我國超細(xì)氫氧化鋁的發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望

任云翔

（內(nèi)蒙古鑫旺再生資源有限公司 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300）

超細(xì)氫氧化鋁是一種無毒無味的白色粉末，具有耐熱、不揮發(fā)、抑煙等優(yōu)點(diǎn)，是化學(xué)品氧化鋁的生產(chǎn)原料。世界上化學(xué)品氧化鋁產(chǎn)量占冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)量的10%左右，近年來我國化學(xué)品氧化鋁發(fā)展迅猛，已經(jīng)成為世界化學(xué)品氧化鋁的生產(chǎn)大國和應(yīng)用大國，但我國化學(xué)品氧化鋁產(chǎn)量只占冶金級(jí)氧化鋁產(chǎn)量的5%左右[1]，說明我國化學(xué)品氧化鋁仍有較大的增長潛力。超細(xì)氫氧化鋁是目前使用量最大的阻燃劑，隨著WEEE法規(guī)、ROHS法規(guī)、REACH法規(guī)等的出臺(tái)和完善，阻燃行業(yè)得到迅速發(fā)展。2018年用于低煙無鹵阻燃電纜材料的超細(xì)氫氧化鋁已達(dá)到40萬噸。未來，隨著市場對(duì)安全環(huán)保的需求增加，阻燃用超細(xì)氫氧化鋁行業(yè)將進(jìn)一步得到發(fā)展。

1 超細(xì)氫氧化鋁的主要生產(chǎn)方法

由于下游用戶對(duì)超細(xì)氫氧化鋁的質(zhì)量指標(biāo)要求不同，超細(xì)氫氧化鋁也有不同的制備方法，但總的來說分為物理法和化學(xué)法兩大類。

（1）物理法。物理法就是通過球磨機(jī)、振動(dòng)磨、氣流磨等的粉碎，使氫氧化鋁固體料塊或粒子發(fā)生變形而破裂，產(chǎn)生更細(xì)微的顆粒，隨后根據(jù)需要，再通過表面改性提升性能。該工藝一般以氧化鋁廠粗顆粒氫氧化鋁為原料，經(jīng)氣流磨解聚和氣流分級(jí)處理制備超細(xì)氫氧化鋁。物理法具有成本低、產(chǎn)量大、流程簡單的特點(diǎn)，但產(chǎn)品粒度分布范圍較寬，顆粒形貌不規(guī)整，其白度及純度取決于氫氧化鋁原料，適用于對(duì)產(chǎn)品純度、粒度和形貌要求較低的領(lǐng)域。

（2）化學(xué)法?；瘜W(xué)法又分為種分法、微乳液法、金屬醇鹽法、超重力法、固相法等。其中種分法主要是通過向鋁酸鈉溶液中添加活性種子，結(jié)晶析出氫氧化鋁，也被稱作拜耳法，是目前超細(xì)氫氧化鋁產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝。其活性種子的制備一般是通過化學(xué)中和法，如碳分法、磷酸法、硫酸鋁法、硝酸鋁法、小蘇打法等。也有采用將氫氧化鋁濕磨粉碎后作為活性種子的工藝，其種子比率為8%左右。微乳液法通常用表面活性劑、助劑、溶劑和水制成乳液，以被油包覆的水核作為制備微粒的“微型反應(yīng)器”。微乳液具有超低界面張力和很高的增溶能力等性能，因而晶體的生長過程易于控制，而且微乳液球包裹住晶體顆粒，有效阻止了納米顆粒的團(tuán)聚。因而該法制得的超細(xì)氫氧化鋁具有產(chǎn)品粒度、形貌可控等優(yōu)點(diǎn)，但由于工藝復(fù)雜、有機(jī)物回收困難、成本較高，目前尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。金屬醇鹽法機(jī)理分為兩步：鋁鹽和醇鹽在水中水解，其-OR基團(tuán)先水解生產(chǎn)成-OH，接著氫氧化鋁再以沉淀形式析出。該方法制備過程簡單，制得的樣品粒徑可控、分布均勻，可連續(xù)操作，但粉體在制備和干燥過程中離子團(tuán)聚顯著，且反應(yīng)原料貴、成本高，限制了其應(yīng)用范圍。超重力法利用超重力環(huán)境，使不同大小分子間的分子擴(kuò)散和相間傳質(zhì)過程得到極大強(qiáng)化，且設(shè)備可產(chǎn)生較高的離心加速度，分解液與用于中和的原料分別從不同的通道進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床，在高速旋轉(zhuǎn)的填料中接觸反應(yīng)后，制備出超細(xì)氫氧化鋁，該法反應(yīng)時(shí)間短，工藝控制簡單，但對(duì)設(shè)備要求高、成本高，難以產(chǎn)業(yè)化。固相法是將金屬鹽或金屬氧化鋁按配方充分混合，經(jīng)擴(kuò)散、反應(yīng)、成核、生長得到超細(xì)氫氧化鋁。該法操作方便、合成工藝簡單，但工藝放大較困難，目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，有待進(jìn)一步完善。

2 超細(xì)氫氧化鋁主要提供商產(chǎn)品性能指標(biāo)情況

超細(xì)氫氧化鋁國內(nèi)外市場主要供應(yīng)商有：雅寶公司（已被邱博公司收購）、邱博公司（Huber Corp)、德國Nabal tec、日本昭和電工、日本住友化學(xué)、中國鋁業(yè)、洛陽中超新材料等，其代表產(chǎn)品分別是104LEO、Micral 9400、APYRAL60、H-42M、H-WF-01、AH-01 DG。近年來，隨著國內(nèi)企業(yè)對(duì)技術(shù)研發(fā)的重視，目前國內(nèi)產(chǎn)品在物理指標(biāo)如吸油值、失水溫度、熔融指數(shù)、白度、比表面積上已達(dá)到國際同類先進(jìn)水平，其中中鋁產(chǎn)品的白度指標(biāo)、洛陽中超新材料產(chǎn)品的吸油值指標(biāo)甚至已優(yōu)于國際同類產(chǎn)品。

3 超細(xì)氫氧化鋁的主要應(yīng)用

（1）超細(xì)氫氧化鋁在電線電纜行業(yè)的應(yīng)用。超細(xì)氫氧化鋁作為無機(jī)阻燃劑，具有無毒、不揮發(fā)、價(jià)廉、阻燃、消煙、填充和在燃燒時(shí)無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，可有效提高聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等有機(jī)合成材料的氧指數(shù)，在電線和電纜及光纜材料中的填充量達(dá)到120%～200%。

隨著人們環(huán)保意識(shí)和對(duì)阻燃標(biāo)準(zhǔn)要求的提高，阻燃電線電纜的市場越來越大，同時(shí)隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)步伐的加快，對(duì)阻燃型光纖和光纜的需求將持續(xù)增加。

（2）超細(xì)氫氧化鋁在電器保溫絕緣發(fā)泡材料中的應(yīng)用。超細(xì)氫氧化鋁添加到聚氨酯發(fā)泡材料中，起到阻燃和保溫的作用，在空調(diào)及冰箱中應(yīng)用廣泛。隨著中國城鎮(zhèn)化步伐加快和亞洲區(qū)域經(jīng)濟(jì)的不斷融合以及一帶一路作為世界經(jīng)濟(jì)新的發(fā)展引擎，對(duì)家電器等用品的需求量將不斷增大。同時(shí)，超細(xì)氫氧化鋁在建筑保溫用發(fā)泡材料和工業(yè)設(shè)備、管道等保溫發(fā)泡材料的應(yīng)用也十分廣泛。

（3）超細(xì)氫氧化鋁在化學(xué)品氧化鋁行業(yè)的應(yīng)用?；瘜W(xué)品氧化鋁的下游產(chǎn)品如：超細(xì)a-氧化鋁、片狀氧化鋁、勃姆石等行業(yè)需要原料穩(wěn)定、粒度分布集中、雜質(zhì)含量（Fe2O3、SiO2、Na2O）低的超細(xì)氫氧化鋁作為產(chǎn)品質(zhì)量和特殊功能保證的前提，對(duì)超細(xì)氫氧化鋁的需求量隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而逐步提高。

（4）超細(xì)氫氧化鋁在其它行業(yè)的應(yīng)用。氫氧化鋁作為胃酸中和劑、醫(yī)藥佐劑在醫(yī)藥行業(yè)得到廣泛應(yīng)用；同時(shí)超細(xì)氫氧化鋁作為顏料能提高涂布紙的白度、不透明度、平滑度和吸油墨性，能取代部分鈦白粉節(jié)約成本，但國內(nèi)還處于推廣階段。

4 超細(xì)氫氧化鋁的發(fā)展趨勢(shì)

（1）超細(xì)氫氧化鋁的超微細(xì)化。氫氧化鋁的超微細(xì)化增加了氫氧化鋁的表面積，使粒子表面蒸氣壓降低，明顯增強(qiáng)阻燃效果，同時(shí)提高材料制品的力學(xué)性能和耐熱性能。美國已研制出平均粒徑小于0.2μm的超細(xì)氫氧化鋁，這種超細(xì)氫氧化鋁不僅能提高阻燃性能，而且使體系力學(xué)性能提高。

（2）超細(xì)氫氧化鋁的高純化。超細(xì)氫氧化鋁在結(jié)晶過程中夾雜的氧化鐵和氧化鈉等雜質(zhì)造成下游產(chǎn)品的絕緣性能降低，另外氧化鈉還影響氫氧化鋁的初始熱分解溫度。氧化鈉含量越低，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性越好，產(chǎn)品具有更好的加工性能。因此超細(xì)氫氧化鋁化學(xué)成分的高純化，盡可能減少超細(xì)氫氧化鋁中的雜質(zhì)，成為一種趨勢(shì)。

（3）超細(xì)氫氧化鋁的晶體形貌一致化和粒度分布集中化。氫氧化鋁顆粒的晶體形貌影響產(chǎn)品的填充性能和應(yīng)用性能，不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的形貌有不同要求，大多數(shù)行業(yè)需要表面光滑、球形度高的氫氧化鋁產(chǎn)品，而有一些行業(yè)需要采用片狀氫氧化鋁，還有一些行業(yè)希望添加纖維狀的氫氧化鋁來提高復(fù)合后產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度和阻燃性能。因此，高度一致化的形貌特征成為追求的目標(biāo)。

5 結(jié)論

（1）我國已成為超細(xì)氫氧化鋁的生產(chǎn)大國和使用大國。我國超細(xì)氫氧化鋁仍有較大的發(fā)展空間。

（2）超細(xì)氫氧化鋁逐步脫離氧化鋁工業(yè)流程，走工業(yè)氫氧化鋁重溶等專業(yè)化生產(chǎn)道路，已成為一種趨勢(shì)。

（3）超細(xì)氫氧化鋁的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)寬，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求將越來越高。