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目前，国内研究者对砂状氧化铝生产技术的研究工作大多集中在考察工艺条件对氧化铝强度的影响，较少见对铝酸钠溶液分解过程各阶段氢氧化铝晶体形成与结构演变规律的研究。工艺研究固然与工业生产直接相关，但如果没有从本质上寻找到影响氧化铝强度的主要因素，就很难实现性质稳定的砂状氧化铝产业化生产。基于氧化铝生产中对产品强度的实际需要，作为本研究组对“氢氧化铝晶体叠合和氧化铝产品强度关系”系列研究工作的一部分，本工作对氢氧化铝晶体的结晶行为及其微观叠合机制进行了系统的理论研究。首先，对晶体附聚、长大和种分过程中的氢氧化铝的显微结构进行了实验研究，分析了种分氢氧化铝焙烧产物氧化铝的显微结构及不同氧化铝生产工艺条件下，氧化铝产品的品质特点及其显微结构演变规律，探讨了氧化铝产品强度与显微结构的关系。提出对于氢氧化铝（氧化铝）晶体结构演变与强度关系问题的研究，可以引入理论计算方法，采用实验与理论研究相结合的研究手段。然后，用量子化学方法，对氢氧化铝晶体性质进行了理论研究，分别计算了氢氧化铝（gibbsite、bayefite、nordstrandite）晶体的结构参数、电子结构及光学性质，以及Al2O3·3H2O、Al（OH）4、Al（OH）63-、Al（OH）4（H2O）2等的热力学性质；用理论计算手段预测了压强对氢氧化铝（gibbsite）性质的影响规律。将理论计算结果与目前可查的相关文献数据及实验事实进行了比较分析，充分证明了本工作所用理论研究方法的可行性与可靠性。针对氢氧化铝有利生长基元Al6（OH）18（H2O）6及生长基元间的叠合进行了理论研究。明确了生长基元Al6（OH）18（H2O）6的最可能形态为六角平板状，确定了生长基元的几何结构参数及形成氢氧化铝晶核所需有利生长基元的数目；发现在生长基元Al6（OH）18（H2O）6的“双体”叠合方式中，“正面”叠合方式的分子间结合相对最为牢固；在[Al6（OH）18（H2O）6]n（n=3，4，5，6，7，8）基元叠合体系中，“正面型”较“侧棱型”体系分子间作用力更大，由此确定了氢氧化铝有利生长基元叠合方式与基元团结合强度关系的规律。研究了有利生长基元Al6（OH）18（H2O）6长大形成氢氧化铝（gibbsite）晶核的微观机制，认为大数量的生长基元Al6（OH）18（H2O）6以“侧棱”-“侧棱”和“正面”-“正面”方式进行叠合，叠合时以Al6（OH）18（H2O）6为结构基元的空间点阵受氢氧化铝（gibbsite）晶体点阵约束，最终通过脱水、缩合结合成有效晶核，从理论上明确了氢氧化铝结晶过程的微观机制。用CASTEP程序计算了氢氧化铝（gibbsite）晶体各表面性质，研究了晶体各表面的稳定性、表面键力及表面活性特征等。研究表明：长大后的氢氧化铝（gibbsite）晶体，（001）、（101）和（100）面为主要显露面时的能量状态较为稳定，若（010）面显露较多则稳定性较差；氢氧化铝（gibbsite）（001）面slab的前线价电子较为活跃，其晶面可能存在“活性点”；氢氧化铝（gibbsite）（001）面的AI-O键间的结合力不强，（011）和（110）面的AI-O键的平均键布居数较高，结合力较大。若一定程度地减少（001）面的显露比例，并使（110）和（011）面较多显露，有可能提高氢氧化铝（gibbsite）表面AI-O键的结合力。理论上得到了氢氧化铝晶体晶面显露特征与氢氧化铝表面化学键力关系的规律。分析了生产厂家产品氧化铝的电镜照片及对应产品的磨损指数，发现产品强度与其微观结构特征有关：氧化铝（110）面显露比例降低将会降低产品强度。砂状氧化铝的生产工艺不同，氢氧化铝产品的外部形貌结构及晶面显露特征则不同。采用精液分流工艺，产品氢氧化铝的颗粒间粘合紧密且表面规整，（110）面明显显露，氢氧化铝焙烧后所得氧化铝的强度高。表明在实际生产中通过工艺条件的控制，使产品形貌符合高强度产品的结构特征，可望达到控制产品强度的目的。确定了由量子化学计算所得氢氧化铝（gibbsite）晶体各表面性质特征与实际氢氧化铝（氧化铝）强度及其生产工艺的相关性。最后，就氢氧化铝（gibbsite）晶体长大及生长习性问题进行了理论分析与计算。分析讨论了氢氧化铝晶体的径向长大和附聚长大的机制及叠合方式模型：对氢氧化铝（gibbsite）及其各表面slab模型进行了平衡形态计算，计算结果与实验事实相当吻合，对各显露面族均有很好的预测，表明平衡形态法是研究晶体生长形态的可行的理论研究方法。各研究体系晶体生长习性的计算结果表明，氢氧化铝（gibbsite）3×4×2超晶胞趋向于生长为准六棱柱或厚的准六角板状晶体；（001）、（100）、（010）面slab趋向于生长为楔板状晶体；（110）、（101）和（112）面slab则趋向于生长为较细长的棒状晶体；（011）面slab可能生长为较薄的片状晶体。理论生长习性计算结果解释了实际氢氧化铝晶粒形态多样性的特征。通过上述系列研究工作，从实验上分析了种分氢氧化铝焙烧产物氧化铝的显微结构及不同氧化铝生产工艺条件下，氧化铝产品的品质特点及其显微结构演变规律；从理论上明确了氢氧化铝有利生长基元Al6（OH）18（H2O）6形成氢氧化铝（gibbsite）晶核的可能机制；从晶体生长习性角度阐明了氢氧化铝晶核为何会生成形态多变的晶体；探讨了氢氧化铝晶体叠合与体系微观粒子及基团问结合力的关系以及微观叠合后化学键力及分子间作用力的变化规律；验证了氢氧化铝（gibbsite）晶体表面特征与实际氢氧化铝（氧化铝）强度及其生产工艺的相关性。