氧化鋁化學分析方法和物理性能測定方法

摘?要：在工業生產領域內，對于氧化鋁的化學分析與物理性能測定方法是關于鋼鐵行業生產的一大重點。在認識氧化鋁化學分析特性的同時，也必須圍繞氧化鋁物理粒度、比表面積、松裝密度、磨損指數這幾個基本參數進行分析。針對當前氧化鋁化學成分分析與物理測定方法進行逐步優化，了解到如何在工業化生產過程中進一步推動氧化鋁化學分析與物理檢測建設。并對于其物理性能、化學特性做出認知，完善當前氧化鋁生產企業工藝內容，對于其性能測定過程提出相應的解決優化方案。

關鍵詞：氧化鋁化學分析方法;物理性能;測定方法

在鋼鐵行業發展過程中，其中的一項重要材料就是氧化鋁。隨著大量冶煉技術的發展，當前以鐵礬土作為其冶金主要原料，而被大量使用。鐵礬土的化學成分通常采用《粘土國家標準》進行分析，但是在試樣分析過程中卻顯得十分困難，過程非常煩瑣。所以其工作流程不太合理，也急需對于此項技術進行分析。鐵礬土內含有二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵等物質，對于其中的氧化鋁檢驗過程應采用化學檢驗與物理檢驗相結合的方法。真正對于其內的氧化鋁含量進行分析，滿足相應實驗結果要求。

1?氧化鋁化學分析方法

1.1?方法提要

關于氧化鋁的化學分析方法，它主要是在樣品中加入EDTA試劑。首先準備好部分溶液，對于強堿分離鐵鈦元素后加入一定的溶液，在弱酸溶液中，鋁和EDTA絡合形成1比1的絡合物，這時可用插減法求得氧化鋁的含量。關于冶金工業的氧化鋁化學分析方法，也常使用的是此種測定方法。基于鋼鐵生產、檢驗過程，視情況會采用人工或者機械方法分批次的選擇樣品，并保持樣品的最小顆粒不易太小。在室溫下放于特定環境內進行儲存，以此保持氧化鋁的正常功能。在樣品選擇過程中應達到取樣的物理狀態與化學狀態進行平衡，直到整個檢驗過程結束為止。

1.2?主要操作步驟

關于工業生產的氧化鋁，它主要用于運輸、裝卸、連續流動、儲存以及運輸過后的氧化鋁取樣。在運輸時，可由任何的人工設備或者機械設備進行補充。如阿基米德螺旋或者傾斜的斜槽，在稱樣容器方面對于此工業生產內容也必須以塑料材質為主。步驟方面首先對于工業園氧化鋁批次、數量進行分析，在每隔一段時間內，必須對于整個斜槽寬度內取一份氧化鋁，該分量的氧化鋁至少要為2kg。對于工業生產過程中顆粒粒度在0um到300um之間的氧化鋁，要取500g氧化鋁作為其實際實驗對象。從中進行實驗樣品的測定，按照一定的操作步驟進行規范，這適用于粉末狀產品的測定方法。

1.3?取樣分析內容

首先對于取樣裝置，其必須保障其內部沒有盛放任何的東西。在取樣之前，對裝置至少開啟2到3次，將其中的殘余、次品去除，大多數時候都是從流動性的氧化鋁中直接取樣，這樣一來也可以在整個流動面上進行寬度量取。在取樣時必須保持最大容量的持續流動，并盡量避免在供料中斷或者加料時進行使用。如果是采用機械方式進行取樣，在取樣時怎樣保證整個容器內無其他的產品，兩次取樣過程中也不能夠有任何的灰塵落入。其中將樣品取樣放入到四等分箱或者接收臺內，避免任何的遺留問題。應采用阿基米德螺旋或傾斜斜槽來進行取樣，避免加料漏斗后的漏料問題。在取樣過程中保證樣品的力度，防止不同力度大小樣品發生偏心問題。為了將取樣的大氣環境影響降到最低，應盡量在特定的除濕環境內進行取樣。然后按照化學試劑方法將專門的檢驗探針用于其中，對于氧化鋁性質做出分析，找準氧化鋁的化學特性狀況。

2?氧化鋁物理測定方法技術現狀

2.1?粒度

在氧化鋁冶金工業生產過程中，氧化鋁在高壓氣流推動下由物料管輸送到下料機，下料機在周期性地將氧化鋁注入電解槽內，由此穩定其電解質內容。如果出現氧化率的電解質力度，則會堵塞管道，這會造成氧化鋁生產過程中的加料困難，影響到了其后續的電解效果。但是氧化鋁的力度也不能夠過大，力度過大會影響其在電解質中的溶解速度，造成沉積影響和電流效率。當前企業大多希望采用的氧化鋁粒度分不要小于45um，要小于18%。粒度的分布要大于150um，其顆粒小于3%的氧化鋁。篩分法是測定氧化率粒度分布的一種重要方法，也是各鋼鐵企業進行生產制造的有效方法。按照氧化鋁化學測定方法與物理性能測定過程，篩分法所測定的結果，采用顆粒累計質量分數來進行表示。篩分法最為主要的特點就是在使用過程中較為簡單，其分析結果也能夠被學者廣泛的接受。在篩分法應用過程中，它的局限性也十分的明顯。在制造使用過程中，由于篩孔的不均勻性，可能會對于某一目標要做出長期鎖定。其顆粒必須聚集時才能夠統一穿過某一篩孔，在分析過程中，它時長較長，也未能夠對超過顆粒部分進行分析。篩選的實際質量并不是太高，在篩選過程中不同廠家的篩選樣品處理方法都可能會導致后續的誤差，造成實驗室的粒度分布結果出現不同的偏差。而激光粒度儀策略方法則是圍繞光在前進過程中會保持其均勻性，只有一部分的光會偏離前進方向。這樣一種認識方式被稱為光的散射，粒度的顆粒尺寸越小，散射角越大，由此激光粒度儀就是按照光的散射現象進行分析的。通過此方法快速確定出氧化鋁顆粒尺寸，其結果較好，但是在測定過程中卻需要由測定人員進行各參數設置。在激光粒度儀法測定超細氧化鋁粒度時，關于其時間、分散劑和遮光度等因素，都會不同程度地影響到粒度測定成果。如果樣品在水中發生了一系列的團聚現象，這也表明后續的測定數據殘差較大，其可信度較低。在研究時，也發現12烷基苯磺酸鈉與六偏磷酸鈉樣品分散效果較好，它不會產生過多的顏色，使得粒度測量出現失真問題。

2.2?磨損指數

磨損指數也是關于氧化鋁物理測定的一種主要方法，如前面的研究過程以及能夠得知，氧化鋁的粒度較好有利于電解正常進行，但是對于氧化鋁的操作內容僅僅依靠此項指標還是不夠的。在氧化鋁運送和下料方面，它是依靠某一高壓氣流進行推動的。如果氧化鋁的強度未能夠達到十級的等級，就會出現破損，而形成一系列的小顆粒。這會影響到氧化鋁本身的運送過程，在此時也必須需要一個表征氧化鋁在高壓狀態下破損內容的指標，其參數就是磨損指數。磨損指數能夠從整體上反映出氧化鋁本身的強度，在鋼鐵工業發展過程中，它的值與強度內容正好成反比。這一測量方法也是圍繞氧化鋁化學規范進行測定給出的，可以先將部分氧化鋁樣品分為兩大類。其中一部分樣品用直接篩分法測定其質量分數，另一部分氧化鋁則放在流化床上以一定的氣流循環對其進行磨損。最后篩分出大于45um質量等級的氧化鋁，按照磨損公式計算得出氧化鋁磨損系數。關于氧化鋁磨損指數的測定，它包括氣體性質、吹壓壓力以及漏孔直徑這三個主要因素。關于此因素，任何一部分一旦發生改變也會使得后續的測定結果出現較大的變化，在研究過程中對于其吹壓過程應盡量采用好壓縮空氣如氧氣、氮氣等等氣體，從安全視角用量出發，考慮氮氣。現今也有學者針對激光粒度儀法測定了氧化鋁的磨損指數，它與常用的氧化鋁測定方法有著很大的差別。但是激光粒度測定方法測試較快，結果較為穩定。對于冶金工業生產，也就有著實際的意義。采用此方法，能夠對比參數，做好氧化鋁生產指導。

2.3?松裝密度

在鋁電解過程中，其需要在規定時間內向電解槽內加入一定質量的氧化鋁。電解自動下料設備可完成氧化鋁的添加，它添加的氧化鋁也是以體積量進行控制的，在必要時也必須做好氧化鋁松裝密度控制，了解多少體積能夠對應相應的氧化鋁松裝密度測定方法。也需了解到添加多少體積的氧化鋁才能夠對應一定質量的氧化鋁，松裝密度測定會按照氧化鋁化學分析方法與物理分析方法作出同步運行。在進行冶金工作開始之前，必須將試樣放于300℃進行干燥。不同于ISO903：1976要求，松裝密度測試過程較為簡單。除了控制時的下料之外，能夠保證測試過程中無任何震動，這時也無其他的要求。

2.4?真密度

在物理測定過程中，鋼鐵行業也常會根據氧化鋁的真密度對其進行測定。真密度是對氧化鋁在電解中的沉降與擴散做出影響的關鍵參數，如果其真密度過大，也不利于氧化鋁在電解槽內進行迅速擴散，它會造成氧化鋁的團聚問題。氧化鋁真密度測定方法是按照《氧化鋁化學分析方法與物理性能測定方法比重瓶子法》得出的，由于二甲苯具有一定的毒。性在此方法應用時，也具有一定的難操作性?；旧隙际怯盟ヌ娲妆剑诿摎夥椒☉梅矫嬉部梢圆捎盟蠓ù嬲婵粘橹品椒?。此方法應用過程能夠滿足客觀要求，其結果也較為穩定。在氣體介質測定方法原理應用過程中，將其用于真密度測定方法內，了解氧化鋁真密度。在工業生產領域內常應用的一類方法為氣體法，氣體法應用較為簡單，它能夠有效地確定出氧化鋁真密度，這也與傳統的測定過程存在著較大的差別。

2.5?比表面積

現代鋁電解工藝設計過程中，氧化鋁在加入電槽之前，都會經過預先設置的煙氣凈化管道，以此吸附煙氣中的氟化氫和全氟化碳等等有害物質。氧化鋁的吸附能力保障主要取決于其比表面積，目前氧化鋁的比表面積維持在80m2/g左右。氧化鋁比表面積測定方法基本上采用的就是BET法，即在液氮條件下對于氮分子進行吸附，它多是多層分子吸附內容。根據BET公式可以認為在氮氣飽和壓力下，可以測定出幾個不同層次的比表面積量。其測定標準為氧化鋁化學方法與物理性能測定方法，在測定氧化鋁比表面積時，對于其中的宏觀活化溫度和時間控制也是非常關鍵的。但在比表面積測定過程中，通常情況下冶金氧化鋁都是在氫氧化鋁流傳設備上進行1100℃煅燒的。氧化鋁大部分具有表面活性，能夠吸收空氣中的一些水分。如果采用150℃脫去活化，并不能夠完全的去除表面的一些附著水分，也不建議采用300℃脫去活化。其測量出的結果不會真正地反映出氧化鋁的比表面積，對此方法也需做出適當的調整。只有這樣，才能夠保證測定結果準確性、完整性。

3?結語

關于氧化鋁在冶金工業中的物理測定與化學測定內容，它是做好鋼鐵行業施工發展的基礎。對于化學測定應明確化學測定方法，認識氧化鋁在試劑瓶內的基本含量，并對于其工業化學測定內容做出分析。而對于物理測定則要從磨損指數、粒度、松裝密度、真密度、比表面積等四個方面出發，在相應指標測定過程中，按照氧化鋁實際含量進行確定。了解到鋼鐵生產氧化鋁的基本內容，對于施工過程作出進一步保障，并加強人員方面的操作技術訓練，真正做好氧化鋁生產過程優化。

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作者簡介：靳靜（1983—?），女，漢族，河北邯鄲人，碩士，工程師，研究方向：鋼鐵冶金（鋼鐵及原輔料成分分析）。