活性氧化铝球制备工艺全解析

活性氧化铝球制备工艺全解析

活性氧化铝球的制备工艺根据原料选择、成型技术及性能需求不同，主要分为以下几类方法：

一、转盘成球法（主流工艺）

原料配比

以ρ-氧化铝（75-95%）为主，搭配拟薄水铝石（5-25%）作为辅料，两者混合后形成高比表面积和机械强度的基础材料。

拟薄水铝石需研磨至325-500目以增强粘结性。

成球过程

在转盘成球机中喷淋硝酸或柠檬酸等粘结剂（浓度0.3-0.5%），利用离心力使粉末粘结形成生球。

控制转盘倾斜角度和转速，确保生球粒径均匀（通常1-8mm）。

焙烧与活化

生球经48小时养护后，在380-450℃下梯度焙烧30-40分钟，形成稳定的γ-Al₂O₃晶型。

部分工艺采用蒸汽水化（95-100℃, 3-5小时）增强孔道结构。

特点：成本低、产量高，但需优化酸浓度和混合比例以避免脱壳现象。

二、碱法工艺（高比表面积型）

原料处理

以氢氧化铝为原料，通过闪速焙烧（入口700-800℃、出口500-530℃）快速脱水生成γ-氧化铝。

粘结剂配方

使用碳酸氢铵（10-15份）和碳酸钠（8-10份）作为造孔剂，与γ-氧化铝混合成浆液。

活化焙烧

料球经蒸汽水化后，在450-700℃焙烧20-60分钟，比表面积可达300 m²/g以上。

应用：适用于含磷废水处理等对吸附性能要求高的场景。

三、喷雾造粒法（精密控制型）

溶胶制备

铝盐溶液（如硝酸铝）水解浓缩成溶胶，调节pH至2-3.5。

喷雾干燥

溶胶雾化后喷入高温干燥塔，液滴瞬间脱水形成多孔微球，粒径可控制在0.8-1.5mm。

后处理

微球经二次焙烧（400-600℃）优化孔结构，比表面积达250-350 m²/g。

优势：粒径均匀、纯度高，适合催化剂载体等精密需求场景。

四、熔融离心法（高强度型）

熔融成型

氧化铝粉在2060-2070℃下熔融，通过离心甩出形成球形基体。

表面改性

熔融球余热（570-750℃）下喷涂拟薄水铝石溶胶，分解形成γ-Al₂O₃表层。

强化处理

球体经辛烷层预冷后水淬，再通过负压焙烧（140-160℃）脱挥，强度达150N/粒以上。

特点：机械强度提升3倍，但能耗较高，适合极端工况。

五、性能优化关键技术

孔道结构调控

通过添加碳酸氢铵造孔剂或负载氨基有机胺，提升CO₂吸附容量（≥6wt%）。

粘结剂创新

硝酸、柠檬酸等酸性粘结剂增强拟薄水铝石与ρ-氧化铝的粘结强度，磨耗率≤0.2%。

焙烧参数控制

精准控制温度（380-450℃）和时间（30-60分钟），平衡比表面积与机械强度。