到现在为止，对高纯氧化铝纯度的定义研究者们的意见各不一致，有的研究学者认为是3N以上，有的研究学者认为是4N以上。目前大部分人认同的高纯氧化铝是指纯度在4N以上而且颗粒均匀的超细粉体材料 ^[1-2]。

基于纯度高和粒度均匀的特性，高纯氧化铝具有高硬度、高强度、耐高温、耐磨损、绝缘性好等优点，具有良好的烧结性能以及普通氧化铝粉体无法比拟的光、电、磁、热和机械性能，是现代化工附加值最高、应用最广泛的高端材料之一。在陶瓷应用技术领域，其可用于制作较高密度的轴承材料、传感器等；在电子电工方面可用于制作半导体、光敏材料、集成电路等；在生物制药方面可以用来制作人造骨骼、关节等；在光应用方面可用于制造蓝宝石LED、催化剂载体、荧光材料等；在新能源领域，可用于锂离子电池隔膜涂覆材料^[3-4]。

高纯氧化铝的制备条件和制备方法对于制备出的氧化铝纯度的高低，颗粒度是否均一，是否具有易烧结的特性等均起着决定性的作用，因此，各国的科研工作者对高纯氧化铝的制备工艺越来越重视。目前，常用的工艺有改良拜耳法、无机铝盐热分解法、有机醇铝盐、水解法、水热合成法等^[5-6]。其中无机铝盐热分解法又可细分为硫酸铝铵热分解法和碳酸铝铵热分解法。本文则主要阐述两种热分解法的工艺原理、优缺点及原料的纯化方法。

2.1 工艺原理

硫酸铝铵热分解法是国内外制备高纯氧化铝的常用方法，其制备过程为：首先通过硫酸溶解铝的氢氧化合物制作出硫酸铝，在特定的温度下，将硫酸铵添加，对物料配比、pH值和反应温度等反应条件进行严格控制，制作出硫酸铝铵。将硫酸铝铵进行加热操作，使硫酸铝铵在自身携带的结晶水中持续溶解，如果硫酸铝铵的结晶水处于饱和状态，硫酸铝铵就开始结晶析出。硫酸铝铵经过不断结晶的过程，就能够将钙离子、钾离子、钠离子、镁离子、铁离子和硅离子等杂质从硫酸铝铵中脱离，就能得到高纯硫酸铝铵晶体。然后通过1200℃高温对硫酸铝铵晶体进行焙烧，使硫酸铝铵晶体进行热分解，获得高纯氧化铝^[5]。硫酸铝铵热分解法制备高纯氧化铝的化学反应为^[1]：

该方法的优点有：

工艺比较简单，成本低廉，同时粉体纯度较高、粒径分布较窄、粉体团聚轻微^[7]。

该方法的缺点有：

该生产周期长，存在热溶解现象，且焙烧过程中产生的NH₃、SO₃会对环境造成严重污染^[8]。

2.2 硫酸铝铵热分解法的纯化工艺

使用硫酸铵铝铵热解法制备高纯氧化铝时，一般采用络合和吸附的方法去除高纯氧化铝前驱体中的杂质元素。络合主要是依靠络合剂和杂质金属离子络合形成稳定的螯合物停留在液体中，然后将结晶体和液体分离从而达到除杂目的，常用的络合剂有EDTA，壳聚糖等金属离子络合剂。物理吸附是利用分子间的作用力对杂质进行吸附，而对硫酸铝溶液吸附作用时可以采用固体吸附剂。实验室常用的固体吸附剂有分子筛和活性炭。分子筛和活性炭的物理吸附已经在工业生产上得到广泛的应用。虽然络合和吸附方法对于去除高纯氧化铝前驱体中的杂质起到了一定作用，但是对于微量元素杂质的去除率则不是很大，相反可能还会引入新的杂质，上面的这些方法也只是对杂质元素进行初步的脱除，如果要对杂质元素进行更为全面的脱除就不适合用这些方法^[1，2，9]。

3.1 工艺原理

此种方式是将碳酸氢铵与硫酸铝铵两种物质混合，得到铵片钠铝石，随后历经氧化、沉淀、吸收、过滤及高温风干过程，最后经过细致的研磨之后，在超高温度中热化分解，提取出纯度为99.99%以上的高纯氧化铝^[10]。碳酸铝铵热分解法制备高纯氧化铝的化学反应为^[11]：

从配方上可以看出，碳酸铝铵法就是在硫酸铝铵法提取高纯氧化铝的基础上的补充、改进和创新，不仅污染小，粒度更均匀，烧结密度更高。在该配方的指导下，可以明显看出，要想提取出高纯氧化铝，要把碳酸氢铵与硫酸铝铵的比例控制在10~15之间，对于氧化时候的温度也要把握在15℃上下^[11]。

该方法的优点有^[4]：

(1)可避免硫酸铝铵生产工艺的缺点；

(2)粒度均匀，粒径细且分布均匀；

(3)废弃物容易回收，烧结体密度高，过程控制严格。

该方法的缺点有^[8]：

该法虽然克服了硫酸铝铵热分解法排放SO₃污染环境的缺点，但使生产周期延长，增加了生产成本。

3.2 碳酸铝铵热分解法的纯化工艺

碳酸铝铵热解法中所用到的原料有硫酸铝和碳酸氢铵等等，因而在纯化除杂方面可以借鉴一下硫酸铝铵热分解法中的一些工艺，将硫酸铝和碳酸氢铵预处理，得到精制的原材料，这为后续的提纯减小了压力^[2]。

王彪等^[12]发明了一种制备高纯碳酸铝铵的技术，该方法主要工艺流程是将一定量的矿化剂硫酸铵和添加剂a－Al₂O₃以及分散剂柠檬酸和乙二醇的混合物加入到有固体原料且纯度较高的碳酸氢铵与硫酸铝铵的反应器中，反应生成的中间物料通过压榨式压滤机中，对中间物料进行压滤一压榨，然后用高纯水对其反复清洗，最后进行压滤脱水，可以得到高纯的碳酸铝铵。

高纯氧化铝粉体具有普通氧化铝无法替代的性能，广泛应用于高新技术材料领域和现代化工。截至目前，大量的工艺研究仍处于实验室阶段，已工业化应用的方法逐渐满足不了要求。硫酸铝铵热解法具有操作简便、产品纯度较高、无团聚现象且技术成熟等优势，但产生的废气污染环境，通过对其回收处理可有效解决这一问题，这就导致工序复杂，成本提高，不利于工业化生产，还存在生产周期长和杂质难去除等问题，已经面临淘汰的局面。经改进的碳酸铝铵热解法避免了污染气体的排放，产物颗粒分布均匀，但也造成了废液的产生，同样存在生产周期长的问题，今后的发展趋势是解决硫酸铵废液的问题，实现绿色工业化生产，结合其它工艺方法缩短周期提高效率。

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