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氧化鋁

  純淨的氧化鋁是白色無定形粉末,俗稱礬土,密度3.9-4.0g/cm3,熔點2050℃、沸點2980℃,不溶於水,氧化鋁主要有α型和γ型兩種變體,工業上可從鋁土礦中提取。
  鋁土礦(Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O)是鋁在自然界存在的主要礦物,將其粉碎後用高溫氫氧化鈉溶液浸漬,獲得鋁酸鈉溶液;過濾去掉殘渣,將濾液降溫並加入氫氧化鋁晶體,經長時間攪拌,鋁酸鈉溶液會分解析出氫氧化鋁沉澱;將沉澱分離出來洗淨,再在950-1200℃的溫度下煆燒,就得到α型氧化鋁粉末,母液可循環利用。此法由奧地利科學家拜耳(K.J.Bayer)在1888年發明,時至今日仍是工業生產氧化鋁的主要方法,人稱“拜耳法”。
  在α型氧化鋁的晶格中,氧離子為六方緊密堆積,Al3+對稱地分布在氧離子圍成的八麵體配位中心,晶格能很大,故熔點、沸點很高。α型氧化鋁不溶於水和酸,工業上也稱鋁氧,是製金屬鋁的基本原料;也用於製各種耐火磚、耐火坩堝、耐火管、耐高溫實驗儀器;還可作研磨劑、阻燃劑、填充料等;高純的α型氧化鋁還是生產人造剛玉、人造紅寶石和藍寶石的原料;還用於生產現代大規模集成電路的板基。
  γ型氧化鋁是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環境下脫水製得,工業上也叫活性氧化鋁、鋁膠。其結構中氧離子近似為立方麵心緊密堆積,Al3+不規則地分布在由氧離子圍成的八麵體和四麵體空隙之中。γ型氧化鋁不溶於水,能溶於強酸或強堿溶液,將它加熱至1200℃就全部轉化為α型氧化鋁。γ型氧化鋁是一種多孔性物質,每克的內表麵積高達數百平方米,活性高吸附能力強。工業品常為無色或微帶粉紅的圓柱型顆粒,耐壓性好。在石油煉製和石油化工中是常用的吸附劑、催化劑和催化劑載體;在工業上是變壓器油、透平油的脫酸劑,還用於色層分析;在實驗室是中性強幹燥劑,其幹燥能力不亞於五氧化二磷,使用後在175℃以下加熱6-8h還能再生重複使用。
  目前世界上用拜耳法生產的氧化鋁要占到總產量的90%以上,氧化鋁大部分用於製金屬鋁,用作其它用途的不到10%。