-
有关氧化铝知识
氧化铝、刚玉、红
宝石和蓝宝石虽然名称各异，其形态、硬度、
性质、用途也不相同，贵贱更是相距甚远，
但是它们的化学成份却完
全相同，皆是氧化铝。
一．氧化铝
纯净的氧化铝是白色无定形粉末，俗称矾土，密度
3.9-4.0g/cm<
/p>
3
，
熔点
205
0℃、沸点
2980℃，不溶于水，氧化铝主要有
α
型和
γ
型两
种变体，工业
上可从铝土矿中提取。
铝土
矿
（
Al
2
O
3
·H
2
O<
/p>
和
Al
2
O
3
·3H
2
O
）
是铝在自然界存在的主要矿物，
将其粉碎
后用高温氢氧化钠溶液浸渍，获得铝酸钠溶液；过滤去掉残
渣，将滤液降温并加入氢氧化
铝晶体，经长时间搅拌，铝酸钠溶液会
分解析出氢氧化铝沉淀；将沉淀分离出来洗净，再
在
950-
1200℃的温
度下煅烧，
就得到
α
型氧化铝粉末，母液可循环利用．此法由奥地利
科学家拜耳（
K
．
J
．
Bayer
）在
1888
年发明，时至今日仍是工业生产
氧化铝的主要方法
，人称“拜耳法”．
在
α
型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，
Al
3+
对称
地分布在氧离子围成
的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点
很高．
α
型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基
本原料；也
用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；
还可作研磨剂、阻燃剂、填充
料等；高纯的
α
型氧化铝还是生产人造
刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于生产现代大规模集成电路
的板基．
γ
型氧化铝是氢氧化铝在
140-
150℃的低温环境下脱水制得，工
业上也叫活性氧
化铝、铝胶．其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆
积，
Al<
/p>
3+
不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中．<
/p>
γ
型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或强碱溶液，将它加热至
1200℃就全
部转化为
α
< br>型氧化铝．
γ
型氧化铝是一种多孔性物质，
每克的内表面
积高达数百平方米，活性高吸附能力强．工业品常为无色或微带
粉红
的圆柱型颗粒，耐压性好．在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、
催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用
于色层分
析；在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二
磷，使用后在
175℃以下加热
6-8h
还能再生重复使用．
目前世界上用拜耳法生产的氧化
铝要占到总产量的
90
％以上，氧
化铝
大部分用于制金属铝，用作其它用途的不到
10
％．
二．刚玉
自然界天然存在的
α
型氧化铝晶体叫做
刚玉，常因含有不同的杂
质而呈现不同的颜色．刚玉一般呈带蓝或带黄的灰色，有玻璃或
金刚
光泽，密度在
3.9-4.1g/cm
3
，硬度
8.8
，仅次于金刚石和
碳化硅，能耐
高温．含有铁的氧化物的刚玉砂叫金刚砂，呈暗灰色、暗黑色，常作
研磨材料，用于制各种研磨纸、砂轮、研磨石，也用于加工光学仪器
和
某些金属制品．
因天然刚
玉产量供不应求，工业上常将纯
α
型氧化铝粉末在高温
电炉中烧结制成人造刚玉，
也称电熔刚玉．
它能
耐
1800℃以上的高温，
是制造高级特殊耐火材料的原料，有
高温下机械强度大，抗热震性好，
抗侵蚀性强，热膨胀系数小等特点，用于制火箭发动机
燃烧室内衬、
喷咀，雷达天线保护罩，原子能反应堆材料，高级高频绝缘陶瓷，冶
炼纯金属和合金的坩埚，高温发热原件，热电偶保护管，各种高温炉
的
炉衬等．人造刚玉还用于制精密仪表轴承和金属丝的拉丝模具．我
国自
< br>1958
年起就能产生人造刚玉了．
三．红宝石和蓝宝石
混有少量不同氧
化物杂质的优质刚玉就是大名鼎鼎的红宝石和蓝
宝石，
是制作名
贵首饰的材料，
其微粒可制精密仪表和手表的轴承．
红
宝石是天然产的透明红色刚玉，颜色从淡玫瑰红至深胭脂红，有的还<
/p>
略带紫色色调，有的有星光，以呈鸽子血红色最具有商业价值．红色
是晶体中含少量氧化铬之故．红宝石是宝石中的珍品，七月生石．红
宝石英语为
Ruby
，源出拉丁语
ruber
意为红色，硬度为
9
，密度常为
< br>4g/cm3
，有金刚光泽．天然红宝石重量达
1
克拉的不多，超过
5
克拉
已属罕见，
世界上每年开采的红宝石其中品质最优者仅占千分之一．
世
界天然红宝石迄今发现最大的重
3450
克拉产自缅甸，
世界著名的巨大
星光红宝石重
138.7
克拉，著名的鸽血红宝石重
55
克拉．世界红宝石
最有名的产地是缅甸曼德拉的东北部，
还有泰国、
斯里兰卡、
柬寨．
1973
年在非洲肯尼亚的恩干加，
1978
年在澳大利亚中部阿利斯波利，
70
年
代末在巴基斯担的罕萨先后发现大型红宝石矿藏，以上发现被誉为
70<
/p>
年代世界红宝石矿三大发现．我国红宝石主要产地为云南、青海，数
量不多质量也不大理想．
蓝宝石因其在自然界存在比红宝石数量要多，故早在公元前
800
年就被人类当作宝石．它也是天然的
α
型氧化铝晶体．因含
有少量铁
和钛杂质，颜色从很淡的蓝色至深靛蓝，尤以中等程度的蓝色最为珍
贵．天然刚玉晶体中若含少量铁、钴呈绿色，含钒呈翠绿，含镍、镁
呈黄色
，含锰、铁呈褐色，这些有色刚玉一般也归入蓝宝石．蓝宝石
的硬度、密度、类似红宝石
，也有金刚光泽，少数有星光效果，它是
九月生辰石．我国蓝宝石主要产地为山东省昌乐
县和海南省文昌县，
此外江苏、福建也有出产，虽然数量比红宝石要大，但质量也不甚理
想．世界蓝宝石主要产自澳大利亚和斯里兰卡，两国约集中了世界蓝
宝石资源的
80
％，其中澳大利亚就占
60
％，此外印度、缅甸、泰国、
柬埔寨、马达加斯加、俄
国、南非、美国也有出产．美国某博物馆藏
有一颗重
563
克拉的印度星光蓝宝石，色泽稍暗淡，星光完美几乎无
瑕疵．
1984
年在澳大利亚发现著名昆土兰星光蓝宝石，为历来发现的
最大星光刚玉，原石重
1156
克拉，琢磨
后重
733
克拉，呈椭圆形如鸡
蛋，后
为美国洛杉矶一家私人宝石公司所收藏．
1996
年下半年一批
泰
国宝石学家在非洲马达加斯加发现了迄今世界上最大的一串绿石．他
< br>们化了一周时间挖掘一块巨大的云母，在云母下面发现了一串绿宝石，
共有
127
块，重达数十千克，价值
5
千万美元．泰国的曼谷是日前世
界上最大的红、蓝宝石加工中心，宝石的改
色、雕琢工艺技术水平居
世界前茅，宝石加工业是该国的支柱产业．
四．人造红宝石、蓝宝石
1877
年法国化学家弗雷米将纯氧化铝粉末、碳酸钾、氟化钡和少
量重铬酸钾作原料，在坩埚中经高温熔融
8
天，获得小颗粒
红宝石晶
体，这是人造红宝石的开端．
1885
年在瑞士日内瓦出现一些品质优良的人造红宝
石，据说是有
天然红宝石碎片，加上增强红色的重铬酸钾等经高温熔融制成，和天
然品性质相同．然而真正实现人工制造宝石并能投入规模化生产的要
归
功于法国化学家维尔纳叶．
维尔纳叶在
1891
年发明火焰熔融法，并用该法试制人造宝石，成
功
后又用纯净的氧化铝试验．在高温马弗炉中用倒置的氢氧吹管进行
试验，含有少量氧化铬
的纯净氧化铝细末慢慢落入火焰中熔化，滴在
基座上冷凝结晶．经过十年的努力，
1904
年维尔纳叶正式制造出了人
造红宝石
，以后火焰熔融法逐渐完善，生产出的红宝石和天然品几乎
无差别．该法一直沿用到现代
，至今仍是世界生产人造宝石的主要方
法，人称“维尔纳叶法”。现在只要数小时就能制
造出
100
克拉以上
的红宝石原石，外
观呈倒梨形或胡萝卜形的人造刚玉晶体，质地纯净，
颜色透明度甚至超过天然品，经济效
益巨大．现代维尔纳叶法不仅能
生产从浅粉红色至深红色的红宝石，还能生产各种颜色的
蓝宝石，甚
至还能生产带有星光的红宝石和蓝宝石，真是巧夺天工
.
人造红、蓝宝石不仅在外观上，而且在理化、光
学性质上也和天
然品完全一致，但价格仅为天然品的
1/3
到
1/20
，只有在显微镜下才
能发现人造宝石中微小的空气泡呈圆形，天然品中空气泡为扁形这一
细微的
差别．我国现在的人造刚玉年产量达
70t
，颜色有红色、蓝色
、
无色，生产耗电量大，每生产
1kg
刚玉耗电量在
1200
至
1400kw
/h
．
本世纪六十年代科学家研制
成功红宝石单晶体，为激光技术的发展提
供了物质基础，世界上第一台产生激光的仪器就
是用红宝石单晶制成
的．
1.
普通氧化铝
生产普通氧化铝（各种型号），该产品呈白色砂状，流
动性好，
能溶于酸碱溶液中，在空气中有强烈的吸水性。本品用作农药生产中
新型乙磷铝杀菌剂的原料，
医药生产
VB12
吸附剂和油漆生产中的活性
填料，也是催化剂和无水氯化铝的良好原
料。
化学成分
(%)
品名
AL
2
O
3
98.6
杂质含量不大于
SiO
2
0.02
Fe
2
O
3
0.02
Na
2
O
3
< br>
0.50
灼碱
1.0
AL2O3
2.
高温氧化铝
高温氧化铝是白色粉末，通过煅烧氧化铝制成。氧化铝有很多品
种，氧化铝性能稳定
,
应用范围广。它熔点高，热性能稳定
,
具有钻石
般的硬度。除此之外，导电率低不会被酸碱腐蚀。本
产品广泛用于高
-
-
-
-
-
-
-
-
-
上一篇：鞋类型英语
下一篇：古代诗歌赏析刘长卿《鄂渚听杜别驾弹胡琴》阅读练习及答案