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三氧化二铝
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| style="background: #FF2400" align= center| '''<big>三氧化二铝</big>'''
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| style="background: #FF2400" align= center| '''<big></big>'''
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| style="background: #66CCFF" align= centerlight| '''<big>三 中文名; 氧化 二 铝</big> '''
沸点;2980ºC
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氧化铝(aluminium oxide)是一种 [[ 无机物 ]] ,化学式Al2O3,是一种高硬度的 [[ 化合物 ]] ,熔点为2054℃,沸点为2980℃,在高温下可电离的 [[ 离子晶体 ]] ,常用于制造 [[ 耐火材料 ]] 。
工业氧化铝是由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石制备的,对于纯度要求高的Al2O3,一般用化学方法制备。Al2O3有许多同质异 [[ 晶体 ]] ,已知的有10多种,主要有3种晶型,即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中结构不同性质也不同,在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。<ref>[ https://www.tianqijun.com/shenghuo/video/10858.html 氧化铝的用途氧化铝是什么], 天奇生活 , 2020-01-06</ref>
==基本信息==
氧化铝是铝的稳定氧化物,化学式为Al2O3。在矿业、制陶业和材料科学上又被称为 [[ 矾土 ]] 。
性状:难溶于水的白色固体,无臭、无味、质极硬,易吸潮而不潮解(灼烧过的不吸湿)。氧化铝是典型的两性氧化物(刚玉是α形属于六方最密堆积,是惰性化合物,微溶于酸碱耐腐蚀
储存:密封干燥保存。
用途:用作分析试剂、有机溶剂的脱水、吸附剂、有机反应催化剂、研磨剂、 [[ 抛光剂 ]] 、冶炼铝的原料、耐火材料。
==主要成分==
氧化铝含有元素铝和氧。若将铝矾土原料经过化学处理,除去硅、铁、钛等的 [[ 氧化物 ]] 而制得的产物是纯度很高的氧化铝原料,Al2O3含量一般在99%以上。矿相是由40%~76%的γ- Al2O3和24%~60%的α- Al2O3组成。γ- Al2O3于950~1200℃可转变为α- Al2O3,同时发生显著的体积收缩。
==化学性质==
和碱溶液反应:
Al2O3+ 2NaOH +3H2O = 2Na[Al(OH)4]( [[ 四羟基合铝酸钠 ]] )
也可以简写为:Al2O3+2OH-=2AlO2-(偏铝酸根离子)+H2O
松装密度:0.85 g/mL(325目~0)0.9 g/mL(120目~325目)
晶体结构: [[ 三方晶系 ]] (hex)
溶解性:常温下不溶于水
自然界中的刚玉是α型属于六方最密堆积,熔点,硬度高,不溶于酸碱耐腐蚀,绝缘性好。
将氢氧化铝与偏氢氧化铝或 [[ 铝铵矾 ]] 在723K共热可得γ型,不溶于水,但吸水性很强,有强吸附能力与催化活性。
β形有离子传导能力,允许Na+通过。
数据显示中国是全球最大的氧化铝生产国,2010年全球氧化铝产量为5635.50万吨,中国氧化铝产量达2895.50万吨,同比增长20.14%,占全球比重为51.38%。2010年中国氧化铝表观消费量达到了3321万吨,年增长率为14.05%,净进口426万吨,铝土矿进口量达3019万吨,对外依存度为39.71%,氧化铝对外依存度达47.26%。
随着我国电解铝、陶瓷、医药、电子、机械等行业的快速发展,市场对氧化铝需求量仍有较大的增长空间, [[ 氧化铝 ]] 产量将会不断增长。结合2005-2010年中国氧化铝产量数据,预计2011年中国氧化铝产量将达到3300万吨,增长率为14%,2012年将在2011年的基础上继续增长,产量将超过3800万吨。
另外,鉴于中国的在建施工面积按年计持续大幅增长,且由于不断推行城镇化,未来铝业前景非常乐观。预计2011年中国氧化铝需求同比增长15%至3819万吨,2012年氧化铝需求将达到4200万吨,同比增长10%。
==安全性==
食入 :低危险,易造成 [[ 老年痴呆 ]] ,对小孩智力有损害
吸入 :可能造成刺激或肺部伤害
==工业概况==
中国具有较丰富的铝土矿资源,迄今已探明保守储量23亿吨,位居世界第4,具备发展氧化铝工业的资源条件。据2004年以来的不完全统计,国内已公布的氧化铝投资项目达27个,测算总规模达1604.1万吨。即使不考虑利用国外铝土矿资源和到海外投资办厂的项目,总规模也达到2814.1万吨。2006年底,中铝公司 [[ 氧化铝 ]] 生产952万吨,除已公布在建的氧化铝规模外,全国还有拟建氧化铝总规模1992万吨接近国外所有拟建(扩建)氧化铝项目的总和。氧化铝工业的迅速发展不同于以往的低水平重复建设,而是上规模、高水平,优化了结构,极大地提升了中国氧化铝工业整体水平和竞争力。但是,如果这种投资热继续无序膨胀,势必造成产品相对过剩。
中国氧化铝企业达40多家,已建和在建产能达4350多万吨/年,其中处理国内铝土矿的产能为3250万吨/年。2010年全国氧化铝产量2896万吨,是世界第一大氧化铝生产国。
工艺技术相对复杂
通常情况下,项目从设计,开工到形成产能需要2~3年时间左右的 [[ 时间 ]] ,投入高,风险较高。
市场价格跌宕起伏
需要许多技术工人
在项目试车、投产和日后生产组织管理等方面,需要一大批精通氧化铝工艺技术和具有实践经验的老专家和技术 [[ 工人 ]] 。
对资源能源的依赖度
随着国内外资源竞争日趋激烈,适合氧化铝工业发展的优质资源日渐稀缺,投资氧化铝工业必须考虑项目的经济 [[ 服务 ]] 年限。
建议
控制氧化铝建设总规模
氧化铝工业是资源、 [[ 资金 ]] 、技术密集型原材料产业,因生产过程中要产生大量的尾矿和赤泥(至今未有较好的处理办法添加到水泥原料中,产品也只能用于工业),对环境的影响非常大,铝土矿作为不可再生资源, 其保障程度直接制约着一个地区氧化铝工业的总量与生存周期。因此,各级政府和有关部门,必须准确把握氧化铝工业的发展形势,资源与环境制约状况和基本规律,按照总量控制的要求,严格控制新建氧化铝项目,坚决制止盲目发展和低水平重复建设,努力实现氧化铝工业 [[ 发展 ]] 与资源充分利用,优化生态环境相统一。
优化氧化铝工业布局
矿产资源主管部门要对铝土矿存量资源进行全面核查,推进铝土矿资源勘查 [[ 工作 ]] ,在资源储量有较大幅度提高的情况下,发展计划部门视情况增加布点或同意扩大布点内企业的产能规模。对未经同意在规划布点外拟建氧化铝项目,省环境保护部门不予安排环保评价,擅自建设的必须停止。未经同意不在规划布局内建设的氧化铝项目以及自备电厂,将实行惩罚性电价。
严格发展的经济规模
优化资源配置
按照《[[矿产资源法]]》,由矿产资源管理部门对铝土矿资源进行统一管理,未经矿产资源主管部门批准,各地不得自行批准开采铝土矿。对违规批准和擅自开采铝土矿的,一经查实,要追究有关人员的责任。加强对矿权设置管理与资源的 [[ 平衡 ]] ,优化资源配置。由矿产资源主管部门在对铝土矿资源进行全面核查,系统分析的基础上,对铝土矿资源和矿业权设置进行合理规划,综合平衡。布点内企业要根据建设规模及合理的生产周期,在项目建成投产前必须落实满足5~10年生产需求的铝土矿资源,并同步建设采用选矿D拜耳法工艺的选矿厂。
选矿拜耳法生产氧化铝
选矿拜耳法与国内现行的主要生产方法比较,建设投资节省15%~20%,生产成本降低10%,能耗降低 50%。采用选矿拜耳法处理高品位铝土矿(A/S=10以上)与常规拜耳法厂比较,工艺流程相似,其各项主要生产能耗指标基本相当。因此,采用选矿拜耳法生产氧化铝,处理中国中等品位一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝,经济效益和社会效益显著,是解决中国氧化铝工业发展的重要途径。
整体看来,2005年中国铝及其化合物工业发展问题不少。 [[ 电解铝 ]] 行业的投资建设在2004年的宏观调控中受到了抑制,但铝工业的投资热点又转向了产业链的上下游D氧化铝和铝加工业。
红宝石、蓝宝石的主成份皆为氧化铝,因为其它杂质而呈现不同的色泽,蓝宝石则含有氧化铁和氧化钛而呈蓝色。
⒉ 在铝矿的主成份铁铝氧石中,氧化铝的含量最高。工业上,铁铝氧石经由Bayer process纯化为 [[ 氧化铝 ]] ,再由Hall-Heroult process转变为铝金属。
⒊ 铝与空气中的氧气反应,生成一层致密的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。
⒌ 氧化铝粉末常用作色层分析的媒介物。
⒍ 2004年8月,在美国3M公司任职的科学家开发出以铝及稀土 [[ 元素 ]] 化合成的合金制造出称为transparent alumina的强化玻璃。
资料:刚玉粉硬度大可用作磨料,抛光粉,高温烧结的氧化铝,称人造刚玉或人造宝石,可制机械轴承或钟表中的钻石。氧化铝也用作高温耐火材料,制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等,氧化铝也是炼铝的原料。煅烧氢氧化铝可制得γ-。γ-Al₂O₃具有强吸附力和催化活性,可做吸附剂和 [[ 催化剂 ]] 。刚玉主要成分α-Al₂O₃。桶状或锥状的三方晶体。有玻璃光泽或金刚光泽。密度为3.9~4.1g/cm3,硬度9,熔点2000±15℃。不溶于水,也不溶于酸和碱。耐高温。无色透明者称白玉,含微量三价铬的显红色称红宝石;含二价铁、三价铁或四价钛的显蓝色称蓝宝石;含少量四氧化三铁的显暗灰色、暗黑色称刚玉粉。可用做精密仪器的轴承,钟表的钻石、砂轮、抛光剂、耐火材料和电的绝缘体。色彩艳丽的可做装饰用 [[ 宝石 ]] 。人造红宝石单晶可制激光器的材料。除天然矿产外,可用氢氧焰熔化氢氧化铝制取。
==媒介物==
==制造强化玻璃==
资料:刚玉粉硬度大可用作磨料,抛光粉,高温烧结的氧化铝,称人造刚玉或人造宝石,可制机械轴承或钟表中的钻石。氧化铝也用作高温耐火材料,制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等,氧化铝也是炼铝的原料。煅烧氢氧化铝可制得γ-Al2O3。γ-Al2O3具有强吸附力和催化活性,可做吸附剂和催化剂。刚玉主要成分α-Al2O3。桶状或锥状的三方晶体。有玻璃光泽或金刚光泽。密度为3.9~4.1g/cm3,硬度9,熔点2000±15℃。不溶于水,也不溶于酸和碱。耐高温。无色透明者称白玉,含微量三价铬的显红色称 [[ 红宝石 ]] ;含二价铁、三价铁或四价钛的显蓝色称蓝宝石;含少量四氧化三铁的显暗灰色、暗黑色称刚玉粉。可用做精密仪器的轴承,钟表的钻石、砂轮、抛光剂、耐火材料和电的绝缘体。色彩艳丽的可做装饰用宝石。人造红宝石单晶可制激光器的材料。除天然矿产外,可用氢氧焰熔化氢氧化铝制取。
氧化铝是金属铝在空气中不易被腐蚀的原因。纯净的金属铝极易与空气中的氧气反应,生成一层薄的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。这层 [[ 氧化铝 ]] 薄膜能防止铝被继续氧化。氧化物薄膜的厚度和性质都能通过一种称为阳极处理(阳极防腐)的处理过程得到加强。
==铝土矿==
(Al2O3·H₂O和Al2O3·3H₂O)是铝在自然界存在的主要矿物,将其粉碎后用高温氢氧化钠溶液浸渍,获得偏铝酸钠溶液;过滤去掉残渣,将滤液降温并加入氢氧化铝晶体,经长时间搅拌,铝酸钠溶液会分解析出氢氧化铝沉淀;将沉淀分离出来洗净,再在950-1200℃的温度下煅烧,就得到α型氧化铝粉末,母液可 [[ 循环 ]] 利用.此法由奥地利科学家拜耳(K.J.Bayer)在1888年发明,时至今日仍是工业生产氧化铝的主要方法,人称“拜耳法”.
α型氧化铝
在α型氧化铝的晶格中,氧离子为六方紧密堆积,Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心,晶格能很大,故熔点、沸点很高.α型氧化铝不溶于水和酸,工业上也称铝氧,是制金属铝的基本原料;也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器;还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等;高纯的α型氧化铝还是生产人造 [[ 刚玉 ]] 、人造红宝石和蓝宝石的原料;还用于生产现代大规模集成电路的板基.
γ型氧化铝
γ型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得,工业上也叫活性 [[ 氧化铝 ]] 、铝胶。其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积,Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中。γ型氧化铝不溶于水,能溶于强酸或强碱溶液,将它加热至1200℃就全部转化为α型氧化铝.γ型氧化铝是一种多孔性物质,每克的内表面积高达数百平方米,活性高吸附能力强。工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒,耐压性好.在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体;在工业上是 [[ 变压器油 ]] 、透平油的脱酸剂,还用于色层分析;在实验室是中性强干燥剂,其干燥能力不亚于五氧化二磷,使用后在175℃以下加热6-8h还能再生重复使用。
世界上用拜耳法生产的 [[ 氧化铝 ]] 要占到总产量的90%以上,氧化铝大部分用于制 [[ 金属铝 ]] ,用作其它用途的不到10%。
== 参考来源 ==
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<center>高中化学实验大全 | 161 三氧化二铝的两性</center>
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== 参考资料 ==