一、起源:铝土矿
自然界中含铝矿物和岩石种类丰富,如铝土矿、页岩、明矾石、霞石正长岩、黏土、煤矸石、粉煤灰等,这些矿物及岩石都可以作为提取铝的原料,然而截至目前,唯一具有商业开采价值的原料只有铝土矿。铝土矿通常是指以一水软铝石、一水硬铝石、三水铝石为主要成分的矿物。
铝土矿主要分布在几内亚(储量74亿吨)、澳大利亚(储量62亿吨)和巴西(储量26亿吨)、牙买加(20亿吨),四国已探明铝土矿储量约占全球铝土矿总储量280亿吨的65%。从全球铝土矿储量角度来看,我国不属于铝土矿资源丰富的国家,铝土矿储量为9.8亿吨,主要分布在山西、贵州、广西和河南四省(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%)。
二、转化:氧化铝
铝土矿提炼氧化铝是一个经典的化工产业。目前,世界上95%的铝业公司都在使用拜耳法生产氧化铝,该方法由奥地利工程师卡尔·约瑟夫·拜耳初创于1887年。拜耳法工艺原理:用浓氢氧化钠溶液将铝土矿中的氧化铝水合物转化为铝酸钠,通过稀释和添加氢氧化铝晶种使氢氧化铝重新析出,剩余的铝酸钠溶液也叫母液重新用于处理下一批铝土矿。
图1 拜耳法经典工艺流程
氧化铝中主要杂质为硅、铁、钠,一部分是铝土矿中自身含有,一部分则是提炼工艺中引入的,特别是钠杂质。
后来根据铝土矿品位差异,衍生出烧结法、和拜耳法-烧结法联合法等多种工艺方法。
图2 铝土矿主流提炼工艺对比
氧化铝是现代工业中极为重要的基础原料。90%以上氧化铝被用作电解铝原料,通过冰晶石-氧化铝融盐电解法冶炼出金属铝,广泛应用到工业体系。
剩下10%氧化铝因为氧化铝多变的特性,被用到各种细分行业。例如:陶瓷、高温耐材、吸附催化、导热、光学等行业。
图3 氧化铝的相变过程
三、进阶:球形氧化铝
致密的晶体构型赋予α氧化铝优良的导热绝缘性能,特别是球形化后的氧化铝,成为了导热散热材料的主力军。
不同于氧化铝的电解应用,导热用氧化铝对钠杂质要求更高,因此适宜选用经煅烧加工的低钠氧化铝,其中钠含量低至300ppm以下。经火焰法高温熔融,氧化铝颗粒快速熔化收缩成球形微粒,再经分级、清洗、干燥等一系列精细处理工艺,最终制备出电子行业适用的球形氧化铝产品。
球形氧化铝工艺核心在于粉末的球形化及粒度、离子杂质的控制。球化效果直接影响到应用粘度,粒度波动也会影响导热配方导热性能的稳定性,离子杂质会干扰配方粘度,反应效果等。
百图公司作为较早研发球形氧化铝产品企业之一,专注研发生产高品质球形氧化铝。公司球形氧化铝工艺成熟,种类丰富,市场认可度高,是值得信赖的导热材料供应商。