Kemisk introduktion af aluminiumoxid

En kort beskrivelse af forskellige typer aluminiumoxid

En række forskellige aluminiumoxider, også kendt som specialalumina, ikke-metallurgisk aluminiumoxid eller kemisk aluminiumoxid, aluminiumoxid og aluminiumhydroxid, differentierede produkter eller forlængelsesprodukter. I henhold til dens kemiske sammensætning, krystalstruktur, partikelstørrelse, renhed, hårdhed, sintringsgrad osv. kan de opdeles i mere end 300 varianter. Mange varianter af aluminiumoxid er meget forskellige, nogle kan være så hårde som safir, nogle kan være så bløde som talkum; nogle har en tilsyneladende densitet på mere end 3.200 kg/m², mens andre har en densitet på mindre end 3,2 kg/m². Nogle inerte, uopløselige stoffer, men nogle kan være opløselige i syre og base med betydelig aktivitet; nogle væsker kan være som sandsigtning, men nogle er viskøse eller endda thixotrope kolloider og kan ikke filtreres; nogle krystalstrukturer og krystaldiametere varierer meget, nogle er amorfe; nogle har høj adsorptionskapacitet, nogle har ingen adsorptionskapacitet; nogle er aktive katalysatorer, og nogle er inerte. Imidlertid er et fælles træk ved alle varianter af aluminiumoxid, i enhver form, er, at de til sidst omdannes til alfa-aluminiumoxid, hvis de opvarmes i lang tid ved meget høje temperaturer. Forskellige typer aluminiumoxid anvendes i vid udstrækning inden for kemi, medicin, katalysatorer, gummi, plast, papirfremstilling, fyldstoffer, pigmenter og andre områder. Med udviklingen af ​​videnskab og teknologi og anvendelsen af ​​nye materialer bliver markedet for multivariant-aluminiumoxid bredere og bredere.

II. Klassificering af forskellige typer aluminiumoxid

(I) Flere varianter af aluminiumhydroxid

1. Klassificering af flere varianter af aluminiumhydroxid:

(1) Almindeligt fyldstof aluminiumhydroxid, D50 = 50 m, 70 m;

(2) Fint aluminiumhydroxidpulver, D50 ≤20 m;

(3) Aluminiumhydroxid-mikropulver (ultrafin aluminiumhydroxid), D50 ≤1 m;

(4) Tør hvid aluminiumhydroxid, hvidhed ≥93%;

(5) Højt indhold af hvidt aluminiumhydroxid (kunstig agat og kunstig marmorfyldning), hvidhed ≥95%;

(6) Lavalkali (natrium) aluminiumhydroxid, Na2O+K2O≤0,10%;

(7) Aluminiumhydroxid med lavt jernindhold, Fe2O3 ≤ 0,005 %;

(8) Kvasi-tynd bauxit, med en krystaltype af ?-alooh som en monohydrous bauxit af 1-2 krystallinske vandtyper;

(9) Aluminiumhydroxidgel, krystalformet al₂O₃.NH₂O, hovedfasen er af den amorfe krystaltype.

2. ANVENDELSER af forskellige typer aluminiumhydroxid:

(1) Anvendes som flammehæmmer

Aluminiumhydroxid er et ideelt flammehæmmende fyldstof til plast, gummi og andre organiske polymerer og tekstiler. De syntetiske materialer med aluminiumhydroxid som fyldstof er: polyester, epoxy, phenol, polypropylen, polyethylen, polyvinylchlorid, butyraldehydgummi, neopren, silikonegummi og avancerede brandhæmmende belægninger, brandtæpper, brandlærred, brandtransportbånd og så videre. Fordi aluminiumhydroxid er et hvidt pulver, er dets fysiske og kemiske egenskaber relativt stabile under normale forhold, ingen fugtabsorption, ingen farveændring, giftfri, harmløs, ingen lugt, partikelstørrelsen kan forarbejdes efter behov. Når opvarmningstemperaturen overstiger 200 ℃, begynder aluminiumhydroxid at absorbere varme og nedbrydes, hvilket frigiver trekrystalvand. Jo højere temperaturen er, desto hurtigere vil nedbrydningshastigheden være, hvilket hæmmer stigningen i polymertemperaturen og spiller en rolle som afkøling, flammehæmning og brandbekæmpelse.

(2) Anvendes som fyldmateriale til kunstig agatsten og kunstig marmor

Med aluminiumhydroxid og umættet polyesterharpiks eller methacrylatharpiks kan man producere kunstig marmor og agat til dekorative materialer og sanitetsartikler. Fordi aluminiumhydroxid har et brydningsindeks (1,57), der er meget tæt på polyesterharpiksens, forsynes kunstige produkter med en gennemskinnelig og tilfredsstillende lysstyrke, og forskellige farver kan tilføjes for at designe forskellige mønstre og specifikationer. Produktet har også egenskaber som høj kvalitet, let vægt, ingen stråling, ingen sprødhed, let skæring osv. og har været meget anvendt i øjeblikket.

(3) Anvendes som fyldstof til papirfremstilling

Aluminiumhydroxid anvendes hovedsageligt som overfladebelægning, fyldstof og ikke-brændbart papir i papirfremstillingsproduktion. Højhvidt ultrafint aluminiumhydroxid er kendetegnet ved høj hvidhed, fin partikelstørrelse, ensartet fordeling og lineær krystalform osv. Det kan erstatte titanhvidt pulver med den forudsætning, at det ikke reducerer papirhvidhed og opacitet, sparer papiromkostninger, forbedrer papirglansen og forbedrer udskrivningsydelsen.

(4) Bruges som fyld i tandpasta

Aluminiumhydroxid har milde friktionsegenskaber og tilhører det neutrale materiale. Fyldning i tandpasta som friktionsmiddel kan effektivt fjerne snavs på tænder og tandkød uden at beskadige. Partikelstørrelsen af ​​aluminiumhydroxid, der anvendes som fyldmateriale i tandpasta, er generelt D50 ≤7 m, og alkalitilsætningen skal være < 0,01%.

(5) Anvendes som farmaceutiske råvarer

En af hovedkomponenterne i mavemedicin er aluminiumhydroxid, som kan neutralisere mavesyre og er et godt råmateriale til fremstilling af mavemedicin.

(6) Som kemiske råmaterialer

Fordi aluminiumhydroxid er en amfoter forbindelse, kan den hurtigt opløses i stærk syre eller base, så det er blevet råmaterialet til mange aluminiumsalte. Såsom aluminiumsulfat og alun er et produkt af aluminiumhydroxid, der reagerer med svovlsyre og dets salte, polyaluminiumchlorid er et produkt af aluminiumhydroxid, der reagerer med saltsyre, aluminiumfluorid er et produkt af aluminiumhydroxid, der reagerer med flussyre osv. Med aluminiumhydroxid (eller natriumaluminatopløsning) som råmateriale kan der produceres 3a, 4a, 5a 13x molekylsigte, 10x og Y-type molekylsigter.

(2) Aktiveret aluminiumoxid

Der findes otte krystallinske typer aluminiumoxid:,,,,,, og. Ved at opvarme og dehydrere aluminiumhydroxid ved forskellige temperaturer kan man opnå forskellige krystaltyper af aluminiumoxid. Men hvis det ristes ved en temperatur over 1200 ℃, vil andre krystaltyper af aluminiumoxid med tiden blive omdannet til β-aluminiumoxid. Alfa-aluminiumoxid kaldes højtemperaturaluminiumoxid, også kendt som inert aluminiumoxid, mens de andre syv krystaltyper af aluminiumoxid kaldes lavtemperaturaluminiumoxid, også kendt som aktiveret aluminiumoxid.

Som et hydrat af aluminiumoxid er mekanismen og den specifikke faseovergangsproces også meget forskellige på grund af forskellen i ristningstemperatur, ristningstid og hydratets komplementaritet. Når aluminiumhydroxid hurtigt dehydreres ved 400-600 ℃, opløses krystalsættet på grund af vandfjernelse, krystaloverfladen bliver løs, og der dannes mange porer og revner, hvilket resulterer i en kraftig stigning i det specifikke overfladeareal. Aluminiumoxid med en rimelig porestruktur, større porevolumen og højere specifikt overfladeareal har en høj aktivitet. Den katalysator eller katalysatorbærer, der produceres af det, kan bruges til parfume, kulbrintekrakning eller syntese, dehydrering, oxidation, dehydrogenering, hydrogenering, reformering, afsvovling, deklorering, defluorering og så videre. Aktiveret aluminiumoxid kan også rulles til kugler eller presses til strimler som et tørremiddel og hygroskopisk middel til væsker og gasser, der anvendes til køling, luftseparationstørring, instrumentvindtørring og selektiv adsorption af sporstoffer eller sporforurenende stoffer i industrielle processer. Derudover har den en stærk vedhæftning og er råmaterialet til fremstilling af ildfaste materialer af ildfast ler.

(3) Inert aluminiumoxid

Inert aluminiumoxid kaldes også højtemperaturaluminiumoxid, aluminiumhydroxid eller andet krystallinsk aluminiumoxid dannet ved højtemperaturristning ved ca. 1200 ℃ - krystallinsk aluminiumoxid. Som metaloxid har alfa-aluminiumoxid gode fysiske og kemiske egenskaber. Det har god intermolekylær kohæsion, kompakt og perfekt krystallisation og kan modstå forskellige kemiske ændringer. Samtidig har alfa-aluminiumoxid også fordelene ved højt smeltepunkt (2050 ℃), høj hårdhed, god isoleringsevne, høj mekanisk styrke, god slidstyrke samt høj varmebestandighed og slagfasthed, så det er meget udbredt i følgende aspekter:

1. ildfast

På grund af dets høje smeltepunkt, fremragende mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed ved høje temperaturer anvendes alfa-aluminiumoxid til at producere forskellige ildfaste materialer, såsom ildfaste mursten af ​​mullit og aluminiumoxid, ildfaste mursten af ​​korund og korundprodukter samt amorfe ildfaste støbeemner.

2. Keramik med højt aluminiumoxidindhold

Da alfa-aluminiumoxid har en stor volumentæthed, kan det danne en kompakt sintret masse, samt har slidstyrke og høj mekanisk styrke. Det er derfor velegnet til produktion af slidstærkt porcelæn, såsom slibning med forskellige porcelænskugler, sandblæsningsdyser, vandbørster osv., men også på grund af dets gode varmebestandighed og termiske slagstyrke, er det egnet til produktion af keramiske værktøjer. På grund af dets høje temperaturisoleringsevne er lavnatriumaluminiumoxid velegnet til produktion af tændrør og isolatorer til højtemperatur elektriske apparater, tyndfilmsintegrerede elektriske underlagsplader, standarddele og andet højfrekvent isoleringsporcelæn. Alfa-aluminiumoxid anvendes i vid udstrækning i produktionen af ​​arkitektonisk keramik, industriel keramik, elektronisk elektrisk keramik, sanitetsartikler og levende keramik samt proceskeramik, såsom keramiske mursten lavet af alfa-aluminiumoxid, keramiske gulve, keramiske valsestænger, keramiske pumper, keramiske filtre osv.

3. Slibende materiale (slidbestandigt materiale)

På grund af sin høje hårdhed kan alfa-aluminiumoxid bruges som slibematerialer, slibematerialer og slidstærke materialer. Hvis det kan bruges som slibe- og poleringsmaterialer til stål, ikke-jernholdige metaller, plast, træ eller træfibre og alle slags sten (inklusive jade), kan det lave slibeskiver, drejeværktøjer og andre skæreværktøjer, og det kan bruges i slidlaget på overfladen af ​​komposit trægulve og slidlaget på overfladen af ​​noget udstyr eller metalprodukter.

(4) Ultrafin aluminiumoxid med høj renhed

Højrent ultrafint aluminiumoxid refererer til indholdet af AL2O3 > 99,99%, granularitet < 1 µm, højrent superfint aluminiumoxidpulver. Det bruges hovedsageligt til transparent aluminiumoxidsintring, fluorescerende bærere, højtryksnatriumlamper, fysisk og kemisk udstyr af høj kvalitet, kunstige knogler, halvledersubstratsubstrat (C), fyldningsmateriale til optagebånd, superfiltermedium, slibematerialer af høj kvalitet, specialkeramik, skæreværktøjer, højrent digel, omkring aksen, bombardementsmål, ovnrør, emballagematerialer, enkeltkrystalmaterialer, kunststen osv. Det kan forbedre kompaktheden, finishen, kulde- og varmetrætheden, brudstyrken og krybemodstanden af ​​keramik. Det kan forbedre slidstyrken af ​​molekylære produkter og bruges til plast-, gummiforstærknings- og hærdning, slidstyrke, højtemperaturbestandige belægningsfyldstoffer og avancerede kosmetiske fyldstoffer. Samtidig bruges det også som katalysator og katalysatorbærer i den petrokemiske industri og gødningsindustrien, laserteknologi som råmateriale til laserneodymglas og rubinlasermaterialer, som avancerede isoleringsmaterialer i kraftindustrien, luftfartsindustrien. industrien, som overfladebehandling til luftfartsfly, raketter og kunstige satellitter osv. Med samfundets fremskridt og udviklingen af ​​videnskab og teknologi udvides anvendelsesområdet for høj renhed og ultrafin aluminiumoxid også, og markedsudsigterne er meget lovende.

(5) Korund

Den naturligt forekommende aluminiumoxidkrystal kaldes korund, som ofte har forskellige farver på grund af forskellige urenheder. Den har glas- eller diamantglans med en densitet på 3,9-4,1 g/cm3 og en hårdhed på 8,8. Naturlig korund kaldes også ædelsten. Dem med en lille mængde kromoxid i krystallen er rubin, dem med en lille mængde jern- og titaniumurenheder er safir, og dem med en lille mængde jern- og kobolturenheder er smaragd.

Produktionen af ​​naturlig korund i naturen er meget lille, og den bruges mest til dekoration. Den korund, der bruges til industrielle råmaterialer, er kunstigt fremstillet. Der findes to slags kunstig korund: smeltet korund og sintret korund. Der findes primært følgende varianter:

1. Smeltet korund

Smeltet aluminiumoxid består hovedsageligt af hvid smeltet aluminiumoxid og brun smeltet aluminiumoxid.

Smeltet hvid korund er fremstillet af industriel aluminiumoxid og smeltet i en lysbueovn ved en høj temperatur over 2000 ℃. Den har karakteristika som høj hvidhed, høj renhed, høj hårdhed, fremragende selvskarphed, stærk slibekraft, lav varme, korrosionsbestandighed, høj temperaturbestandighed, god termisk stabilitet og så videre. Den kan bruges til fremstilling af avancerede slibe- og poleringsmaterialer, slibeværktøjer fremstillet af den, slibning af højkulstofstål og rustfrit stål. Den bruges også i vid udstrækning i produktionen af ​​højkvalitets ildfaste og præcisionsstøbeforme, der bruges til at fremstille specialkeramik og militære, elektroniske og andre højteknologiske materialer. Korund produceret af ultrafin aluminiumoxid med høj renhed kan også bruges som kunstige ædelsten.

Brun korund, også kendt som smergel, fremstilles af bauxit, antracit og skrotjern ved smeltning ved en høj temperatur over 2000 ℃ i en elektrisk ovn. Dens farve er brun.

Brun korund er kendetegnet ved moderat hårdhed, høj luvtæthed, god krystallisation, lav lineær udvidelseskoefficient, god sejhed og korrosionsbestandighed osv. Det er meget anvendt i sandblæsningsmaterialer, slibemidler, fyldstoffer, filtreringsmedier, skærematerialer, ildfaste materialer, slibemidler og keramik.

2. Sintret korund

Sintret korund baseret på industriel eller højrent aluminiumoxidbauxitmalm som råmateriale, fremstillet ved finmalet materialekugle eller -legeme, i 1750-1900 ℃ højtemperatursintring, og det har stor hemmelighed, lav porøsitet, høj kornintensitet, fremragende termisk stødmodstand ved høj temperatur og slaggerosionsmodstand, og det anvendes i vid udstrækning til fremstilling af ildfaste og slibende slibemidler.

3. Tabulær korund

Pladekorund er en slags aluminiumoxidpulver med høj renhed, som først formales, pelleteres, tørres og kalcineres ved en høj temperatur på 1850-1950 ℃. Den er dannet med en veludviklet plade- og flagekrystalstruktur med stor kornstørrelse. Det er et ideelt ildfast materiale med høj renhed, god volumenstabilitet, lille krympning efter genbrænding og stærk termisk stødmodstand. Pladekorund produceres hovedsageligt ved sintring, men også ved elektrisk smeltning.

6) aluminiumsalte

Aluminiumsalte refererer til forbindelser af aluminium. Kun nogle få almindeligt anvendte aluminiumsalte er beskrevet her.

1. Aluminiumsulfat

Aluminiumsulfat har aluminiumsulfat og polyaluminiumsulfat, aluminiumammoniumsulfat (ammoniumaluminium), aluminiumsulfatkalium (aluminium eller kaliumaluminium), generelt med svovlsyre og aluminiumhydroxid eller bauxit, kaolin, flyveaske og andre aluminiummineraler i reaktionsproduktion. Aluminiumsulfat anvendes hovedsageligt som industrielt reagens, flokkuleringsmiddel, vandbehandlingsmiddel, papirfremstilling osv. og bruges også i produktionen af ​​andre aluminiumholdige kemiske produkter. Polyaluminiumsulfat anvendes hovedsageligt til behandling af overfladevand; Aluminium kan bruges som hævemiddel, neutraliseringsmiddel og vandudfældningsmiddel til fødevarer. Aluminium bruges i traditionel kinesisk medicin og bagepulver. Det bruges også i papirfremstilling, maling og som vandtætningsmiddel.

2. Aluminiumklorid

Aluminiumchlorid og polyaluminiumchlorid (aluminiumsol) anvendes i aluminiumkarbonat, som generelt fremstilles ved reaktion af saltsyre med metallisk aluminium, aluminiumhydroxid eller aluminiumholdige mineraler. Aluminiumchlorid og polyaluminiumchlorid er en slags vandrensningsmiddel med lav pris og god effekt, og kan også bruges som papirlimning, sukkerraffinering, støbning, antirynkebehandling af klæder, katalysatorbærer, bindemiddel, farmaceutisk raffinering, cementhurtighærdende, kosmetiske råmaterialer osv.

3. Aluminiumfluorid og natriumfluorid

Aluminiumfluorid og natriumfluoroaluminat er to primære fluoridsalte. Aluminiumfluorid anvendes hovedsageligt som justeringsmiddel i elektrolytisk aluminiumraffineringsmedium. Det er et hvidt pulver med nålelignende krystallisation. Produktionsprocessen for aluminiumfluorid har en vådmetode og en tørmetode. På grund af miljøbeskyttelseskravene er vådmetoden stort set elimineret, og tørmetoden anvendes i vid udstrækning til produktion. Processen for tørproduktion af aluminiumfluorid inkluderer den cirkulerende fluidiserede lejeproces fra Luqi Company i Tyskland, flerlags fluidiseret lejeproces fra Booth Company i Schweiz og HF-syntese ALF3-processen med interne og eksterne varmeovne fra Pincnair Company i Frankrig. Den tørre proces består i at producere calciumsulfat (gips) og HF-gas ved reaktion af fluorit og svovlsyre, og derefter producere aluminiumfluorid ved reaktion af HF-gas og aluminiumhydroxid efter dehydrering. Når fosfatgødningsanlæggets biprodukt af fluorkiselsyreproduktion af aluminiumfluorid, opfylder den østrigske Linz-virksomheds vådproces først kravene til forvarmning af fluorkiselsyreopløsningen, og derefter reagerer aluminiumfluorid og silica i den omrørte tank med aluminiumhydroxid (eller bauxitopslæmning) ved en bestemt temperatur (udfældning). Man kan også først bruge ammoniakvand og fluorkiselsyrereaktion, dannelse af ammoniumfluorid og silicagel (udfældning), derefter med ammoniumfluoridopløsning og aluminiumhydroxid. under en bestemt temperatur- og trykreaktion dannelsen af ​​aluminiumfluorid.

Natriumfluoraluminat (også kendt som kryolit) er et komplekst fluorid, normalt en gråhvide krystallinsk partikel eller pulver, der hovedsageligt anvendes som opløsningsmiddel i elektrolytisk aluminium. Produktionsprocessen for natriumfluoraluminat omfatter hovedsageligt sodafluoraluminatmetoden, hvor det først reagerer med flussyre og aluminiumhydroxid for at producere fluoraluminat og derefter reagerer med soda for at syntetisere natriumfluoraluminat (kryolit).

4. Andet aluminiumsalt

Aluminiumnitrat kan bruges som katalysator til organisk syntese, bejdsemiddel i trykkeri- og farvningsindustrien, læderbehandlingsmiddel osv., normalt fremstillet ved at reagere aluminium eller aluminiumhydroxid med salpetersyre.

Aluminiumfosfat kan bruges som gasningsmiddel. Det fremstilles generelt ved at brænde blandet aluminiumpulver og rødt fosfor.

Molekylsigterne i aluminiumfosfatserien har høj ionbytningskapacitet og katalytisk aktivitet og blev fremstillet ved reaktion af aluminiumhydroxid og fosforsyre.

Aluminiumdihydrogentripolyphosphat kan bruges som antikorrosivt pigment, adsorbent (deodorant), ethylen-til-ethanol-katalysator, generelt fra metalaluminium eller aluminiumhydroxidreaktion med fosforsyre.

Ultrafint aluminiumsilikat er et amorft superhvidt pulver med fremragende suspension og rent hvidt udseende. Det anvendes i vid udstrækning i belægning, læder, trykning og farvning, tryksværte, papirfremstilling, plast, gummi og andre aspekter i kombination med andre pigmenter (titanhvidt pulver). Krystallinsk aluminiumsilikat kan bruges som katalysator til dehydrering af metanolgasfasen for at producere dimethylether. Almindeligt aluminiumsilikat kan bruges som isoleringsmateriale. Aluminiumsilikat fremstilles generelt ved reaktion af vandglas med aluminiumsulfat.

Aluminiumboratkrystal kan bruges som forstærkningsmaterialer til plast, metal og keramik, generelt blandet med aluminiumoxid og bor eller boroxid, og efter kontakt med høj temperatur smelter den også ved vanddamp til gasformen af ​​aluminiumfluorid og boroxid, hvorved aluminiumboratkrystaller fremstilles.

(vii) andre multivarianter af aluminiumoxid og relaterede forlængelsesprodukter

Den anden variant af aluminiumoxid indeholder stadig karboneret aluminium, aluminiumoxidfibre, aluminiumoxidfilm, SB-pulver, derudover aluminium-galliumlegeringsskud, trimethylaluminium og andet organisk aluminium, hvilket også er produkter med højere teknisk indhold. Aluminiumfiber består af -Al2O3 enkeltkrystalfibre, -Al2O3 lange fibre, -Al2O3 korte fibre, som hovedsageligt anvendes som metal, plastik, gummi, keramisk forstærkningsmateriale, ildfast isoleringsmateriale og ildfast materiale til raketaffyringsbaner, olie-vand-emulsion, olie-vand-blanding og limvæskeseparations- og filtreringsmateriale, og bruges også som katalysatorbærer til kulbrintetransformation. SB-pulver er råmaterialet til hydrogeneringskatalysator og andre højkvalitetskatalysatorer. Aluminiumoxid og hydrogen dannes ved stærk reaktion af aluminium-galliumlegeringspellets i vand, hvilket er en ideel hydrogenproduktionsproces til fremtidige hydrogendrevne køretøjer. Trimethylaluminium anvendes som olefinpolymerisationskatalysator, raketbrændstof og råmateriale til fremstilling af trimethylgallium.

Bauxitmalm kan bruges til at producere ildfaste materialer, flokkuleringsmidler til vandbehandling, proppanter til oliefeltsfrakturering, brun korund og cement med højt aluminiumoxidindhold, calciumaluminatpulver eller calciumaluminatcement osv., og aluminium-siliciumlegering kan også produceres ved elektrisk opvarmning.

Det røde mudder produceret af aluminiumoxid kan bruges som afsvovlingsmiddel og jordforbedringsmiddel til kulkraftværker. Efter fjernelse af natrium kan det bruges til at producere cement, vægmaterialer, ceramsit osv. Fra det røde mudder kan det også bruges til at udvinde jernmalmpulver, sjældent scandium, vismut og andre ædle metaller.

Mellemprodukterne aluminiumoxid, flydende natriumaluminat og fast natriumaluminat (sintret klinker) kan bruges som betonaccelerator eller i produktionen af ​​acceleratorer; gallium, vanadium og andre ædle metaller kan genvindes og ekstraheres fra den mellemliggende moderlud produceret af aluminiumoxid.