铝的化合物种类及用途

2021-1-11 14:31:00

氧化铝

氧化铝以几种不同的晶形存在，其中常见于刚玉中。刚玉具有高比重（4.0）、高熔点（约2050°C或3700°F）、不溶性和硬度。

氧化铝是商业化学品铝的主要成分。红宝石和蓝宝石是结晶的近乎纯的氧化铝品种，被少量杂质着色。合成红宝石和蓝宝石是通过在氢氧吹管火焰中熔化高纯度氧化铝和着色剂的混合物制成的。大多数被切割和钻孔，形成手表和各种精密测量仪器上的微小“宝石”。

活性氧化铝是氧化铝的一种多孔形式，在足够低的温度下，许多化学结合的水被排出，以避免烧结。它对大多数气体具有化学惰性，无毒，在水中不会软化、膨胀或分解。它具有吸附和保持水分而不改变形状或性质的能力，并且具有很高的抗冲击性和耐磨性。活性氧化铝在石油、化工和石化工业中用作汽油、石化、天然气和过氧化氢生产中的脱水剂和净化器。

煅烧氧化铝是在超过1050°C（1900°F）的温度下加热，以排出几乎所有的化学结合水的一种氧化铝。在这种形式下，氧化铝具有高化学纯度、高硬度（莫氏硬度标度为9，金刚石为10）、高密度和高熔点（略高于2050°C[3700°F]）。它具有良好的导热性、耐热性和抗冲击性，并且在高温下具有较高的电阻率。这种特性的结合使得煅烧氧化铝在磨料、玻璃、瓷器、火花塞和电绝缘体中非常有用，但要使用大量的煅烧氧化铝来获得铝。

板状氧化铝是加热到1650°C（3000°F）以上的氧化铝。它由片状晶体组成，具有很高的热容和热导率，并且在高温下具有特殊的强度和体积稳定性。由于这些原因，板状氧化铝的主要用途是生产高质量耐火材料，用于工业炉衬的材料。高铝质耐火材料用于金属和玻璃工业的锅炉装置，用于冶炼金属和烧制玻璃、陶瓷和陶瓷的大型熔炉和窑炉，以及建筑砖的制造。

大多数耐火材料是以砖的形式生产的，在熔炉中粘结和烧制。一些可浇铸耐火材料是以砂浆的形式制成的，通常是片状氧化铝和铝酸钙水泥作为粘合剂。这些被称为grog的砂浆在压力下喷射，形成钢铁工业的电炉和碱性氧气炉、钢包和焦炉的内衬，以及用于蒸汽锅炉、回转窑和许多其他高温应用。

熔融铝用于玻璃工业的特殊耐火材料中。熔融氧化铝是煅烧过的氧化铝，在电弧炉中熔化，冷却，粉碎，再铸成所需形状。在另一个应用中，需要热气体的工业过程使用一种独特的传热装置，叫做卵石加热器。被加热的气体通过一层被加热到极端温度的片状氧化铝球床。在另一种应用中，通过在电炉中熔化氧化铝和二氧化硅，并将熔融混合物置于高速气体中以产生细小的白色纤维而形成铝绝缘材料。

其他化合物

氧化铝的含水形式称为氢氧化铝，可能含有一个或三个水分子。每一个都可能存在于两个不同的结晶阶段，即α和β。在这两种形式中，α变体更为常见。铝土矿中存在α-三氢氧化物（三水铝石）和α-氢氧化物（勃姆石）。

氢氧化铝广泛用于生产铝化学品，如硫化铝、铝酸钠、氟化铝和六水氯化铝。它是制造石油催化剂、塑料和橡胶制品、纸张、玻璃和釉瓷、粘合剂、清漆和牙膏的原料。

水净化采用硫酸铝。各种形式的氯化铝在有机化学中用作催化剂，在化妆品工业中用作除臭剂。氟化铝在铝生产中应用广泛。