Aluminate Merkitys

Aluminaatti (Al(OH)₃) on kemiallinen yhdiste, jonka kaava on Al(OH). Se on valkoinen kiteinen kiinteä aine, jota valmistetaan liuottamalla alumiinihydroksidia (gibbsiittiä) natriumhydroksidiliuokseen, jolloin muodostuu valkoisia aluminaattikiteitä.

Fotoluminesenssi antaa tälle materiaalille sen erottuvan ominaisuuden; valolle altistuessaan se säteilee aavemaista hehkua, joka valaisee ympäristönsä ylimaallisella tavalla.

Määritelmä

Kemiassa termi “aluminaatti” viittaa mihin tahansa yhdisteeseen, joka sisältää alumiinioksianionin. Tämä yhdiste muodostaa moniatomisen anionin, jonka keskellä on yksi alumiiniatomi; lisäksi termi voi viitata myös alumiinihydroksidin hydratoituneisiin muotoihin; sitä käytetään laajalti rakennusteollisuudessa reologian lisäaineena, värjäyksen kiinnitysaineena tai betonin kovettumisaikaa nopeuttavana aineena.

Natriumbentoniittia käytetään laajalti raaka-aineena tulenkestävien materiaalien, kuten piikarbidin ja kalsinoidun bauksiitin, valmistuksessa, ja se on tehokas vaihtoehto rautakloridille ja natriumsulfaatille happaman jäteveden käsittelyssä käytettävinä koagulantteina. Lisäksi natriumbentoniitti toimii tärkeänä lisäaineena sementinvalmistuksessa – erityisesti korkean suorituskyvyn portland-pohjaisen betonin (HPC) valmistuksessa.

Aluminaatti on savimineraali, jota uutetaan bauksiittimalmista ja jota käytetään monissa sovelluksissa, kuten hioma-aineissa, keramiikassa ja kemian prosesseissa. Sen lisäksi, että se on teollisuuden raaka-aine, sillä on keskeinen rooli alumiinin tuotannossa, ja sitä käytetään myös lasiesineiden, keramiikan ja lannoitteiden valmistuksessa.

Aluminaatti on alumiinihydroksidin hydraatiotuote, joka esiintyy valkoisena, kiteisenä kiinteänä aineena, jonka kaava on AlO₂. Se syntyy alumiinihydroksidin ja veden välisessä reaktiossa, ja sitä käytetään laajalti teollisuusmateriaalina muun muassa hioma-aineissa, muovin täyteaineissa ja keraamisten tuotteiden valmistuksessa. Lisäksi sen ominaisuudet tekevät siitä erinomaisen eristeen – jopa siinä määrin, että valokaapelivalmistajat luottavat siihen ja metallipinnoitusyritykset käyttävät sitä korroosiota estävänä suojapinnoitteena.

Osana tulenkestävää materiaalia, joka parantaa betonin hydraulisia ominaisuuksia, natriumsilikaatti voi toimia myös korvaavana lisäaineena tai jopa osana omaa raaka-ainettaan teräksen tuotannossa.

Reutersin perjantaina julkaiseman uutisen mukaan useat pääomasijoitusyhtiöt ja toimialan ostajat ovat ilmaisseet kiinnostuksensa ostaa Materisin alumiiniliuosdivisioona Kerneos noin 1,4 miljardilla eurolla. Kerneos on noussut yhdeksi Materisin keskeisistä vahvuuksista, ja sillä on vakiintunut asema alumiinisilikaattimarkkinoilla.

Alkuperä

Alumiini on yksi hyödyllisimmistä ei-rautametalleista, ja sen käyttökohteet ulottuvat lentokoneista ja autoista virvoitusjuomatölkkeihin, rakennusmateriaaleihin ja suojakaiteisiin. Alumiinin nousu harvinaisesta materiaalista laajalle levinneeksi käyttöaineeksi johtui suurelta osin siitä, että tutkijat löysivät tavan erottaa sitä malmista.

Termi ”aluminaatti” mainittiin ensimmäisen kerran ranskankielisessä lähteessä vuonna 1814 vaihtoehtoisena nimityksenä lyijyalumille, jota valmistetaan saattamalla lyijy reagoimaan kalsinoidun bauksiitin kanssa. Nimi juontuu latinankielisestä sanasta ”alumen”, joka tarkoittaa katkeraa suolaa.

Aluminaatti esiintyy luonnossa valkoisena, keltaisena tai punaisena kiteisenä aineena, jonka kemiallinen kaava on AlO₂₃ (vedetön) tai NaAl(OH)₄ (hydratoitunut). Puhdasta alumiinaattia käytetään tulenkestävien tiilien raaka-aineena ja sulatteena lasinvalmistusprosesseissa; lisäksi sitä käytetään vedenkäsittelyaineena ja flokkulanttina, joka helpottaa flokkulointia ja poistaa samalla piidioksidia ja fosfaatteja vesivarastoista.

Vaikka alumiinin tuotanto oli alkanut jo vuonna 1800, teollisesti merkittäviä määriä alettiin tuottaa vasta 1860-luvun lopulla elektrolyysin avulla. Menetelmän kehittivät Charles Martin Hall Ohiosta ja Paul-Louis Toussaint Heroult Ranskasta; Hall patentoi keksintönsä vuonna 1886 Alfred Epher Huntin tuella, joka rahoitti Alcoa-yhtiötä. Myöhemmin Heroult kehitti oman versionsa, josta tuli lopulta teollisuuden vakiintunut käytäntö.

Nykyaikainen alumiinaattituotanto alkaa luonnossa esiintyvän bauksiittimineraalin louhinnalla, joka sisältää suuria määriä alumiinioksidia. Tämä mineraali uutetaan Bayer-menetelmällä – malmi murskataan ja sekoitetaan natriumhydroksidiliuokseen alumiinihydroksidin saostamiseksi, minkä jälkeen se saatetaan reagoimaan natriumkarbonaatin kanssa, jolloin muodostuu natriumaluminaatti, jota voidaan käyttää kuivana, rakeisena tai jauheena – esimerkiksi vedenkäsittelyyn ja hankaavana aineena flokkulointiaineena, tulenkestävien tiilien valmistuksessa tai betonien ainesosina, joilta vaaditaan nopeaa lujuuden kehittymistä ja korkeaa kemiallista kestävyyttä.

Merkitys

Aluminaatti on epäorgaaninen kemiallinen yhdiste, joka koostuu yhdestä tai useammasta alumiiniatomista, jotka ovat sitoutuneet happiatomeihin. Oksianionina se kuuluu jaksollisen järjestelmän booriryhmään, ja sen valenssi on yksi; natriumaluminaatti on esimerkki tällaisesta oksianionista, ja sen käyttökohteita ovat vedenpuhdistus, metallilevyjen koon muuttaminen sekä katalyyttien, zeoliittien ja keraamisten materiaalien valmistus petrokemian teollisuuden tarpeisiin, samoin kuin sen käyttö peittausaineena värjäysprosessien alkuvaiheessa.

Aluminaatti-ioneja voidaan tuottaa emäksistä, kuten natriumhydroksidista ja kaliumhydroksidista. Niitä käytetään yleisesti alumiinin valmistuksessa sekä tietyntyyppisten lasien tuotannossa. Aluminatteja esiintyy luonnossa jopa tietyissä mineraaleissa, kuten krysoberyylissä.

Aluminaattia yhdistetään sementinvalmistuksessa usein silikaattien, kalsiumoksidin ja kipsin kanssa betonin laadun parantamiseksi. Aluminaatti auttaa vähentämään läpäisevyyttä ja veden imeytymistä, lisää lujuutta ja kestävyyttä, takaa hyvän työstettävyyden sekä estää kutistumishalkeilua ja rapistumista – se on erityisen hyödyllistä sulfaattikestävien betoniseosten valmistuksessa.

Useat tutkijat ovat raportoineet, että natrium- tai kalsiumaluminaatin lisääminen betoniin johtaa sen muuttumiseen ettringiittivaiheeksi. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, että sulfaatti-ionit estävät koordinaatiopaikkojen täyttymisen, jotka muuten täyttyisivät vety- tai hydroksyyli-ioneilla; tämä ilmiö tapahtuu usein joko silloin, kun seoksessa on kohonnut sulfaattipitoisuus, tai kun sementti sekoitetaan erittäin kuumaan veteen.

Ettringiitin muodostuminen voi johtua myös siitä, että sementti ei ole hydratoitunut täysin sekoituksen aikana. Tämä voi johtua myös aluminaatin epätasaisesta jakautumisesta betonissa tai epäpuhtauksista, kuten lentotuhkasta ja kuonasta, jotka eivät liukene betoniin tehokkaasti.

Aluminaatti on erittäin monipuolinen materiaali, jota hyödynnetään monilla eri toimialoilla vedenkäsittelystä pimeässä hohtaviin sovelluksiin. Tämä monipuolisuus johtuu alumiinin kyvystä muodostaa yhdisteitä muiden alkuaineiden tai yhdisteiden kanssa; puolestaan aluminatit ovat auttaneet muovaamaan materiaalimaailmaamme ratkaisuilla, jotka ulottuvat rakentamisesta kemiaan ja edistyneisiin teknologioihin.

Käyttö

Aluminaatti on epäorgaaninen kemiallinen aine, jota valmistetaan liuottamalla alumiinihydroksidia (gibbsiittiä) natriumhydroksidiliuokseen ja lisäämällä sitten natriumkarbonaattia liuottimena. Aluminatilla on monia teollisia käyttötarkoituksia, mukaan lukien tehokas alumiinihydroksidin lähde sekä raaka-aine alumiinioksidin tuotantoon. Aluminaattia on saatavana sekä kiinteässä muodossa että liuoksena; puhtaimmillaan (NaAlO₂) sen kemiallinen kaava on NaAlO₂. Vedettömät versiot esiintyvät yleensä valkoisina kiteytyneinä suoloina, vaikka niissä voi esiintyä myös muita värejä, kuten vaaleanpunaista tai ruskeaa, riippuen siitä, kuinka nopeasti tai hitaasti tuotantoprosessi etenee.

Hiilimustalla on monia käyttökohteita teollisuudessa sekä lisäaineena keraamisten tuotteiden valmistusprosesseissa. Sen kulutuskestävyys ja kovuus tekevät siitä tehokkaan tulenkestävän materiaalin, joka kestää äärimmäisiä lämpötiloja; lisäksi hiilimustaa voidaan seostaa erilaisten metallien kanssa erilaisten tuotteiden valmistamiseksi.

Alumiinioksidia voidaan käyttää myös hionta- ja kiillotusaineena lasinvalmistuksessa ja metallurgiassa, ja se toimii alumiinilasien pääainesosana, jota käytetään esimerkiksi auton ikkunoissa, lentokoneiden tuulilaseissa ja muissa lasituotteissa. Toisin kuin monet muut hioma-aineet, sen käsittely ei vaadi suojakäsineitä; lisäksi se on olennainen osa monia korroosionestoaineita ja voiteluaineita.

Kalsiumaluminaattisementtejä käytetään laajalti rakennustekniikassa, sillä ne tarjoavat nopean lujuuden kehittymisen alhaisissa lämpötiloissa ja erinomaisen kemiallisen kestävyyden; niitä sekoitetaan yleensä portland-sementin kanssa. Ne tarjoavat tavallisiin betoneihin verrattuna parempaa kulutuskestävyyttä ja sulfaattikestävyyttä.

Natriumaluminaatti on teollisuudessa välttämätön yhdiste. Sitä käytetään happaman jäteveden käsittelyssä emäksisenä saostusaineena lietteen muodostumisen vähentämiseksi, sekä tulenkestävien materiaalien ja alumiinioksidin tuotannossa. Natriumaluminaattia on saatavana sekä Mil Spec- että ACS/Reagent-laatuisina tuotteina.

American Elements tarjoaa alumiinittia eri muodoissa, rakeista nanopulvereihin. Toimitamme sitä monina vakiolaatuluokina, mukaan lukien Mil Spec-, ACS/Reagent- ja Technical Grade -laatuluokat; elintarvike-, maatalous- ja lääkelaatuluokat sekä USP-laatuluokan (Euroopan farmakopea/Ison-Britannian farmakopea). Kaikki tuotettu materiaali täyttää sovellettavat ASTM-määritykset.