形成具有較高的化學(xué)活性及表面能的非平衡態(tài)晶體或準(zhǔn)晶相，進而與去離子水發(fā)生水解反應(yīng)。
高純鋁水解制備高純氧化鋁化學(xué)方程式
魏主管介紹，過去高純氧化鋁在水解環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水無法再利用，而現(xiàn)在，該工序經(jīng)賽孚爾優(yōu)化后脫水廢液回用率達(dá)到了100%，從鋁到氧化鋁的一次轉(zhuǎn)化率也由此提升了20%。而在氧化鋁前驅(qū)體的脫水過程中，賽孚爾實現(xiàn)了由“濾布過濾”到“自體過濾”的轉(zhuǎn)化，使脫水過程的物料損失率由原來的5%降低到了1%以內(nèi)。焙燒時的耗電量比過去也減少了7.7%，用水量減少了15%。從整個生產(chǎn)過程來看，優(yōu)化后的工藝做到了節(jié)能環(huán)保的同時，原料利用率也大幅提高。目前，賽孚爾已在包頭形成800噸的年產(chǎn)能，在年底，預(yù)計將實現(xiàn)年產(chǎn)能1800噸的目標(biāo)。
小結(jié)
數(shù)年磨一劍，出鞘必鋒芒。賽孚爾自成立以來始終專注于電子專用材料及特種功能陶瓷材料領(lǐng)域，依托上海交通大學(xué)的核心優(yōu)勢技術(shù)和持續(xù)創(chuàng)新能力，公司的核心產(chǎn)品高純氧化鋁、高純氫氧化鋁、高純勃姆石等均在生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)了能耗少、原料利用率高、產(chǎn)品可控的目標(biāo)，性能更是達(dá)到了國際先進水平，處于國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平。未來，賽孚爾將繼續(xù)精進新產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)能力，全面提升高純氧化鋁系列產(chǎn)品的制備工藝。
最后，感恩所有相遇，期待下次相聚！CAC先進陶瓷展仍將秉承初衷，做“懂行的先進陶瓷展”，繼續(xù)為各位行業(yè)專家及業(yè)內(nèi)人士打造深入交流的平臺。
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