
勃姆石(Boehmite)是一種鋁的氫氧化物,化學式為 γ-AlOOH(或 Al?O??H?O),具有層狀晶體結構,由 Al-(O, OH) 共邊八面體片層通過氫鍵連接而成。其理論密度為 3.01-3.06 g/cm3,莫氏硬度 3-3.5,分解溫度約 450℃,兼具絕緣性(電阻率 > 1012 Ω?cm)、低吸水性(<1%)和高化學穩定性,是制備高純氧化鋁的關鍵前驅體。 pe="">10 N)和電解液浸潤性(接觸角 < 20°),使電芯循環壽命延長 20% 以上。
在固態電池中,勃姆石涂層還可抑制鋰枝晶生長,提升電池安全性。例如,寧德時代采用勃姆石涂覆隔膜的三元鋰電池已實現能量密度 260 Wh/kg 的突破。
催化與環保材料 高比表面積勃姆石(185-391 m2/g)是汽車尾氣凈化催化劑(如蜂窩陶瓷載體)的理想材料,其表面羥基可負載 Pt、Pd 等貴金屬,催化效率提升 30%。
在煤化工領域,勃姆石基吸附劑可高效脫除 H?S(吸附容量 > 300 mg/g),助力煤制氣清潔化。 高端陶瓷與復合材料 勃姆石陶瓷具有低介電損耗(<0.001)和高抗彎強度(>300 MPa),用于 5G 基站天線罩時,可將信號傳輸損耗降低 15%。
在航空航天領域,勃姆石纖維增強復合材料的比強度達 1200 MPa/(g/cm3),可替代金屬用于衛星支架。
那艾儀器噴霧干燥機制備勃姆石的典型案例
1:納米級高純度勃姆石粉體的工業化制備
技術背景:傳統水熱法制備的勃姆石粒徑分布寬(D90-D10>5μm),難以滿足高端電子陶瓷需求。某新材料公司使用那艾儀器的閉式噴霧干燥系統通過多級參數調控實現精準控制。 核心工藝: 前驅體合成:將硝酸鋁溶液(Al?O?濃度 150 g/L)與尿素按 1:3 摩爾比混合,在 95℃反應 4 小時,生成無定形 Al (OH)?凝膠。 噴霧干燥優化: 霧化參數:采用壓力式霧化器(噴嘴孔徑 0.8 mm),進料速率 5 L/h,壓縮空氣壓力 0.8 MPa,形成平均粒徑 8-12 μm 的液滴。 熱場控制:進口溫度 280℃、出口溫度 100℃,結合氮氣保護(氧含量 < 0.5%),使粉體氧含量穩定在 0.3% 以下。 后處理工藝:干燥后的粉體經 1600℃煅燒 4 小時,轉化為 α-Al?O?,其粒徑 D50=0.2 μm,純度 99.99%,適用于 MLCC 介質層和藍寶石襯底。 經濟指標:產能達 5000 噸 / 年,能耗較傳統工藝降低 25%,產品成本下降 18%。
2:鋰電池隔膜用低吸水性勃姆石的制備
技術挑戰:傳統勃姆石粉體吸水率 > 0.2%,易導致電池脹氣。某企業通過表面改性與噴霧干燥協同工藝解決此問題。 創新工藝: 表面修飾:在勃姆石水漿(固含量 15%)中加入 0.5% 聚羧酸銨鹽封端劑,經砂磨至 D50=0.5 μm,形成帶負電荷的膠體顆粒。 噴霧干燥參數: 干燥條件:進口溫度 260℃、出口溫度 90℃,采用離心霧化(轉速 20,000 r/min),使粉體球形度 > 90%。 溶劑回收:集成旋風分離器 + 濕式除塵器,有機溶劑回收率 > 95%,VOC 排放 < 10 ppm。 性能優化:最終粉體吸濕率降至 0.078%,在硅橡膠基涂覆漿料中分散穩定性達 72 小時(沉降率 < 5%),滿足動力電池長循環壽命需求。 **應用驗證**:某動力電池企業采用該粉體涂覆的隔膜,在 1C 充放電條件下循環 2000 次后容量保持率 > 85%,較未涂覆隔膜提升 12%。
3:造紙黑液資源化制備勃姆石填料
技術創新:利用亞銨法造紙黑液(含木質素磺酸銨)替代傳統鋁源,結合噴霧干燥實現固廢資源化。 工藝步驟: 原料預處理:將黑液濃縮至固含量 30%,加入硫酸鋁調節 pH 至 4.5,形成 Al - 木質素絡合物漿液。 噴霧干燥造粒: 參數設置:入口溫度 300℃、出口溫度 120℃,采用二流體霧化(氣液比 1:3),形成粒徑分布 D10=5μm、D90=25μm 的多孔顆粒。 碳化處理:干燥后的粉體在 N?氛圍中 600℃碳化 2 小時,去除有機質,得到純度 98.5% 的勃姆石。 應用性能:該粉體用于銅版紙填料時,紙張白度提升 3% ISO,油墨吸收性改善 15%,噸紙成本降低 50 元。 環境效益:每噸產品可消納黑液 5 噸,減少 COD 排放 1.2 噸,實現經濟效益與環保效益雙贏。
噴霧干燥技術的關鍵優勢
粒徑精準控制:通過調整霧化壓力(0.5-2.0 MPa)和熱風風速(15-25 m/s),可實現 D50=5-50μm 的寬范圍調控,偏差 < 5%。
雜質抑制機制:全密閉氮氣循環系統將氧含量控制在 0.5% 以下,結合在線金屬離子檢測(精度 0.1 ppm),粉體 Fe、Si 等雜質含量可穩定 < 20 ppm。
工藝集成優化:多級旋風 + 布袋除塵組合使粉體回收率 > 99.5%,結合余熱回收系統(熱效率 > 70%),綜合能耗較傳統回轉窯降低 40%。
隨著新能源和高端制造產業的發展,噴霧干燥技術在勃姆石規模化制備中的核心地位愈發凸顯,推動國產勃姆石材料從 “替代進口” 向 “技術引領” 跨越。