Introducció química d'òxid d'alumini

Una breu descripció dels diversos tipus d'alúmina

Una varietat d'òxid d'alumini també coneguda com a alúmina especial, òxid d'alumini no metal·lúrgic o òxid d'alumini químic, òxid d'alumini i hidròxid d'alumini, productes diferenciats o productes d'extensió. Segons la seva composició química, estructura cristal·lina, mida de partícula, puresa, duresa, grau de sinterització, etc., es pot dividir en més de 300 varietats. La naturalesa de moltes varietats d'alúmina és molt diferent, algunes poden ser tan dures com el safir, algunes poden ser tan toves com la pols de talc; Algunes tenen una densitat aparent de més de 3.200 kg/m², mentre que d'altres tenen una densitat inferior a 3,2 kg/m². Algunes substàncies inertes i insolubles, però algunes poden ser solubles en àcid i base, amb una activitat significativa; Alguns fluids poden ser com el tamisat de sorra, però alguns són viscosos o fins i tot col·loides tixotròpics i no es poden filtrar; Algunes estructures cristal·lines i diàmetres de cristall d'una àmplia gamma de variació, alguns són amorfs; Alguns tenen una alta capacitat d'adsorció, alguns no tenen capacitat d'adsorció; Alguns són catalitzadors actius i alguns són inerts. Tanmateix, una característica comuna de totes les varietats de l'alúmina, en qualsevol forma, és que finalment es converteixen en alfa-alúmina si s'escalfen durant molt de temps a temperatures molt altes. Diversos tipus d'alúmina s'utilitzen àmpliament en química, medicina, catalitzadors, cautxú, plàstic, fabricació de paper, farciment, pigment i altres camps. Amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia i l'aplicació de nous materials, el mercat de l'alúmina multivarietal és cada cop més ampli.

Ii. Classificació de diversos tipus d'alúmina

(I) Múltiples varietats d'hidròxid d'alumini

1. Classificació de múltiples varietats d'hidròxid d'alumini:

(1) Hidròxid d'alumini de farciment ordinari, D50 = 50 m, 70 m;

(2) Pols fina d'hidròxid d'alúmina, D50 ≤20 m;

(3) Micropols d'hidròxid d'alumini (hidròxid d'alumini ultrafí), D50 ≤1 m;

(4) Hidròxid d'alumini blanc sec, blancor ≥93%;

(5) Hidròxid d'alumini blanc elevat (àgata artificial i farciment de marbre artificial), blancor ≥95%;

(6) Hidròxid d'alumini baix en alcalí (sodi), Na2O+K2O≤0,10%;

(7) Hidròxid d'alumini baix en ferro, Fe2O3≤0,005%;

(8) Bauxita quasi fina, amb un tipus de cristall de ?-alooh com a bauxita monohidrada d'1-2 aigües cristal·lines;

(9) Gel d'hidròxid d'alumini, cristall al2O3.NH2O, la fase principal és de tipus cristall amorf.

2. USOS de diversos tipus d'hidròxid d'alumini:

(1) S'utilitza com a retardant de flama

L'hidròxid d'alumini és un farciment ignífug ideal per a plàstics, cautxú i altres polímers orgànics i tèxtils. Els materials sintètics amb hidròxid d'alumini com a farciment són: polièster, epoxi, fenòlic, polipropilè, polietilè, clorur de polivinil, cautxú butiraldehid, neoprè, cautxú de silicona i recobriment ignífug avançat, catifes ignífugues, lones ignífugues, cintes transportadores ignífugues, etc. Com que l'hidròxid d'alumini és una pols blanca, les seves propietats físiques i químiques són relativament estables en condicions normals, no absorbeixen humitat, no canvien de color, no són tòxics, no tenen olor, i la mida de les partícules es pot processar segons les necessitats de producció. Quan la temperatura d'escalfament supera els 200 ℃, l'hidròxid d'alumini comença a absorbir calor i a descompondre's, alliberant aigua tres cristalls. Com més alta sigui la temperatura, més ràpida serà la velocitat de descomposició, cosa que inhibeix l'augment de la temperatura del polímer i juga un paper de refredament, retard de flama i supressió d'incendis.

(2) S'utilitza com a material de farciment per a pedra d'àgata artificial i marbre artificial

Amb hidròxid d'alumini i resina de polièster insaturat o resina de metacrilat es poden produir materials decoratius de marbre i àgata artificials i articles sanitaris. Com que l'hidròxid d'alumini té un índex de refracció (1,57) molt proper al de la resina de polièster, els productes artificials tenen una brillantor translúcida i satisfactòria, i es poden afegir diferents colors per dissenyar diversos patrons i especificacions. El producte també té les característiques d'alta qualitat, pes lleuger, sense radiació, sense fragilitat, fàcil tall, etc., i s'ha utilitzat àmpliament actualment.

(3) S'utilitza com a farciment per a la fabricació de paper

L'hidròxid d'alumini s'utilitza principalment com a recobriment superficial, farciment i paper no combustible en la producció de paper. L'hidròxid d'alumini ultrafí d'alta qualitat blanca es caracteritza per una alta blancor, una mida de partícula fina, una distribució uniforme i una forma de cristall lineal, etc. Pot substituir la pols blanca de titani amb la premissa de no reduir la blancor i l'opacitat del paper, estalviar costos de paper, millorar la brillantor del paper i millorar el rendiment d'impressió.

(4) S'utilitza com a farciment de pasta de pasta

L'hidròxid d'alumini té característiques de fricció suaus i pertany al material neutre, omplir la pasta de dents com a agent de fricció pot eliminar eficaçment la brutícia de les dents i les genives sense danys. La mida de partícula de l'hidròxid d'alumini utilitzat com a material de farciment de la pasta de dents és generalment D50 ≤7 m, i l'addició d'alcali ha de ser <0,01%.

(5) Utilitzat com a matèries primeres farmacèutiques

Un dels components principals de la medicina gàstrica és l'hidròxid d'alumini, que pot neutralitzar l'àcid gàstric i és una bona matèria primera per a la fabricació de medicina gàstrica.

(6) Com a matèries primeres químiques

Com que l'hidròxid d'alumini és un compost amfòter, es pot dissoldre ràpidament en àcids o àlcalis forts, de manera que s'ha convertit en la matèria primera per a moltes sals d'alumini. Com el sulfat d'alumini i l'alum són el producte de l'hidròxid d'alumini que reacciona amb l'àcid sulfúric i les seves sals, el clorur de polialumini és un producte de l'hidròxid d'alumini que reacciona amb l'àcid clorhídric, el fluorur d'alumini és el producte de l'hidròxid d'alumini que reacciona amb l'àcid fluorhídric, etc., amb l'hidròxid d'alumini (o solució d'aluminat de sodi) com a matèria primera, es poden produir tamisos moleculars de tipus 3a, 4a, 5a 13x, 10x i Y.

(2) Alúmina activada

Hi ha vuit tipus cristal·lins d'alúmina:,,,,,, i. Escalfant i deshidratant l'hidròxid d'alumini a diferents temperatures, es poden obtenir diferents tipus cristal·lins d'òxid d'alumini. Tanmateix, si es torra a una temperatura superior a 1200 ℃, altres tipus cristal·lins d'òxid d'alumini finalment es convertiran en α-alúmina. L'alfa-alúmina s'anomena alúmina d'alta temperatura, també coneguda com a alúmina inert, els altres set cristalls d'alúmina s'anomenen alúmina de baixa temperatura, també coneguda com a alúmina activada.

Com a hidrat d'alúmina, el mecanisme i el procés específic de transició de fase també són molt diferents a causa de la diferència en la temperatura de torrat, el temps de torrat i la complementarietat de l'hidrat. Quan l'hidròxid d'alumini es deshidrata ràpidament a 400-600 ℃, a causa de l'eliminació d'aigua, el seu conjunt cristal·lí es desintegra, la superfície del cristall es torna fluixa i es formen molts porus i esquerdes, cosa que provoca un fort augment de la superfície específica. L'alúmina amb una estructura de porus raonable, un volum de porus més gran i una superfície específica més alta té una alta activitat. El catalitzador o el portador de catalitzador que produeix es pot utilitzar per a perfums, craqueig o síntesi d'hidrocarburs, deshidratació, oxidació, deshidrogenació, hidrogenació, reforma, dessulfuració, desclorització, desfluorinació, etc. L'alúmina activada també es pot enrotllar en boles o esprémer en tires com a agent dessecant i higroscòpic per a líquids i gasos, utilitzat per a refrigeració, assecat per separació d'aire, assecat per vent d'instruments i adsorció selectiva d'elements traça o contaminants traça en processos industrials. A més, té una forta adherència, és la matèria primera per a la fabricació de materials refractaris d'argila refractària.

(3) Alúmina inert

L'òxid d'alumini inert també s'anomena òxid d'alumini d'alta temperatura, hidròxid d'alumini o altres òxids d'alumini cristal·lins formats per torrat a alta temperatura a 1200 ℃ aproximadament. Com a òxid metàl·lic, l'alfa-alúmina té bones propietats físiques i químiques. Té una gran cohesió intermolecular, una cristal·lització compacta i perfecta, i pot suportar diversos canvis químics. Al mateix temps, l'alfa-alúmina també té els avantatges d'un punt de fusió elevat (2050 ℃), alta duresa, bon rendiment d'aïllament, alta resistència mecànica, bona resistència a l'abrasió i alta resistència a la calor i resistència a l'impacte, per la qual cosa s'utilitza àmpliament en els aspectes següents:

1. refractari

A causa del seu alt punt de fusió, les seves excel·lents propietats mecàniques i la seva resistència a la corrosió a altes temperatures, l'alfa-alúmina s'utilitza per produir diversos materials refractaris, com ara maons refractaris de mullita i alúmina, maons refractaris de corindó i productes de corindó, així com peces de fosa refractàries amorfes.

2. Ceràmica d'alta alúmina

Com a resultat de la gran densitat volumètrica de l'alúmina, pot formar un cos sinteritzat compacte i té una resistència al desgast i una alta resistència mecànica, per la qual cosa és adequada per a la producció de porcellana resistent al desgast, com ara la mòlta amb una varietat de boles de porcellana, broquets de sorra, raspalls d'aigua, etc., però també per la seva bona resistència a la calor i la resistència a l'impacte tèrmic, adequada per a la producció d'eines ceràmiques. A causa del seu rendiment d'aïllament a altes temperatures, l'alúmina baixa en sodi és adequada per a la producció de bugies i aïllants per a aparells elèctrics d'alta temperatura, plaques de subbase elèctrica integrades de pel·lícula fina, peces estàndard i altres porcellanes aïllants d'alta freqüència. L'alúmina s'utilitza àmpliament en la producció de ceràmica arquitectònica, ceràmica industrial, ceràmica elèctrica electrònica, aparells sanitaris i ceràmica viva, així com ceràmica de procés, com ara maons ceràmics fets d'alúmina, terres ceràmics, varetes de laminació ceràmica, bombes ceràmiques, filtres ceràmics, etc.

3. Material abrasiu (material resistent a l'abrasió)

A causa de la seva alta duresa, l'alfa-alúmina es pot utilitzar com a material de mòlta, materials de mòlta i materials resistents al desgast. Si es pot utilitzar com a materials de mòlta i polit d'acer, metalls no ferrosos, plàstic, fusta o fibra de fusta i tot tipus de roca (inclòs el jade), es pot fer mòlta, eina de tornejat i altres eines de tall, es pot utilitzar en la capa de desgast de la superfície del sòl de fusta composta i en la capa de desgast d'alguns equips o productes metàl·lics.

(4) Alúmina ultrafina d'alta puresa

L'òxid d'alumini ultrafí d'alta puresa es refereix al contingut d'AL2O3 > 99,99%, granularitat < 1 μm, pols d'alúmina superfina d'alta puresa, s'utilitza principalment per a la sinterització d'alúmina transparent, portador fluorescent, làmpada de sodi d'alta pressió, equips físics i químics d'alta qualitat, os artificial, substrat semiconductor (C), material d'ompliment de cinta d'enregistrament, medi superfiltre, materials abrasius d'alta qualitat, ceràmica especial, eines de tall, gresol d'alta puresa, al voltant de l'eix, objectiu de bombardeig, tub de forn, materials d'embalatge, materials monocristallins, pedres artificials, etc.; Pot millorar la compacitat, l'acabat, la fatiga en fred i en calent, la tenacitat a la fractura i la resistència a la fluència de la ceràmica. Pot millorar la resistència al desgast dels productes moleculars, utilitzats per a plàstic, reforç i enduriment de cautxú, resistents al desgast, farcits de recobriment resistents a altes temperatures i farcits cosmètics avançats; Al mateix temps, també s'utilitza com a catalitzador i portador de catalitzadors en les indústries petroquímiques i de fertilitzants, tecnologia làser com a matèria primera per a materials làser de vidre de neodimi i robí, com a materials d'aïllament avançats en la indústria energètica, la indústria aeroespacial, com a superfície tractament per a avions aeroespacials, coets i satèl·lits artificials, etc. Amb el progrés de la societat i el desenvolupament de la ciència i la tecnologia, el camp d'aplicació de l'alúmina d'alta puresa i ultrafina també s'està expandint, i les perspectives de mercat són molt prometedores.

(5) Corindó

El cristall d'alúmina de tipus natural s'anomena corindó, que sovint té diferents colors a causa de les diferents impureses. Té una brillantor de vidre o diamant, amb una densitat de 3,9-4,1 g/cm3 i una duresa de 8,8. El corindó natural també s'anomena pedra preciosa. Els que tenen una petita quantitat d'òxid de crom al cristall són el robí, els que tenen una petita quantitat d'impureses de ferro i titani són el safir i els que tenen una petita quantitat d'impureses de ferro i cobalt són l'esmeralda.

La producció de corindó natural a la natura és molt petita i s'utilitza principalment per a la decoració. El corindó utilitzat com a matèries primeres industrials es fabrica artificialment. Hi ha dos tipus de corindó artificial: el corindó fusionat i el corindó sinteritzat. Hi ha principalment les varietats següents:

1. Corindó fusionat

L'alúmina fosa consisteix principalment en alúmina fosa blanca i alúmina fosa marró.

El corindó blanc fos està fet d'alúmina industrial i es fon en un forn d'arc a una temperatura superior a 2000 ℃. Té les característiques d'alta blancor, alta puresa, alta duresa, excel·lent autoafiladura, forta força de mòlta, baixa calor, resistència a la corrosió, resistència a altes temperatures, bona estabilitat tèrmica, etc. Es pot utilitzar per fabricar materials de mòlta i polit avançats, eines de mòlta fetes d'ell, mòlta d'acer d'alt carboni i acer inoxidable; També s'utilitza àmpliament en la producció de motlles de fosa de precisió i refractaris d'alta qualitat, utilitzats per fabricar ceràmica especial i materials militars, electrònics i altres materials d'alta tecnologia; El corindó produït a partir d'alúmina ultrafina d'alta puresa també es pot utilitzar com a gemmes artificials.

El corindó marró, també conegut com a esmeri, es fa de bauxita, antracita i ferralla mitjançant la fusió a una temperatura superior a 2000 ℃ en un forn elèctric. El seu color és marró.

El corindó marró es caracteritza per una duresa moderada, una alta densitat de pil, una bona cristal·lització, un baix coeficient d'expansió lineal, una bona tenacitat i resistència a la corrosió, etc. S'utilitza àmpliament en materials de sorrejat, abrasius, farcits, mitjans de filtració, materials de tall, refractaris, abrasius i ceràmica.

2. Corindó sinteritzat

Corindó sinteritzat a base de mineral de bauxita d'alúmina industrial o d'alta puresa com a matèria primera, fabricat mitjançant una bola o un cos de material de mòlta fina, sinteritzat a alta temperatura entre 1750 i 1900 ℃, i té un gran secret, baixa porositat, gra d'alta intensitat, excel·lent resistència al xoc tèrmic a alta temperatura i resistència a l'erosió de l'escòria, àmpliament utilitzat per fabricar abrasius refractaris i abrasius.

3. Corindó tabular

El corindó en làmines és un tipus de pols d'òxid d'alumini d'alta puresa, que primer es mòlt, es pelleta i s'asseca i es calcina a l'alta temperatura de 1850-1950 ℃. Està format amb una estructura cristal·lina de làmines i escates ben desenvolupada amb una gran mida de gra. És un material refractari ideal amb alta puresa, bona estabilitat de volum, petita contracció després de la recàrrega i forta resistència al xoc tèrmic. El corindó en làmines es produeix principalment per sinterització, però també per fusió elèctrica.

6) sals d'alumini

Les sals d'alumini fan referència a compostos d'alumini. Aquí només es descriuen algunes sals d'alumini d'ús comú.

1. Sulfat d'alumini

El sulfat d'alumini té sulfat d'alumini i sulfat de polialumini, sulfat d'alumini i amoni (alum d'amoni), sulfat d'alumini i potassi (alum o alum de potassi), generalment amb àcid sulfúric i hidròxid d'alumini o bauxita, caolí, cendres volants i altres minerals d'alumini per a la reacció. El sulfat d'alumini s'utilitza principalment com a reactiu industrial, floculant, agent de tractament d'aigua, fabricació de paper, etc., i també s'utilitza en la producció d'altres productes químics que contenen alumini. El sulfat de polialumini s'utilitza principalment per al tractament d'aigües superficials; l'alum es pot utilitzar com a agent de llevat, agent neutralitzant i precipitant d'aigua per a aliments. L'alum s'utilitza en la medicina tradicional xinesa i en el llevat en pols. També s'utilitza en la fabricació de paper, la pintura i com a agent impermeabilitzant.

2. Clorur d'alumini

El clorur d'alumini i el clorur de polialumini (sol d'alumini) s'utilitzen en el carbonat d'alumini, que generalment es prepara mitjançant la reacció de l'àcid clorhídric amb alumini metàl·lic, hidròxid d'alumini o minerals que contenen alumini. El clorur d'alumini i el clorur de polialumini són un tipus de purificador d'aigua amb baix preu i bon efecte, i també es poden utilitzar com a encolat de paper, refinació de sucre, emmotllament de fosa, antiarrugues de tela, portador de catalitzadors, aglutinant, refinació farmacèutica, ciment de fixació ràpida, matèries primeres cosmètiques, etc.

3. Fluorur d'alumini i fluorur de sodi

El fluorur d'alumini i el fluoaluminat de sodi són dues sals de fluorur principals. El fluorur d'alumini s'utilitza principalment com a agent d'ajust en el medi de refinació electrolític d'alumini. És una pols blanca amb cristal·lització en forma d'agulla. El procés de producció de fluorur d'alumini té el mètode humit i el mètode sec. A causa dels requisits de protecció del medi ambient, el mètode humit s'elimina bàsicament i el mètode sec s'utilitza àmpliament per a la producció. El flux del procés de producció seca de fluorur d'alumini inclou el procés de llit fluiditzat circulant de l'empresa Luqi a Alemanya, el procés de llit fluiditzat multicapa de l'empresa Booth a Suïssa i el procés de síntesi HF ALF3 de forns de calor interns i externs de l'empresa Pincnair a França. El procés sec consisteix a produir sulfat de calci (guix) i gas HF mitjançant la reacció de fluorita i àcid sulfúric, i després produir fluorur d'alumini mitjançant la reacció de gas HF i hidròxid d'alumini després de la deshidratació. Quan la planta de fertilitzants fosfatats és un subproducte de la producció d'àcid fluorosílic de fluorur d'alumini, el procés de procés humit de l'empresa austríaca Linz, primer compleix els requisits de preescalfament de la solució d'àcid fluorosílic, i després al tanc agitat amb hidròxid d'alumini (o suspensió de bauxita) a una determinada temperatura de reacció, fluorur d'alumini i sílice (precipitació); També es pot utilitzar primer aigua d'amoníac i reacció d'àcid fluorosílic, la formació de fluorur d'amoni i gel de sílice (precipitació), després amb solució de fluorur d'amoni. i hidròxid d'alumini sota una certa temperatura i pressió, la formació de fluorur d'alumini.

El fluoroaluminat de sodi (també conegut com a criolita) és un fluorur complex, generalment partícules cristal·lines de color blanc gris o pols, que s'utilitza principalment en l'alumini electrolític com a dissolvent. El procés de producció de fluoroaluminat de sodi inclou principalment el mètode del fluoroaluminat de sodi, que primer reacciona amb àcid fluorhídric i hidròxid d'alumini per produir fluoroaluminat, i després reacciona amb sodi per sintetitzar fluoroaluminat de sodi (criolita).

4. Altres sals d'alumini

El nitrat d'alumini es pot utilitzar com a catalitzador per a la síntesi orgànica, mordent en la indústria de la impressió i el tenyit, agent d'acabat del cuir, etc., generalment fet reaccionant alumini o hidròxid d'alumini amb àcid nítric.

El fosfat d'alumini es pot utilitzar com a insecticida fumigant. Generalment es prepara cremant pols d'alumini barrejada i fòsfor vermell.

Els tamisos moleculars de la sèrie de fosfat d'alumini tenen una alta capacitat d'intercanvi iònic i activitat catalítica i es van preparar mitjançant la reacció d'hidròxid d'alumini i àcid fosfòric.

El tripolifosfat de dihidrogen d'alumini es pot utilitzar com a pigment anticorrosiu, adsorbent (desodorant), catalitzador d'etilè a etanol, generalment a partir de la reacció de metall, alumini o hidròxid d'alumini amb àcid fosfòric.

El silicat d'alumini ultrafí és una pols súper blanca amorfa amb una suspensió excel·lent i un aspecte blanc pur. S'utilitza àmpliament en recobriments, cuir, impressió i tenyit, tinta d'impressió, fabricació de paper, plàstic, cautxú i altres aspectes en combinació amb altres pigments (pols blanca de titani). El silicat d'alumini cristal·lí es pot utilitzar com a catalitzador per a la deshidratació en fase gasosa de metanol per produir èter dimetil. El silicat d'alumini ordinari es pot utilitzar com a material aïllant. El silicat d'alumini es prepara generalment mitjançant la reacció del vidre soluble amb sulfat d'alumini.

El cristall de borat d'alumini es pot utilitzar com a materials de reforç de plàstic, metall i ceràmica, generalment amb òxid d'alumini i bor o òxid de bor barrejats, després del contacte de fusió a alta temperatura, també es pot convertir en vapor d'aigua en fluorur d'alumini i òxid de bor en estat gasós, fent cristall de borat d'alumini.

(vii) altres multivarietats d'alúmina i productes d'extensió relacionats

L'altra varietat d'alúmina encara té alumini carbonatat, fibra d'òxid d'alumini, pel·lícula d'òxid d'alumini, pols de SB, a més de granallat d'aliatge d'alumini-gal·li, trimetilalumini i altres aluminis orgànics que també són productes amb un contingut tècnic més alt. La fibra d'alúmina consisteix en fibra monocristallina de -Al2O3, fibra llarga de -Al2O3, fibra curta de -Al2O3, que s'utilitza principalment com a metall, plàstic, cautxú, material de reforç ceràmic, material aïllant refractari i material refractari per a la trajectòria de llançament de coets, emulsió oli-aigua, mescla oli-aigua i material de separació i filtració de líquids de cola, i també s'utilitza com a portador de catalitzador per a la transformació d'hidrocarburs. La pols de SB és la matèria primera per al catalitzador d'hidrogenació i altres catalitzadors d'alta qualitat. L'alúmina i l'hidrogen es formen per una forta reacció de pellets d'aliatge d'alumini-gal·li en aigua, que és un procés ideal de producció d'hidrogen per a futurs vehicles propulsats per hidrogen. El trimetilalumini s'utilitza com a catalitzador de polimerització d'olefines, combustible de coets i matèria primera per fabricar trimetilgal·li.

El mineral de bauxita es pot utilitzar per produir materials refractaris, floculants per al tractament d'aigua, propants de fracturació de jaciments petrolífers, corindó marró i ciment d'alta alúmina, pols d'aluminat de calci o ciment d'aluminat de calci, etc., i l'aliatge d'alumini-silici també es pot produir mitjançant el mètode d'escalfament elèctric.

El fang vermell produït per l'alúmina es pot utilitzar com a desulfuritzant i agent de millora del sòl per a centrals elèctriques de carbó. Després de l'eliminació del sodi, es pot utilitzar per produir ciment, materials per a parets, ceràmica, etc. Del fang vermell també es pot utilitzar per extreure pols de mineral de ferro, escandi rar, bismut i altres metalls preciosos.

Els productes intermedis d'òxid d'alumini, aluminat de sodi líquid i aluminat de sodi sòlid (clinker sinteritzat) es poden utilitzar com a accelerador de formigó o en la producció d'acceleradors; el gal·li, el vanadi i altres metalls preciosos es poden recuperar i extreure del licor mare intermedi produït per l'alúmina.