Breve descripción de varios tipos de alúmina
Una variedad de óxido de aluminio también conocido como alúmina especial, óxido de aluminio no metalúrgico u óxido de aluminio químico, óxido de aluminio e hidróxido de aluminio productos diferenciados o productos de extensión. Según su composición química, estructura cristalina, tamaño de partícula, pureza, dureza, grado de sinterización, etc., se puede dividir en más de 300 variedades. La naturaleza de muchas variedades de alúmina es muy diferente, algunas pueden ser tan duras como el zafiro, otras pueden ser tan blandas como el talco; algunas tienen una densidad aparente de más de 3200 kg/m, mientras que otras tienen una densidad de menos de 3,2 kg/m. Algunas son sustancias inertes e insolubles, pero algunas pueden ser solubles en ácido y base, con actividad significativa; algunos fluidos pueden ser como el tamizado de arena, pero algunos son viscosos o incluso coloides tixotrópicos y no se pueden filtrar; algunas estructuras cristalinas y diámetros de cristal de una amplia gama de variación, algunos son amorfos; algunos tienen alta capacidad de adsorción, algunos no tienen capacidad de adsorción; algunos son catalizadores activos y otros son inerte. Sin embargo, una característica común de todas las variedades de alúmina, en cualquier forma, es que eventualmente se convierten en alfa-alúmina si se calientan durante mucho tiempo a temperaturas muy altas. Diversos tipos de alúmina se utilizan ampliamente en química, medicina, catálisis, caucho, plástico, fabricación de papel, relleno, pigmentos y otros campos. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y la aplicación de nuevos materiales, el mercado de la alúmina multivariante se está volviendo cada vez más amplio.
II. Clasificación de los distintos tipos de alúmina
(I) Diversas variedades de hidróxido de aluminio
1. Clasificación de las diversas variedades de hidróxido de aluminio:
(1) Relleno ordinario hidróxido de aluminio, D50 = 50 m, 70 m;
(2) Polvo fino de hidróxido de alúmina, D50 ≤20 m;
(3) Micropolvo de hidróxido de aluminio (hidróxido de aluminio ultrafino), D50 ≤1 m;
(4) Hidróxido de aluminio blanco seco, blancura ≥93%;
(5) Hidróxido de aluminio blanco alto (relleno de ágata artificial y mármol artificial), blancura ≥95%;
(6) Hidróxido de aluminio de bajo contenido alcalino (sodio), Na2O+K2O≤0,10%;
(7) Hidróxido de aluminio con bajo contenido de hierro, Fe2O3≤0,005%;
(8) Bauxita casi delgada, con un tipo de cristal de? -alooh como una bauxita monohidratada de 1-2 aguas cristalinas;
(9) Gel de hidróxido de aluminio, cristal al2O3.NH2O, la fase principal es de tipo cristal amorfo.
2. USOS de los distintos tipos de hidróxido de aluminio:
(1) Se utiliza como retardante de llama
El hidróxido de aluminio es un relleno ignífugo ideal para plásticos, caucho y otros polímeros orgánicos y textiles. Los materiales sintéticos que utilizan hidróxido de aluminio como relleno son: poliéster, epoxi, fenólico, polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo, caucho de butiraldehído, neopreno, caucho de silicona y recubrimientos ignífugos avanzados, alfombras ignífugas, lonas ignífugas, cintas transportadoras ignífugas, etc. Debido a que el hidróxido de aluminio es un polvo blanco, sus propiedades físicas y químicas son relativamente estables en condiciones normales, no absorbe humedad, no cambia de color, no es tóxico, es inocuo e inodoro, y el tamaño de partícula se puede procesar según las necesidades de producción. Cuando la temperatura de calentamiento supera los 200 ℃, el hidróxido de aluminio comienza a absorber calor y descomponerse, liberando agua de cristalización. Cuanto mayor sea la temperatura, más rápida será la velocidad de descomposición, lo que inhibe el aumento de la temperatura del polímero y cumple la función de enfriamiento, retardo de llama y supresión de incendios.
(2) Se utiliza como material de relleno para piedra de ágata artificial y mármol artificial.
Con hidróxido de aluminio y resina de poliéster insaturada o resina de metacrilato se pueden producir materiales decorativos y sanitarios que imitan el mármol y el ágata. Debido a que el hidróxido de aluminio tiene un índice de refracción (1,57) muy similar al de la resina de poliéster, los productos artificiales presentan una transparencia y un brillo satisfactorios, y se pueden añadir diferentes colores para diseñar diversos patrones y especificaciones. El producto también posee características de alta calidad, ligereza, ausencia de radiación, resistencia a la rotura y facilidad de corte, entre otras, y actualmente se utiliza ampliamente.
(3) Se utiliza como relleno para la fabricación de papel.
El hidróxido de aluminio se utiliza principalmente como recubrimiento superficial, relleno y para la fabricación de papel. El hidróxido de aluminio ultrafino de alta blancura se caracteriza por su gran blancura, tamaño de partícula fino, distribución uniforme y forma cristalina lineal, entre otras propiedades. Puede sustituir al polvo blanco de titanio sin reducir la blancura ni la opacidad del papel, ahorrando costes, mejorando el brillo y el rendimiento de la impresión.
(4) Se utiliza como relleno en la pasta de dientes
El hidróxido de aluminio tiene características de fricción suaves y pertenece a la categoría de materiales neutros. Al utilizarse como agente de fricción en la pasta de dientes, puede eliminar eficazmente la suciedad de los dientes y las encías sin dañarlos. El tamaño de partícula del hidróxido de aluminio utilizado como material de relleno de la pasta de dientes suele ser D50 ≤ 7 μm, y la adición de álcali debe ser < 0,01 %.
(5) Utilizados como materias primas farmacéuticas
Uno de los componentes principales de los medicamentos para el estómago es el hidróxido de aluminio, que puede neutralizar el ácido gástrico y es una buena materia prima para la elaboración de dichos medicamentos.
(6) Como materias primas químicas
Debido a que el hidróxido de aluminio es un compuesto anfótero, se disuelve rápidamente en ácidos o álcalis fuertes, por lo que se ha convertido en la materia prima para muchas sales de aluminio. Por ejemplo, el sulfato de aluminio y el alumbre son productos de la reacción del hidróxido de aluminio con ácido sulfúrico y sus sales, el cloruro de polialuminio es un producto de la reacción del hidróxido de aluminio con ácido clorhídrico, el fluoruro de aluminio es el producto de la reacción del hidróxido de aluminio con ácido fluorhídrico, etc., utilizando hidróxido de aluminio (o solución de aluminato de sodio) como materia prima, se pueden producir tamices moleculares de tipo 3a, 4a, 5a, 13x, 10x y tamices moleculares de tipo Y.
(2) Alúmina activada
Hay ocho tipos cristalinos de alúmina:,,,,,, y. Calentando y deshidratando hidróxido de aluminio a diferentes temperaturas, se pueden obtener diferentes tipos cristalinos de óxido de aluminio. Sin embargo, si se tuesta a una temperatura superior a 1200 ℃, otros tipos cristalinos de óxido de aluminio se convertirán finalmente en α-alúmina. La α-alúmina se llama alúmina de alta temperatura, también conocida como alúmina inerte, los otros siete tipos cristalinos de alúmina se llaman alúmina de baja temperatura, también conocida como alúmina activada.
Como hidrato de alúmina, el mecanismo y el proceso específico de transición de fase también son muy diferentes debido a la diferencia en la temperatura de tostado, el tiempo de tostado y la complementariedad del hidrato. Cuando el hidróxido de aluminio se deshidrata rápidamente a 400-600 ℃, debido a la eliminación de agua, su conjunto de cristales se desintegra, la superficie del cristal se vuelve suelta y se forman muchos poros y grietas, lo que resulta en un fuerte aumento en el área superficial específica. La alúmina con una estructura de poros razonable, un mayor volumen de poros y una mayor área superficial específica tiene una alta actividad. El catalizador o soporte de catalizador producido por él se puede utilizar para perfumería, craqueo o síntesis de hidrocarburos, deshidratación, oxidación, deshidrogenación, hidrogenación, reformado, desulfuración, decloración, desfluoración, etc. La alúmina activada también se puede enrollar en bolas o comprimir en tiras como desecante y agente higroscópico para líquidos y gases, utilizado para refrigeración, secado por separación de aire, secado por aire de instrumentos y adsorción selectiva de oligoelementos o contaminantes traza en procesos industriales. Además, tiene una fuerte adhesión y es la materia prima para la fabricación de materiales refractarios de arcilla refractaria.
(3) Alúmina inerte
El óxido de aluminio inerte también se denomina óxido de aluminio de alta temperatura, hidróxido de aluminio u otro óxido de aluminio cristalino formado por calcinación a alta temperatura de aproximadamente 1200 ℃. Como óxido metálico, la alfa-alúmina posee buenas propiedades físicas y químicas. Tiene una gran cohesión intermolecular, una cristalización compacta y perfecta, y puede soportar diversos cambios químicos. Al mismo tiempo, la alfa-alúmina también presenta las ventajas de un alto punto de fusión (2050 ℃), alta dureza, buen rendimiento de aislamiento, alta resistencia mecánica, buena resistencia a la abrasión y alta resistencia al calor y al impacto térmico, por lo que se utiliza ampliamente en los siguientes aspectos:
1. refractario
Debido a su alto punto de fusión, excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión a altas temperaturas, la alfa-alúmina se utiliza para producir diversos materiales refractarios, como ladrillos refractarios de mullita y alúmina, ladrillos refractarios de corindón y productos de corindón, así como hormigones refractarios amorfos.
2. Cerámica de alta alúmina
Como resultado de la alta densidad volumétrica de la α-alúmina, puede formar un cuerpo sinterizado compacto, y posee resistencia al desgaste y alta resistencia mecánica, por lo que es adecuada para la producción de porcelana resistente al desgaste, como el pulido con una variedad de bolas de porcelana, boquillas de chorro de arena, cepillos de agua, etc., pero también debido a su buena resistencia al calor y resistencia al impacto térmico, es adecuada para la producción de herramientas cerámicas. Debido a su alto rendimiento de aislamiento a altas temperaturas, la α-alúmina de bajo sodio es adecuada para la producción de bujías y aisladores para aparatos eléctricos de alta temperatura, placas de subbase eléctrica integradas de película delgada, piezas estándar y otras porcelanas de aislamiento de alta frecuencia. La α-alúmina se utiliza ampliamente en la producción de cerámica arquitectónica, cerámica industrial, cerámica electrónica y eléctrica, artículos sanitarios y cerámica para el hogar, así como cerámica de proceso, como ladrillos cerámicos hechos de α-alúmina, pisos cerámicos, varillas de rodillos cerámicos, bombas cerámicas, filtros cerámicos, etc.
3. Material abrasivo (material resistente a la abrasión)
Debido a su alta dureza, la alfa-alúmina se puede utilizar como material de molienda y como material resistente al desgaste. Se puede utilizar como material de molienda y pulido de acero, metales no ferrosos, plástico, madera o fibra de madera y todo tipo de rocas (incluido el jade), se puede utilizar para fabricar muelas abrasivas, herramientas de torneado y otras herramientas de corte, y se puede utilizar en la capa de desgaste de la superficie de pisos de madera compuesta y en la capa de desgaste de la superficie de algunos equipos o productos metálicos.
(4) Alúmina ultrafina de alta pureza
El óxido de aluminio ultrafino de alta pureza se refiere al contenido de AL2O3 > 99,99%, granularidad < 1 μm polvo de alúmina superfino de alta pureza, se utiliza principalmente para sinterización de alúmina transparente, portador fluorescente, lámpara de sodio de alta presión, equipo físico y químico de alta calidad, hueso artificial, sustrato semiconductor (C), material de relleno de cinta de grabación, medio de superfiltro, materiales abrasivos de alta calidad, cerámica especial, herramientas de corte, crisol de alta pureza, alrededor del eje, objetivo de bombardeo, tubo de horno, materiales de embalaje, materiales monocristalinos, piedras artificiales, etc.; puede mejorar la compacidad, el acabado, la fatiga en frío y en caliente, la tenacidad a la fractura y la resistencia a la fluencia de las cerámicas. Puede mejorar la resistencia al desgaste de los productos moleculares, se utiliza para plástico, refuerzo y endurecimiento de caucho, rellenos de recubrimiento resistentes al desgaste y a altas temperaturas y rellenos cosméticos avanzados; al mismo tiempo, también se utiliza como catalizador y portador de catalizador en las industrias petroquímica y de fertilizantes, tecnología láser como materia prima para vidrio láser de neodimio y materiales láser de rubí, como materiales aislantes avanzados en la industria de la energía, La industria aeroespacial, como tratamiento de superficies para aeronaves, cohetes y satélites artificiales, etc., se beneficia del progreso de la sociedad y del desarrollo de la ciencia y la tecnología, y el campo de aplicación de la alúmina ultrafina y de alta pureza también se está expandiendo, con perspectivas de mercado muy prometedoras.
(5) Corindón
El cristal de alúmina de tipo n que se encuentra en la naturaleza se llama corindón, que a menudo presenta diferentes colores debido a distintas impurezas. Tiene brillo vítreo o de diamante, con una densidad de 3,9-4,1 g/cm³ y una dureza de 8,8. El corindón natural también se conoce como piedra preciosa. Los ejemplares con una pequeña cantidad de óxido de cromo en el cristal son rubíes, los que tienen pequeñas cantidades de impurezas de hierro y titanio son zafiros, y los que tienen pequeñas cantidades de impurezas de hierro y cobalto son esmeraldas.
La producción natural de corindón es muy escasa y se utiliza principalmente para decoración. El corindón utilizado como materia prima industrial se fabrica artificialmente. Existen dos tipos de corindón artificial: corindón fundido y corindón sinterizado. Principalmente se encuentran las siguientes variedades:
1. Corindón fundido
La alúmina fundida se compone principalmente de alúmina fundida blanca y alúmina fundida marrón.
El corindón blanco fundido se obtiene a partir de alúmina industrial y se funde en un horno de arco a una temperatura superior a 2000 ℃. Posee características como alta blancura, alta pureza, alta dureza, excelente capacidad de autoafilado, gran fuerza de molienda, baja emisión de calor, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y buena estabilidad térmica. Se puede utilizar para fabricar materiales avanzados de molienda y pulido, herramientas de molienda, acero con alto contenido de carbono y acero inoxidable. También se utiliza ampliamente en la producción de refractarios de alta calidad y moldes de fundición de precisión, así como en la fabricación de cerámicas especiales y materiales de alta tecnología para uso militar, electrónico y otros. El corindón producido a partir de alúmina ultrafina de alta pureza también se puede utilizar como gemas artificiales.
El corindón marrón, también conocido como esmeril, se obtiene de la bauxita, la antracita y la chatarra de hierro mediante fundición a alta temperatura (superior a 2000 ℃) en un horno eléctrico. Su color es marrón.
El corindón marrón se caracteriza por su dureza moderada, alta densidad de apilamiento, buena cristalización, bajo coeficiente de expansión lineal, buena tenacidad y resistencia a la corrosión, entre otras propiedades. Se utiliza ampliamente en materiales para chorro de arena, abrasivos, rellenos, medios de filtración, materiales de corte, refractarios y cerámica.
2. Corindón sinterizado
Corindón sinterizado a base de mineral de bauxita de alúmina industrial o de alta pureza como materia prima, fabricado mediante molienda fina de bolas o cuerpos de material, en sinterización a alta temperatura de 1750-1900 ℃, y tiene un gran secreto, baja porosidad, grano de alta resistencia, excelente resistencia al choque térmico a alta temperatura y resistencia a la erosión por escoria, ampliamente utilizado para la fabricación de refractarios y abrasivos.
3. Corindón tabular
El corindón laminar es un polvo de óxido de aluminio de alta pureza, que se muele, se compacta, se seca y se calcina a una temperatura elevada de 1850-1950 °C. Presenta una estructura cristalina laminar y escamosa bien desarrollada, con un gran tamaño de grano. Es un material refractario ideal por su alta pureza, buena estabilidad volumétrica, baja contracción tras la recocción y gran resistencia al choque térmico. El corindón laminar se produce principalmente por sinterización, pero también por fusión eléctrica.
6) sales de aluminio
Las sales de aluminio son compuestos de aluminio. Aquí solo se describen algunas de las sales de aluminio más utilizadas.
1. Sulfato de aluminio
El sulfato de aluminio incluye sulfato de aluminio y sulfato de polialuminio, sulfato de amonio y aluminio (alumbre de amonio), sulfato de potasio y aluminio (alumbre o alumbre de potasio), generalmente producidos mediante reacción con ácido sulfúrico e hidróxido de aluminio o bauxita, caolín, cenizas volantes y otros minerales de aluminio. El sulfato de aluminio se utiliza principalmente como reactivo industrial, floculante, agente de tratamiento de agua, en la fabricación de papel, etc., y también en la producción de otros productos químicos que contienen aluminio. El sulfato de polialuminio se utiliza principalmente para el tratamiento de aguas superficiales; el alumbre se puede utilizar como agente leudante, agente neutralizante y precipitante de agua para alimentos. El alumbre se utiliza en la medicina tradicional china y en el polvo para hornear. También se utiliza en la fabricación de papel, pintura y como agente impermeabilizante.
2. Cloruro de aluminio
El cloruro de aluminio y el policloruro de aluminio (sol de aluminio) se utilizan en la carbonatación de aluminio, que generalmente se prepara mediante la reacción de ácido clorhídrico con aluminio metálico, hidróxido de aluminio o minerales que contienen aluminio. El cloruro de aluminio y el policloruro de aluminio son un tipo de purificador de agua de bajo costo y buen efecto, y también se pueden utilizar como encolado de papel, refinado de azúcar, moldeo por fundición, antiarrugas para telas, portador de catalizador, aglutinante, refinado farmacéutico, fraguado rápido de cemento, materia prima cosmética, etc.
3. Fluoruro de aluminio y fluoruro de sodio
El fluoruro de aluminio y el fluoroaluminato de sodio son dos sales de fluoruro principales. El fluoruro de aluminio se utiliza principalmente como agente de ajuste en el medio de refinación electrolítica del aluminio. Es un polvo blanco con cristales en forma de aguja. El proceso de producción de fluoruro de aluminio incluye métodos húmedos y secos. Debido a los requisitos de protección ambiental, el método húmedo se elimina básicamente y el método seco se utiliza ampliamente para la producción. El flujo del proceso de producción seca de fluoruro de aluminio incluye el proceso de lecho fluidizado circulante de la empresa Luqi en Alemania, el proceso de lecho fluidizado multicapa de la empresa Booth en Suiza y el proceso de síntesis de HF ALF3 de hornos de calor interno y externo de la empresa Pincnair en Francia. El proceso seco consiste en producir sulfato de calcio (yeso) y gas HF mediante la reacción de fluorita y ácido sulfúrico, y luego producir fluoruro de aluminio mediante la reacción de gas HF e hidróxido de aluminio después de la deshidratación. Cuando el subproducto de la planta de fertilizantes fosfatados de la producción de ácido fluorosilícico de fluoruro de aluminio, el proceso húmedo de la empresa austriaca Linz, primero cumple con los requisitos de precalentamiento de la solución de ácido fluorosilícico, y luego en el tanque agitado con hidróxido de aluminio (o lodo de bauxita) a una temperatura determinada reacciona fluoruro de aluminio y sílice (precipitación); también se puede utilizar primero agua amoniacal y reacción de ácido fluorosilícico, formación de fluoruro de amonio y gel de sílice (precipitación), luego con solución de fluoruro de amonio e hidróxido de aluminio reacciona bajo cierta temperatura y presión, la formación de fluoruro de aluminio.
El fluoroaluminato de sodio (también conocido como criolita) es un fluoruro complejo, generalmente en forma de partículas o polvo cristalino de color blanco grisáceo, que se utiliza principalmente como disolvente en la electrólisis del aluminio. El proceso de producción del fluoroaluminato de sodio incluye principalmente el método de fluoroaluminato sódico, que primero reacciona con ácido fluorhídrico e hidróxido de aluminio para producir fluoroaluminato, y luego reacciona con sosa para sintetizar fluoroaluminato de sodio (criolita).
4. Otras sales de aluminio
El nitrato de aluminio se puede utilizar como catalizador para la síntesis orgánica, mordiente en la industria de la impresión y el teñido, agente de acabado del cuero, etc., y generalmente se obtiene mediante la reacción de aluminio o hidróxido de aluminio con ácido nítrico.
El fosfato de aluminio puede utilizarse como insecticida fumigante. Generalmente se prepara mediante la combustión de una mezcla de polvo de aluminio y fósforo rojo.
Los tamices moleculares de la serie de fosfato de aluminio poseen una alta capacidad de intercambio iónico y actividad catalítica, y fueron preparados mediante la reacción de hidróxido de aluminio y ácido fosfórico.
El tripolifosfato dihidrógeno de aluminio se puede utilizar como pigmento anticorrosivo, adsorbente (desodorante), catalizador de etileno a etanol, generalmente a partir de la reacción de aluminio metálico o hidróxido de aluminio con ácido fosfórico.
El silicato de aluminio ultrafino es un polvo amorfo superblanco con excelente capacidad de suspensión y apariencia blanca pura. Se utiliza ampliamente en recubrimientos, cuero, impresión y teñido, tintas de impresión, fabricación de papel, plásticos, caucho y otros ámbitos en combinación con otros pigmentos (polvo blanco de titanio). El silicato de aluminio cristalino puede utilizarse como catalizador para la deshidratación en fase gaseosa de metanol para producir dimetil éter. El silicato de aluminio común puede utilizarse como material aislante. El silicato de aluminio se prepara generalmente mediante la reacción de silicato de sodio con sulfato de aluminio.
El cristal de borato de aluminio se puede utilizar como material de refuerzo para plásticos, metales y cerámicas, generalmente mezclado con óxido de aluminio y boro u óxido de boro, después de un contacto de fusión a alta temperatura, también se puede convertir el fluoruro de aluminio y el óxido de boro en vapor de agua en estado gaseoso, para obtener cristal de borato de aluminio.
(vii) otras multivariantes de alúmina y productos de extensión relacionados
La otra variedad de alúmina todavía tiene aluminio carbonatado, fibra de óxido de aluminio, película de óxido de aluminio, polvo SB, además de granalla de aleación de aluminio y galio, trimetilaluminio y otros aluminio orgánico también son el producto con mayor contenido técnico. La fibra de alúmina está compuesta por fibra de monocristal de -Al2O3, fibra larga de -Al2O3, fibra corta de -Al2O3, que se utiliza principalmente como material de refuerzo de metales, plásticos, caucho, cerámica, material aislante refractario y material refractario para trayectoria de lanzamiento de cohetes, emulsión de aceite y agua, mezcla de aceite y agua y material de separación y filtración de líquidos adhesivos, y también se utiliza como soporte de catalizador para la transformación de hidrocarburos. El polvo SB es la materia prima para catalizadores de hidrogenación y otros catalizadores de alto grado. La alúmina y el hidrógeno se forman por una fuerte reacción de los pellets de aleación de aluminio y galio en agua, que es un proceso ideal de producción de hidrógeno para futuros vehículos impulsados por hidrógeno. El trimetilaluminio se utiliza como catalizador de polimerización de olefinas, combustible para cohetes y materia prima para hacer trimetilgalio.
El mineral de bauxita se puede utilizar para producir materiales refractarios, floculantes para el tratamiento de agua, apuntalantes para la fracturación de yacimientos petrolíferos, corindón marrón y cemento de alta alúmina, polvo de aluminato de calcio o cemento de aluminato de calcio, etc., y también se puede producir aleación de aluminio-silicio mediante calentamiento eléctrico.
El lodo rojo producido por la alúmina puede utilizarse como desulfurante y mejorador de suelos en centrales termoeléctricas de carbón. Tras la eliminación del sodio, puede emplearse para la producción de cemento, materiales de construcción, cerámica, etc. Del lodo rojo también se puede extraer polvo de mineral de hierro, escandio, bismuto y otros metales preciosos.
Los productos intermedios del óxido de aluminio, aluminato de sodio líquido y aluminato de sodio sólido (clinker sinterizado), pueden utilizarse como aceleradores de hormigón o en la producción de aceleradores; el galio, el vanadio y otros metales preciosos pueden recuperarse y extraerse del licor madre intermedio producido por la alúmina.
Fecha de publicación: 15 de septiembre de 2020