隨著5G時代和新能源汽車的爆發，電子設備朝著高性能、高密度的方向發展。與此同時，產品運行過程中產生的高熱流密度對電子設備的熱管理也提出了巨大挑戰。為使電子元器件能夠持續、穩定地正常工作，具有高散熱性能的導熱絕緣材料成為電子設備熱設計中必不可少的關鍵環節。在各類導熱粉體材料中，球形氧化鋁粉體是一種高純度的無機粉末材料，具有優異的物理和化學性質，以高導熱、低填充粘度和價格適中的優勢，被業界視為性價比較高的導熱絕緣材料。

通常，球形氧化鋁是由普通無規則的Al₂O₃經高溫熔融噴射法煅燒而成，再進行篩分、提純等工序得到最終產品，其在燒球過程中，由于粒徑的變化一般具有較高的電導率和磁性，會發生一定的團聚現象，在材料制備過程中，需消除這些不利的特性。

在實際應用中，球形氧化鋁的常用規格為50μm以下，提純工序環境條件比較苛刻，提純水溫65～80℃，其產品粒徑小，硬度高且耐磨，粉體在水中自然沉降非常快，沉降后會迅速板結，板結塊堅硬清除困難，所以物料在提純過程中必須全程處于流動狀態。

針對球形氧化鋁粉體的提純工序特點，有研究者提出采用“預處理篩分+陶瓷平板膜超濾”工藝，該工藝提供了一種高強度，高耐磨性，低成本，抗污染性能穩定，效率高的提純方法。膜池內穿孔曝氣替代傳統機械攪拌，池底曝氣有效解決了球形氧化鋁在水中快速沉降的問題，大量氣泡帶動漿液與純水有效的摩擦清洗，進一步提高球化率，混合漿液在膜池內形成縱向環流，在陶瓷平板膜表面形成水流剪切力，提高了陶瓷平板膜的抗污染能力，再通過陶瓷膜的分離過濾技術，不斷將摩擦清洗置換出的高電導率廢水從漿液中分離出來，再加入新的純水繼續置換，達到降低球形氧化鋁電導率和調節pH的作用。

陶瓷平板膜

市場上的常用陶瓷陶瓷平板膜是以無機陶瓷材料Al₂O₃經高溫煅燒制備而成的板狀陶瓷膜，膜片分為支撐層和分離層兩部分，過濾精度0.1μm。陶瓷平板膜過濾機理主要是篩分機理，膜的物理結構起決定性作用。陶瓷平板膜的運行方式為浸沒式負壓抽吸，膜片的內部有若干集水通道，膜片上下兩端有集水封端，集水封端上有出水嘴，自吸泵與出水嘴連接，將陶瓷平板膜置于混合液中，在泵的負壓作用下，膜池內的清水從膜表面進入膜內部集水通道，清水從泵出水口產出，混合液中的固體被截留在膜片的表面，從而達到過濾篩分的效果。陶瓷平板膜因結構簡單、分離過濾效率高、通量大、機械強度高、耐磨、耐高溫、耐強酸強堿等各種特性，被廣泛應用于自來水預處理、市政污水處理、工業廢水處理及各種條件苛刻的特殊處理工藝環境中。

陶瓷平板膜結構示意圖

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根據球形氧化鋁粉體的原料特性及企業質量要求，設計的提純工序工藝流程如下：

提純工序工藝流程

將燒球后的球形氧化鋁粉體與純水在反應釜中攪拌混合，混合后的漿料進入預處理篩分系統，去除漿料中除金屬粉末以外的所有雜質。篩分后的漿液繼續進入膜池，膜池內加入65～80℃高溫純水，膜池底部和中部分別設計兩級穿孔曝氣管，大量曝氣氣泡從底部上升，帶動膜池內的漿料與純水混合摩擦清洗，摩擦產生高電導率廢水；陶瓷平板膜置于膜池漿料中，利用陶瓷膜的過濾篩分技術，通過自吸泵負壓抽吸，將高電導率廢水從漿料中分離出來，再不斷加入高溫純水進行摩擦清洗，降低電導率；物料相互摩擦使粉體表面更光滑，球形率更高。同時，膜池底部設計有物料循環管道和電磁除鐵器，主要防止底部出現沉降積料的現象，底部漿料通過泵循環至膜池水面，漿料循環過程中經過電磁除鐵器的高磁腔體，去除漿料中的金屬殘渣及金屬粉末。漿料提純合格后，停止純水補充，陶瓷平板膜繼續工作，對漿料進行濃縮，濃縮完成后從膜池底部的循環管排至下工序脫水烘干，得到最終產品。

經過“預處理篩分+陶瓷平板膜超濾”工藝后的球形氧化鋁純度高、電導率低、球化率高，無任何雜質，提純效果顯著。

綜上所述，采用陶瓷平板板膜用于球形氧化鋁提純工序的優點如下：

（1）陶瓷平板膜用于提純工序處理能力是普通反應釜機械攪拌摩擦清洗和人工篩分能力的3倍，清洗時間比普通清洗更少，提高了提純工序效率；

（2）陶瓷平板膜的結構在泥水分離過程中不易堵膜，過濾分離面在膜表面，負壓抽吸，清水穿膜表面進入內部集水通道，固體顆粒物被截留在膜表面，曝氣氣泡在上升過程與膜表面形成剪切力作用，定時執行反洗，帶走污染物，有效防止膜表面污堵，使陶瓷平板膜可長期穩定運行，壽命更長；

（3）球形氧化鋁提純過程溫度高、材料硬度高、摩擦頻繁等特殊條件，陶瓷平板膜的獨有的特性非常適合該產品的使用，具有過濾通量大，耐高溫、機械強度高，耐磨，摩擦清洗過程無損耗，抗污染能力強等特性在提純工序中表現出眾，相比其他提純方法有很大的優勢；

（4）曝氣摩擦清洗替代了傳統機械攪拌摩擦清洗。優化了傳統機械攪拌流線型，物料在攪拌過程中一直處于規律狀態，摩擦清洗效果差，時間長。曝氣氣泡上升帶動漿料不斷摩擦，效率高、效果好，電導率降低速度快，球化率更高；

（5）陶瓷平板膜超濾工藝自動化程度高，節省人力，人工只需進行反應釜粉體投加和提純合格后取樣質檢即可。

陶瓷平板膜獨有的特性可適應各種苛刻的生產環境，在各行業中的提純、物料分離方面具有很大的意義，值得各行業參考和借鑒。

參考來源：

1.陶瓷平板膜在球形氧化鋁提純工序中的應用，陳洪貴（佛山陶瓷）；

2.陶瓷膜在飲用水處理中的應用與膜污染控制，楊文建、郭慶、劉景霞（陶瓷）；

3.高純氧化鋁提取技術研究及應用，劉瑞平、張一雯、楊春明（世界有色金屬）。

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