Що таке глинозем Al2O3?

Глинозем - надзвичайно міцний матеріал, який використовується в багатьох галузях промисловості. Як основний комерційний продукт оксиду алюмінію, глинозем виробляється з сухої подрібненої і промитої бокситної руди, що містить гіббіт, беміт і діаспору, які містять мінерали гідроксиду алюмінію, що входять до його складу.

Кальцинований глинозем погано розчиняється в розплавах глазурі, тому джерелом Al2O3 для глазурі зазвичай є каолін або пірофіліт.

Додатки

Завдяки своїй винятковій міцності, хімічній інертності та корозійній стійкості глинозем має безліч застосувань, що робить його універсальним матеріалом у багатьох промислових процесах і виробничих операціях. Використання вогнетривких матеріалів для виробництва розплавленого скла виявилося особливо корисним, оскільки девітрифікація (кристалізація) може відбуватися досить швидко без додавання стабілізації та теплоізоляції - чого глинозем допомагає уникнути, забезпечуючи стабільність і теплоізоляційні властивості під час фази плавлення.

Глинозем зазвичай виробляється з мінералу бокситу, який містить 30-55% Al2O3. Боксити видобувають і подрібнюють до стану пульпи, яку потім пропускають через кілька відстійників для видалення домішок, після чого вона повертається назад у процесі, який називається "засів", що сприяє утворенню твердих кристалів гідроксиду алюмінію - ці тверді кристали потім транспортують назад через відстійники, перш ніж відправити їх безпосередньо в піч для нагрівання з метою отримання глинозему.

Висока температурна стійкість глинозему al2o3 робить його ідеальним матеріалом для виготовлення вогнетривких виробів, необхідних у промислових процесах, що вимагають високих температур, таких як нафтохімічна переробка, виробництво цементу, спалювання відходів та виплавка чавуну і сталі. Крім того, додавання глинопорошку може підвищити міцність і твердість гумових сумішей.

Глиноземна кераміка, важливий клас сучасних керамічних матеріалів, містить його як ключовий інгредієнт. Виготовлені в різних формах і конфігураціях для задоволення конкретних потреб застосування, вони мають чудові механічні властивості, такі як висока міцність на розрив, міцність на стиск, модуль пружності та твердість при вигині, а також високу термостійкість і стійкість до стирання.

Глинозем також може використовуватися як підтримка в каталітичних реакціях. Гамма-глинозем (гамма-Al2O3) може виконувати цю функцію, пропонуючи велику площу поверхні для прилипання реагентів, що збільшує швидкість реакції. Крім того, його пориста кристалічна структура полегшує диспергування в рідких середовищах, що робить цей матеріал зручним для використання в лабораторних умовах.

Завдяки своїй надзвичайній твердості та довговічності електрокорунд часто використовують як абразивний матеріал. Його тверда поверхня допомагає надавати форму промисловим виробам і машинам, а покриття захищає їх від подальшого стирання.

Хоча глинозем має багато вражаючих властивостей, він має деякі небажані побічні ефекти, які слід враховувати при використанні у прісноводних середовищах. Особливе занепокоєння викликає його токсичність для прісноводних безхребетних; нещодавні дослідження показали, що вплив AlNPs призвів до зниження життєздатності водних безхребетних Ceriodaphnia dubia. Дослідники припустили, що це спричинено підвищеним окислювальним стресом в організмі, і відзначили, що цитотоксичність зростає зі збільшенням розміру частинок.

Властивості

Глинозем - одна з найпоширеніших технічних керамік. Він має високу механічну міцність, відмінну електроізоляцію, стійкість до хімічних впливів і термічних ударів, а також є стійким до корозії. Глинозем також має високу температуру плавлення.

Боксити є основним джерелом виробництва глинозему. Боксити містять гіббіт (Al(OH)3), боеміт (G-оксид алюмінію), діаспор (a-глинозем), а також домішки, такі як оксиди заліза, силікати і кварц, присутні в якості домішок. Боксити можна переробляти за технологією Байєра, отримуючи не лише глинозем, але й побічні продукти, такі як бура, каустична сода та гідроксид алюмінію.

У процесі Байєра бехміт і гіббіт відокремлюють від бокситів шляхом розчинення в розчинах NaOH за помірних гідротермальних умов. Після фільтрації осадовий глинозем збирають. Нарешті, цей твердий продукт прожарюють до утворення чистого al2o3.

Оксид алюмінію є амфотерним оксидом, тобто містить як позитивні, так і негативні іони. Кристалічна решітка глинозему складається з аніонів кисню, розташованих у гексагональних тісно упакованих структурах; катіони алюмінію займають певні октаедричні ділянки в цій структурі, тоді як деякі залишаються вакантними - ці вакансії можуть бути заповнені катіонами металів або аніонами оксиду, щоб надати матеріалу характерної каталітичної активності.

Чистий електрокорунд al2o3 має низьку електропровідність, яка зростає з підвищенням температури та чистоти. Це явище виникає внаслідок того, що його октаедричні вакансії заповнюються позитивно зарядженими іонами металів, тоді як негативно заряджені іони кисню займають ці місця, змінюючи його кристалічну структуру, а отже, і властивості.

Чиста глиноземна кераміка здавна цінується за свої електроізоляційні властивості, що робить її ідеальним матеріалом для таких застосувань, як ізоляція печей. Її іонні властивості допомагають запобігти проходженню через неї електричного струму, не втрачаючи при цьому здатності служити ізолятором проти високих струмів.

Електрокорунд - надзвичайно міцний матеріал, здатний протистояти зносу, корозії та втомі, що робить його придатним для використання в різних вимогливих промислових і комерційних сферах. Оскільки він стійкий до подряпин і порізів, електрокорунд широко використовується як абразивний матеріал у процесах шліфування та полірування, таких як піскоструминна та дробеструминна обробка. Крім того, в керамічній глазурі кремнеземні абразиви також використовують як добавку для підвищення твердості та блиску. Скло може отримати вигоду від додавання глинозему до свого складу, щоб підвищити температуру плавлення і спікання, а також поліпшити міцність на розрив і поверхневий натяг. Додавання глинозему також може зменшити девітрифікацію, одночасно покращуючи блиск, робочий діапазон і стійкість до кислотних впливів. Скло містить діоксид кремнію (SiO2), який робить скло пластичним та еластичним. Кремнезем також може бути замінений на SiO2, щоб знизити температуру плавлення і підвищити стійкість до термічних ударів у деяких рецептурах содового вапна. Глинозем є чудовим вогнетривким матеріалом для використання в нафтохімічних процесах, таких як автотермічний риформінг вуглеводнів і виробництво синтетичного газу (синтез-газу). Однак використання глинозему в нафтохімії вимагає ретельного відбору сировини, суворого контролю під час процесів спікання і уважного вивчення, щоб переконатися, що будь-які отримані вогнетриви не вступають в небажану реакцію з молекулами водню.

Хімічний склад

Оксид алюмінію (Al2O3) - це інертна кристалічна сполука білого кольору без запаху, що використовується як сировина для виробництва металевого алюмінію та різних сучасних матеріалів, таких як промислова кераміка. Завдяки своїм видатним механічним, хімічним і термічним властивостям він має безліч застосувань, що подовжують життя і сприяють розвитку суспільства, у багатьох галузях промисловості та сферах діяльності. Глинозем добувають з бокситів - багатих на руду мінералів, що зустрічаються в природі і слугують його основним джерелом.

Associated Ceramics виробляє електрокорунд надвисокої чистоти відповідно до суворих міжнародних стандартів, таких як ті, що встановлені Американською конференцією урядових промислових гігієністів (ACGIH). Сюди входять сорти надвисокої чистоти з концентрацією натрію нижче 100 ppm на вагу - забруднення натрієм є дуже шкідливим, оскільки він має тенденцію до спікання в кальцинаторах, що призводить до небажаних властивостей, таких як низька твердість і погана зносостійкість виробів.

Глинозем є одним з найбільш хімічно інертних керамічних матеріалів, що забезпечує виняткову корозійну стійкість як в окислювальних, так і в відновлювальних середовищах. Крім того, за корозійною стійкістю він поступається лише карбіду кремнію (SiC). Стабільний у розмірах і з хорошими теплопровідними властивостями, електрокорунд також протистоїть впливу лугів, але не настільки ефективно, як кислот.

Хімічний склад глинозему варіюється залежно від сорту, найпопулярнішою формою є a-Al2O3. У цій формі іони кисню заповнюють дві третини октаедричних проміжків, тоді як іони алюмінію займають одну третину. Глинозем також може існувати в різних метастабільних формах, включаючи кубічні g і e фази, орторомбічну k фазу і моноклінну th і d фази.

До глинозему можуть додаватися добавки та компоненти для зміни його специфічних властивостей, зокрема оксид магнію (MgO), діоксид титану (TiO2), оксид хрому (Cr2O3), діоксид кремнію (SiO2) і магнезія (MgO). Марганець підвищує твердість, а кремній - хімічну стабільність. Галій підвищує ударостійкість і вібростійкість електрокорунду, а низький вміст цирконію підвищує твердість і зносостійкість. Потім ці алюмінієві корпуси поєднуються за допомогою різних методів зв'язування, щоб сформувати спеціальні марки, призначені для конкретних застосувань, таких як стійкі до стирання вкладиші для футерування жолобів або розвантажувальних отворів. Близькі допуски на розміри і висока твердість електрокорунду роблять його чудовим вибором для зносостійких компонентів, таких як текстильні напрямні, плунжери насосів і матриці, а його універсальність також робить його популярним серед компонентів трубопроводів, таких як коліна, трійники, редуктори і форсунки.