我国氧化铝工业经过数十年的建设与发展,取得了举世瞩目的成就,为国内氧化铝市场需求提供了强有力的支撑[1-2].目前,我国现有的氧化铝厂已经达到近百家.近年来,由于其稳定的物理化学性能,氧化铝已经被广泛地应用于化工、功能材料、医药、航空、国防、电解铝等多种行业.随着我国经济以及电解铝工业的迅猛发展,氧化铝作为电解铝生产的主要原料,其需求量越来越大[3-4],铝土矿资源储量也日渐贫乏[5].
目前,我国氧化铝的产量、市场容量以及消耗量均位居世界前列[6].在2014—2018年期间,我国氧化铝产量呈现逐年稳定增长的态势.五年的时间,其氧化铝产量已从2014年的4 777.3万t/a增至2018年的7 485.9万t/a.并且,2018年氧化铝产量已近似于2014年氧化铝产量的1.6倍[7].
然而,与世界先进水平相比,我国现有氧化铝生产工艺存在着能耗高、工艺流程长、废水排放大、建设投资大、制造成本高等问题[8].目前,以氯化铝溶液为原料制备氧化铝的方法主要有水热法[9-12]、溶胶-凝胶法[13-16]以及氢氧化钠滴定法等.王莉等[17]以氯化铝和氨水为原料,通过水热法制备氢氧化铝,并研究了其晶貌的变化[18];反应方程式为: AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl.且其产物氢氧化铝再经焙烧即可得到氧化铝.然而此方法的主要缺点是氨水不容易存放、生产投入较高等. Castruita等[19]以AlCl3溶液等为原料,以水为媒介,利用稀氨水(25%v/v水溶液)和硝酸溶液(0.3 mol/L)调节溶液pH值,80 ℃下通过溶胶-凝胶法合成拟薄水铝石,并在一定温度范围内煅烧制备a-Al2O3.此方法的缺点是产生一些废酸、废盐等. Suzuki等[20]利用可溶性铝盐,通过向其中加入螯合剂,在一定温度条件下制备出了高纯度的氢氧化铝产品.再经焙烧也可获得氧化铝产品.此方法的弊端是制备条件要求多,同时螯合物属于有机物,具有一定的毒害性.氢氧化钠滴定法是以氯化铝和氢氧化钠为原料,通过向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠的方法制备氢氧化铝,而其反应方程式为: AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl.从上述对比中可知,氢氧化钠滴定法是这些方法中的首选,它具有操作简单、制备条件要求少等优势.然而,其缺点已超过了优点.此方法的主要缺点是在滴定的过程中易出