用含铝工业固废生产阻燃用氢氧化铝及其它高附加值化合物，是对含铝固废进行高附加值综合利用的重要途径。为增进大家对含铝工业固废高值化利用的认识，此就阻燃用氢氧化铝及生产工艺做简单介绍。
一、
性能
氢氧化铝((aluminium hydroxid，ATH)亦名三水合氧化铝，分子式为Al(OH)3或Al2O3·3H2O，Al(OH)3的相对分子质量为78.00，Al2O3·3H2O的相对分子质量为156.00。氦氧化铝为白色粉末，无球、无毒，相对密度2.42，200℃以上开始失水，变成Al2O3，不溶于水或醇，溶于热硫酸、盐酸及碱中。
氢氧化铝是正氢氧化铝[三水合氧化铝Al(OH)3]和偏氢氧化铝[单水合氧化铝Al(OH)]的统称。水合氧化铝并非真正的水合物，而是一种结晶的氢氧化铝，铝和氢氧根之间的健是离子键，且所有的氢氧根基本上是等价的。
三水合氧化铝(Al2O3·3H2O)的变体很多，如α-三水合氧化铝[α-Al(OH)3]、β1-三水合氧化铝[β1-Al(OH)3]、β2-三水合氧化铝[β2-Al(OH)3]、α-单水合氧化铝[α-Al(OH)]、β-单水合氧化铝[β-Al(OH)]等，作为阻燃剂的ATH，主要是α-三水合氧化铝，常以α-Al(OH)3表示。氢氧化铝可以是结晶的或无定形的，α-Al(OH)3属单斜晶系。
氢氧化铝受热时脱水(主要在230-330℃进行，吸热量约2kJ/g)和发生相变，其差热曲线上有三个吸热峰(见图9-4)，说明其结晶水的释出是分三个阶段进行的。第一个吸热峰位于230℃左右，相当于α-三水合氧化铝部分分解转化为α-单水合氧化铝[Al(OH)3→Al(OH)+H2O]；第二个吸热峰位于300℃左右，相当于α-单水合氧化铝分解转化为某种晶型的氧化铝；第三个吸热峰为位于500℃处的宽吸热峰，相当于α-单水合氧化铝分解转化为ү-氧化铝[2Al(OH)→Al2O3+H2O]。此外，Al(OH)3的起始脱水温度和吸热峰的位置，依其粒度及粒度分布、杂质含量及加热条件不同而略有差异。而且，由图9-4可以看出，氢氧化铝在210℃左右即有脱水发生，而近来的研究表明，氢氧化铝在120℃经500h可放出10%的结晶水，150℃经100h可放出15%的结晶水。
阻燃级Al(OH)3的化学组成、主要物理性能及热力学参数分别见表1、表2及表3。
二、
技术规格
根据国家标准GB/T 4294-1997的规定，我国生产的Al(OH)3 AH-2、微AH-2及特微AH-2的技术指标应符合表4的要求。
表4 我国生产的Al(OH)3的技术规格
氢氧化铝的粒径与性能有很大关系，粒径越小，比表面积就越大，阻燃效果就越好。我国已能生产平均粒径小于1um的Al(OH)3。美国 Huber公司开发的新品种Micral 1000和Micral 1500粒径分别为1.0um和1.5um，而且粒度分布范围窄，可改善注塑和挤塑加工工艺。美国 Climax公司的 Hydrax系列氢氧化铝有5个品种，均具极窄的粒度分布范围。Alcoa公司的S-13超细氢氧化铝粒平均粒径在0.2~0.5um之间，粒度分布范围控制严格。国外还有不少公司也生产平均粒径在0.8~1.5um的Al(OH)3。表5是Huber公司生产的一般粒径Al(OH)3的化学组成及技术规格。表6是国外几家公司生产的超细A(OH)3的化学组成及技术规格。
①为100g Al(OH)3所吸收的煮沸过粗亚麻仁油量（mL）。
表6国外生产的超细Al(OH)3的化学组成及技术指标
为了改善氢氧化铝作为阻燃剂的性能，提高其耐热性、消烟性、耐湿性、与被阻燃基材的相容性及电绝缘性等，人们已进行过很多研究，如使粒径细微化和超徽细化，控制合理的颗粒形状和合理的粒度分布，对其进行表面处理，尽量降低氢氧化铝的Na+含量等。美国Solem公司的牌号为 Halofree的无卤、低烟、低毒、无腐蚀性及高热稳定性阻燃剂，即是以改型氢氧化铝为基的无机阻燃剂，其主要技术规格见表7。
①105℃、2h测定的质量损失。
三、
制法
作为阻燃剂使用的Al(OH)3，大部分采用拜耳法生产，只有少部分是由碱-石灰烧结法生产的。
拜耳法生产的Al(OH)3，其中含有少量矿石中原存的有机物，白度小于90%，不宜直接用为阻燃剂，故需将其进行二次处理，即将其溶于苛性碱中，制得较纯净的铝酸钠溶液，再分解制得高白度的、可用为阻燃接的Al(OH)3。分解工艺可分为种分工艺和碳分工艺两种。
种分工艺包括氢氧化铝晶体的长大；氢氧化铝品种的附聚；次生晶核的形成；氢氧化铝晶粒的破裂和磨损等。种分工艺分解速度非常缓慢，分解产物的粒度分布是上述作用的综合结果。分解技术条件及参数为：种子系数2.65；种子粒度d50=30um；压缩空气(0.4MPa)搅拌；分解初温85℃；分解终温60℃；分解时间72h；分解率50%。
碳分工艺是向精制铝酸钠溶液中通入浓度为35%的CO2气体进行分解，即得产品氢氧化铝。其又可分为单槽碳分工艺和连续碳分工艺。分解条件及参数为：CO2浓度35%；CO2通气量70m3/(m2·h)；初温85℃；终温78℃；分解率91%。反应过程表示为： 
烧结法生产的Al(OH)3因经过高温烧结工序，矿石中含有的有机物已全部分解，故产品白度一般大于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响制品色泽。另外，烧结法采用的碳酸化分解法易于控制ATH的晶型及粒度级别。
四、
用含铝工业固废生产阻燃级氢氧化铝
二次铝灰、大修渣、粉煤灰、煤矸石中含有铝元素，可作为生产阻燃级氢氧化铝的原料，由含铝工业固废生产阻燃级氢氧化铝，是经济效益十分显著的工业固废综合利用途径。
1、由二次铝灰或大修渣生产阻燃级氢氧化铝
将二次铝灰或大修渣做无害化处置（脱氮、除氟等）后进行碱熔，再经浸出、过滤脱硅、除铁制得纯度符合技术要求的铝酸钠溶液。将铝酸钠溶液种分、碳分、过滤、洗涤、干燥等制得阻燃用氢氧化铝产品。碳分母液经苛化回收氢氧化钠和碳酸钙，氢氧化钠返回碱熔工序循环使用，碳酸钙作为商品出售。生产过程对环境无影响。
2、由煤矸石生产阻燃用氢氧化铝联产二氧化硅气凝胶并回收煤炭
将煤矸石粉碎后直接送酸碱联浸工序，经处理制得含有硫酸铝和硫酸铁及硫酸亚铁的酸浸出液和水玻璃，并收得煤炭。分离出酸浸出液中的铝，得粗氢氧化铝，碱熔粗氢氧化铝得纯净的铝酸钠溶液，采用种分、碳分工艺处理铝酸钠溶液得阻燃用氢氧化铝。以所得水玻璃为原料经水解、缩聚、干燥得二氧化硅气凝胶。生产过程对环境无影响。
3、由粉煤灰生产阻燃级氢氧化铝联产高分散白炭黑和氧化铁
将粉煤灰直接送酸碱联浸工序，经处理制得含有硫酸铝和硫酸铁及硫酸亚铁的酸浸出液和水玻璃。分离出酸浸出液中的铝，得粗氢氧化铝，碱熔粗氢氧化铝得纯净的铝酸钠溶液，采用种分、碳分工艺处理铝酸钠溶液得阻燃用氢氧化铝。以所得水玻璃为原料经碳析、过滤、洗涤、干燥制得轮胎用高分散白炭黑。氢氧化铝和白炭黑所产生的母液送苛化工序，经苛化处理收得氢氧化钠返回系统循环使用，所得碳酸钙作为商品出售。将分离铝后含铁酸浸出液还原净化后送氧化铁颜料生产工序，采用碱循环无害化工艺，控制工艺条件生产氧化铁工业颜料或软磁铁氧体用氧化铁。生产过程对环境无影响。
目前，阻燃用氢氧化铝出厂价约6000元/吨，二氧化硅气凝胶出厂价格约100000元/吨，高分散轮胎用白炭黑约5500/吨，氧化铁工业颜料平均价格约6500元/吨，高纯超细铁氧体用氧化铁出厂价格15000—35000元/吨。产品附加值较高。
