用含鋁工業固廢生產阻燃用氫氧化鋁及其它高附加值化合物，是對含鋁固廢進行高附加值綜合利用的重要途徑。為增進大家對含鋁工業固廢高值化利用的認識，此就阻燃用氫氧化鋁及生產工藝做簡單介紹。

　　氫氧化鋁((aluminium hydroxid，ATH)亦名三水合氧化鋁，分子式為Al(OH)₃或Al₂O₃·3H₂O，Al(OH)₃的相對分子質量為78.00，Al₂O₃·3H₂O的相對分子質量為156.00。氦氧化鋁為白色粉末，無球、無毒，相對密度2.42，200℃以上開始失水，變成Al₂O₃，不溶于水或醇，溶于熱硫酸、鹽酸及堿中。

　　氫氧化鋁是正氫氧化鋁[三水合氧化鋁Al(OH)₃]和偏氫氧化鋁[單水合氧化鋁Al(OH)]的統稱。水合氧化鋁并非真正的水合物，而是一種結晶的氫氧化鋁，鋁和氫氧根之間的健是離子鍵，且所有的氫氧根基本上是等價的。

　　三水合氧化鋁(Al₂O₃·3H₂O)的變體很多，如α-三水合氧化鋁[α-Al(OH)₃]、β1-三水合氧化鋁[β1-Al(OH)₃]、β2-三水合氧化鋁[β2-Al(OH)₃]、α-單水合氧化鋁[α-Al(OH)]、β-單水合氧化鋁[β-Al(OH)]等，作為阻燃劑的ATH，主要是α-三水合氧化鋁，常以α-Al(OH)₃表示。氫氧化鋁可以是結晶的或無定形的，α-Al(OH)₃屬單斜晶系。

　　氫氧化鋁受熱時脫水(主要在230-330℃進行，吸熱量約2kJ/g)和發生相變，其差熱曲線上有三個吸熱峰(見圖9-4)，說明其結晶水的釋出是分三個階段進行的。第一個吸熱峰位于230℃左右，相當于α-三水合氧化鋁部分分解轉化為α-單水合氧化鋁[Al(OH)₃→Al(OH)+H₂O]；第二個吸熱峰位于300℃左右，相當于α-單水合氧化鋁分解轉化為某種晶型的氧化鋁；第三個吸熱峰為位于500℃處的寬吸熱峰，相當于α-單水合氧化鋁分解轉化為?-氧化鋁[2Al(OH)→Al₂O₃+H2O]。此外，Al(OH)₃的起始脫水溫度和吸熱峰的位置，依其粒度及粒度分布、雜質含量及加熱條件不同而略有差異。而且，由圖9-4可以看出，氫氧化鋁在210℃左右即有脫水發生，而近來的研究表明，氫氧化鋁在120℃經500h可放出10%的結晶水，150℃經100h可放出15%的結晶水。

　　阻燃級Al(OH)₃的化學組成、主要物理性能及熱力學參數分別見表1、表2及表3。

　　根據國家標準GB/T 4294-1997的規定，我國生產的Al(OH)₃AH-2、微AH-2及特微AH-2的技術指標應符合表4的要求。

　　表4 我國生產的Al(OH)3的技術規格

　　 氫氧化鋁的粒徑與性能有很大關系，粒徑越小，比表面積就越大，阻燃效果就越好。我國已能生產平均粒徑小于1um的Al(OH)₃。美國 Huber公司開發的新品種Micral 1000和Micral 1500粒徑分別為1.0um和1.5um，而且粒度分布范圍窄，可改善注塑和擠塑加工工藝。美國 Climax公司的 Hydrax系列氫氧化鋁有5個品種，均具極窄的粒度分布范圍。Alcoa公司的S-13超細氫氧化鋁粒平均粒徑在0.2_~0.5um之間，粒度分布范圍控制嚴格。國外還有不少公司也生產平均粒徑在0.8_~1.5um的Al(OH)₃。表5是Huber公司生產的一般粒徑Al(OH)₃的化學組成及技術規格。表6是國外幾家公司生產的超細A(OH)₃的化學組成及技術規格。

　　①為100g Al(OH)₃所吸收的煮沸過粗亞麻仁油量（mL）。

　　表6國外生產的超細Al(OH)₃的化學組成及技術指標

　 　為了改善氫氧化鋁作為阻燃劑的性能，提高其耐熱性、消煙性、耐濕性、與被阻燃基材的相容性及電絕緣性等，人們已進行過很多研究，如使粒徑細微化和超徽細化，控制合理的顆粒形狀和合理的粒度分布，對其進行表面處理，盡量降低氫氧化鋁的Na+含量等。美國Solem公司的牌號為 Halofree的無鹵、低煙、低毒、無腐蝕性及高熱穩定性阻燃劑，即是以改型氫氧化鋁為基的無機阻燃劑，其主要技術規格見表7。

　　①105℃、2h測定的質量損失。

　　作為阻燃劑使用的Al(OH)₃，大部分采用拜耳法生產，只有少部分是由堿-石灰燒結法生產的。

　　拜耳法生產的Al(OH)₃，其中含有少量礦石中原存的有機物，白度小于90%，不宜直接用為阻燃劑，故需將其進行二次處理，即將其溶于苛性堿中，制得較純凈的鋁酸鈉溶液，再分解制得高白度的、可用為阻燃接的Al(OH)₃。分解工藝可分為種分工藝和碳分工藝兩種。

　　種分工藝包括氫氧化鋁晶體的長大；氫氧化鋁品種的附聚；次生晶核的形成；氫氧化鋁晶粒的破裂和磨損等。種分工藝分解速度非常緩慢，分解產物的粒度分布是上述作用的綜合結果。分解技術條件及參數為：種子系數2.65；種子粒度d50=30um；壓縮空氣(0.4MPa)攪拌；分解初溫85℃；分解終溫60℃；分解時間72h；分解率50%。

　　碳分工藝是向精制鋁酸鈉溶液中通入濃度為35%的CO₂氣體進行分解，即得產品氫氧化鋁。其又可分為單槽碳分工藝和連續碳分工藝。分解條件及參數為：CO₂濃度35%；CO₂通氣量70m³/(m²·h)；初溫85℃；終溫78℃；分解率91%。反應過程表示為：　

　　燒結法生產的Al(OH)₃因經過高溫燒結工序，礦石中含有的有機物已全部分解，故產品白度一般大于95%，且Fe、Ni、Co的含量也低于5×10^-6，可直接用于阻燃高聚物而不影響制品色澤。另外，燒結法采用的碳酸化分解法易于控制ATH的晶型及粒度級別。

　　二次鋁灰、大修渣、粉煤灰、煤矸石中含有鋁元素，可作為生產阻燃級氫氧化鋁的原料，由含鋁工業固廢生產阻燃級氫氧化鋁，是經濟效益十分顯著的工業固廢綜合利用途徑。

　　1、由二次鋁灰或大修渣生產阻燃級氫氧化鋁

　　將二次鋁灰或大修渣做無害化處置（脫氮、除氟等）后進行堿熔，再經浸出、過濾脫硅、除鐵制得純度符合技術要求的鋁酸鈉溶液。將鋁酸鈉溶液種分、碳分、過濾、洗滌、干燥等制得阻燃用氫氧化鋁產品。碳分母液經苛化回收氫氧化鈉和碳酸鈣，氫氧化鈉返回堿熔工序循環使用，碳酸鈣作為商品出售。生產過程對環境無影響。

　　2、由煤矸石生產阻燃用氫氧化鋁聯產二氧化硅氣凝膠并回收煤炭

　　將煤矸石粉碎后直接送酸堿聯浸工序，經處理制得含有硫酸鋁和硫酸鐵及硫酸亞鐵的酸浸出液和水玻璃，并收得煤炭。分離出酸浸出液中的鋁，得粗氫氧化鋁，堿熔粗氫氧化鋁得純凈的鋁酸鈉溶液，采用種分、碳分工藝處理鋁酸鈉溶液得阻燃用氫氧化鋁。以所得水玻璃為原料經水解、縮聚、干燥得二氧化硅氣凝膠。生產過程對環境無影響。

　　3、由粉煤灰生產阻燃級氫氧化鋁聯產高分散白炭黑和氧化鐵

　　將粉煤灰直接送酸堿聯浸工序，經處理制得含有硫酸鋁和硫酸鐵及硫酸亞鐵的酸浸出液和水玻璃。分離出酸浸出液中的鋁，得粗氫氧化鋁，堿熔粗氫氧化鋁得純凈的鋁酸鈉溶液，采用種分、碳分工藝處理鋁酸鈉溶液得阻燃用氫氧化鋁。以所得水玻璃為原料經碳析、過濾、洗滌、干燥制得輪胎用高分散白炭黑。氫氧化鋁和白炭黑所產生的母液送苛化工序，經苛化處理收得氫氧化鈉返回系統循環使用，所得碳酸鈣作為商品出售。將分離鋁后含鐵酸浸出液還原凈化后送氧化鐵顏料生產工序，采用堿循環無害化工藝，控制工藝條件生產氧化鐵工業顏料或軟磁鐵氧體用氧化鐵。生產過程對環境無影響。

　　目前，阻燃用氫氧化鋁出廠價約6000元/噸，二氧化硅氣凝膠出廠價格約100000元/噸，高分散輪胎用白炭黑約5500/噸，氧化鐵工業顏料平均價格約6500元/噸，高純超細鐵氧體用氧化鐵出廠價格15000—35000元/噸。產品附加值較高。