鈉是氧化鋁中的主要雜質，其次是微量雜質SiO₂、Fe₂O₃及其他痕量雜質。以拜耳法制備氧化鋁，在除去氧化鐵和二氧化硅的過程中，難免用過量的氫氧化鈉作為熔劑處理，因此在氧化鋁粉末中會存在Na₂O雜質，其含量可高達0.5%或以上。

不同的用途對鈉雜質的含量要求不一樣，在醫藥，化工，催化劑，陶瓷，特別是電子陶瓷等，一般要求到0.1%以下。本文將簡單闡述鈉對氧化鋁品質的影響。

一、按雜質含量的不同對氧化鋁進行分類

通常可按氧化鋁粉體雜質含量對其進行分類，其雜質含量一般與鋁土礦品質或制備工藝有關。

1、對氧化鋁粉體按雜質做簡單分類，可分為普通型、低納型、易燒結型及高純度氧化鋁等。前三者通常多用拜耳法、燒結法、和拜耳法-燒結法聯合法等多種流程等制備；高純度氧化鋁則一般采用熱解法、有機鋁醇鹽水解法、溶膠-凝膠（Sol-gel）法及鹽酸氨水法等。按雜質含量對氧化鋁進行分類詳見下表1。

表1 按雜質含量對氧化鋁進行分類

2、按Na₂O雜質含量對高溫低鈉氧化鋁品級可分細分為如下4種，見表2

表2 高溫低鈉氧化鋁品級

二、不同類型的氧化鋁粉體的區別

1、普通級氧化鋁

普通級氧化鋁因Na₂O含量較高，粒度較大，通常用于絕緣耐火材料。但是，Na⁺在高溫時會游離出來而使氧化鋁電絕緣性下降。

2、低鈉型及易燒結型

低鈉型Al₂O₃ 則具有好的電絕緣性。易燒結型氧化鋁成分與低鈉型氧化鋁比較無顯著差異，僅在易燒結氧化鋁粉中含有少量MgO或氟化物，顆粒較細，燒結溫度降低。

3、高純度氧化鋁

高純度級氧化鋁其雜質含量則在百萬分之一數量級，顆粒細，比表面積大，易于燒結，可供高致密性、高純度的產品，如高壓鈉燈管套、生物陶瓷等使用。

1937年，A.H.Fessler以少量硼酸與氫氧化鋁一起加熱制備Al₂O₃，使得Al₂O₃ 中Na₂O的含量降低到0.05%以下，但硼酸的存在會促進Al₂O₃晶粒過分生長，使燒成品的密度下降。

其后，P.vogt及O.Helmbodt在用拜耳法制取的氫氧化鋁中加入較粗的硅酸鹽礦物顆粒，加熱后生成不溶性的硅酸鹽 Na₂O?Al₂O₃?SiO₂，經過篩分離，可得到粒徑在2μm以下，而Na₂O含量0.07%、SiO₂含量0.02%以下的低鈉氧化鋁。

三、雜質Na₂O對氧化鋁特性的影響

1、Na₂O對α- Al₂O₃相變的影響

Na₂O在高溫下（1400℃以上）煅燒時與Al₂O₃反應形成高鋁酸納Na₂O·11Al₂O₃，又稱β- Al₂O₃，在高溫下他的結構是穩定的，將與α- Al₂O₃共存，在煅燒過程中它大大降α- Al₂O₃的轉化速度及轉化率，同時也會還是氧化鋁的晶粒變粗，比表面積減少，晶形也不規則。

2、Na₂O對α- Al₂O₃機械強度和導電性的影響

在耐磨制品及陶瓷應用領域，氧化鈉對氧化鋁制品的機械強度和導電性有很大影響。一般情況下，Na₂O的含量越高，導電率也就越高，氧化鋁陶瓷及耐磨制品的電絕緣性能越差、機械強度也會降低。

3、其他雜質對氧化鋁應用的影響

a、Fe₂O₃使陶瓷的燒結溫度減少，給燒結作業帶來困難。鐵的化合物還會影響瓷坯的白度，降低陶瓷的冷熱性能，降低陶瓷的電擊穿強度和抗折強度。

b、雜質SiO₂化硅將以莫來石3Al₂O₃?2SiO₂次級晶相存在，如果SiO₂增加，次晶相增多，主晶相α-Al₂O₃含量就會減少，影響陶瓷的性能。

c、雜質CaO和MgO在陶瓷中形成六鋁酸鈣CaO?6 Al₂O₃和尖晶石MgO?Al₂O₃，使主晶相α-Al₂O₃減少。聯合法及拜耳法制備的氧化鋁含有此類雜質較少，燒結法中此類雜質較多。

四、不同應用領域對氧化鋁鈉雜質含量的要求

1、鈉雜質對電解鋁工藝的影響

氧化鈉在鋁電解中可與氟化鋁發生反應生成氟化鈉，使電解質的正常分子比發生改變，為了保持電解質的正常組成，必須補充相應數量的氟化鋁，使氟化鹽的消耗量增加。

如果氧化鋁中Na₂O含量保持在0.3~0.4%的范圍，鈉的平衡可以得到良好的控制。

2、Na₂O對活性氧化鋁特性的影響

用作催化劑的γ氧化鋁、η氧化鋁等低溫形態氧化鋁中的堿雜質，會改變他們的催化特性和物理特性。研究表明³，Na₂O雜質的增加能加快降低其比表面和催化特性。

3、Na₂O對剛玉陶瓷特性的影響

a、隨著剛玉陶瓷中的堿金屬氧化鋁含量的提高，剛玉變得松散了，陶瓷的電阻率大幅降低，導致電子陶瓷的電絕緣性降低。

b、在做耐火材料的剛玉中，由于β-Al2O3堿變體的密度和其向α--Al2O3轉化的溫度都低于剛玉密度和剛玉熔化溫度，在高溫下，β-Al2O3向α--Al2O3轉化過程中的變化都會引起剛玉耐火制品的變形。

c、對于透明陶瓷而言，陶瓷材料中存在堿金屬雜質，會促進與剛玉折射系數明顯不同的雜相生成，從而降低透明剛玉陶瓷的透光率。

粉體圈作者 小白

參考文獻：

1、結構陶瓷材料及其應用/張玉軍 張偉儒等編著

2、低鈉細晶氧化鋁的制備/黃鵬

3、低鈉氫氧化鋁制備過程的研究/崔蘭浩