Introdución ao óxido de aluminio químico

Unha breve descrición dos distintos tipos de alúmina

Unha variedade de óxido de aluminio, tamén coñecida como alúmina especial, óxido de aluminio non metalúrxico ou óxido de aluminio químico, produtos diferenciados de óxido de aluminio e hidróxido de aluminio ou produtos de extensión. Segundo a súa composición química, estrutura cristalina, tamaño das partículas, pureza, dureza, grao de sinterización, etc., pódese dividir en máis de 300 variedades. A natureza de moitas variedades de alúmina é moi diferente, algunhas poden ser tan duras como o zafiro, outras poden ser tan brandas como o po de talco; Algunhas teñen unha densidade aparente de máis de 3.200 kg/m², mentres que outras teñen unha densidade inferior a 3,2 kg/m². Algunhas substancias insolubles inertes, pero outras poden ser solubles en ácido e base, cunha actividade significativa; Algúns fluídos poden ser como area de peneira, pero algúns son viscosos ou incluso coloides tixotrópicos e non se poden filtrar; Algunhas estruturas cristalinas e diámetros de cristal cunha ampla gama de variacións, algunhas son amorfos; Algúns teñen unha alta capacidade de adsorción, outras non teñen capacidade de adsorción; Algúns son catalizadores activos e algúns son inertes. Non obstante, unha característica común de todas as variedades da alúmina, en calquera forma, é que finalmente se converten en alúmina alfa se se quentan durante moito tempo a temperaturas moi altas. Varios tipos de alúmina úsanse amplamente en química, medicina, catalizadores, caucho, plástico, fabricación de papel, recheos, pigmentos e outros campos. Co desenvolvemento da ciencia e a tecnoloxía e a aplicación de novos materiais, o mercado da alúmina multivarietal é cada vez máis amplo.

Ii. Clasificación de varios tipos de alúmina

(I) Múltiples variedades de hidróxido de aluminio

1. Clasificación de múltiples variedades de hidróxido de aluminio:

(1) Hidróxido de aluminio de recheo ordinario, D50 = 50 m, 70 m;

(2) Po fino de hidróxido de alúmina, D50 ≤20 m;

(3) Micropó de hidróxido de aluminio (hidróxido de aluminio ultrafino), D50 ≤1 m;

(4) Hidróxido de aluminio branco seco, brancura ≥93%;

(5) Hidróxido de aluminio branco alto (ágata artificial e recheo de mármore artificial), brancura ≥95%;

(6) Hidróxido de aluminio (sodio) de baixo contido alcalino, Na2O+K2O≤0,10 %;

(7) Hidróxido de aluminio baixo en ferro, Fe2O3 ≤ 0,005 %;

(8) Bauxita case fina, cun tipo cristalino de ?-alooh como bauxita monohidrada de 1-2 augas cristalinas;

(9) Xel de hidróxido de aluminio, cristal al2O3.NH2O, a fase principal é de tipo cristalino amorfo.

2. USOS de varios tipos de hidróxido de aluminio:

(1) Usado como retardante de chama

O hidróxido de aluminio é un recheo ignífugo ideal para plásticos, goma e outros polímeros orgánicos e téxtiles. Os materiais sintéticos con hidróxido de aluminio como recheo son: poliéster, epoxi, fenólico, polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo, goma de butiraldehído, neopreno, goma de silicona e revestimento ignífugo avanzado, alfombra ignífuga, lona ignífuga, cinta transportadora ignífuga, etc. Debido a que o hidróxido de aluminio é un po branco, as súas propiedades físicas e químicas son relativamente estables en condicións normais, sen absorción de humidade, sen cambio de cor, non tóxico, inofensivo, sen cheiro, o tamaño das partículas pódese procesar segundo as necesidades de produción. Cando a temperatura de quecemento supera os 200 ℃, o hidróxido de aluminio comeza a absorber calor e a descompoñerse, liberando auga tricristalina. Canto maior sexa a temperatura, máis rápida será a velocidade de descomposición, inhibindo así o aumento da temperatura do polímero e desempeñando un papel de arrefriamento, retardo de chama e supresión de incendios.

(2) Usado como material de recheo para pedra de ágata artificial e mármore artificial

Con hidróxido de aluminio e resina de poliéster insaturado ou resina de metacrilato pódese producir mármore artificial e materiais decorativos de ágata e artigos sanitarios. Debido a que o hidróxido de aluminio ten un índice de refracción (1,57) moi próximo ao da resina de poliéster, os produtos artificiais teñen un brillo translúcido e satisfactorio, e pódense engadir diferentes cores para deseñar varios patróns e especificacións. O produto tamén ten as características de alta calidade, peso lixeiro, ausencia de radiación, ausencia de fragilidade, facilidade de corte, etc., e foi amplamente utilizado na actualidade.

(3) Usado como recheo para a fabricación de papel

O hidróxido de aluminio úsase principalmente como revestimento superficial, recheo e papel non combustible na produción de papel. O hidróxido de aluminio ultrafino de alta calidade branca caracterízase por unha alta brancura, un tamaño de partícula fino, unha distribución uniforme e unha forma cristalina lineal, etc. Pode substituír o po branco de titanio coa premisa de non reducir a brancura e a opacidade do papel, aforrar custos de papel, mellorar o brillo do papel e mellorar o rendemento de impresión.

(4) Úsase como recheo na pasta de pasta

O hidróxido de aluminio ten características de fricción suaves e pertence ao material neutro, polo que o uso de pasta de dentes como axente de fricción pode eliminar eficazmente a sucidade dos dentes e as enxivas sen danos. O tamaño das partículas do hidróxido de aluminio utilizado como material de recheo da pasta de dentes é xeralmente D50 ≤7 m, e a adición de álcali debe ser <0,01 %.

(5) Usado como materia prima farmacéutica

Un dos principais compoñentes da medicina gástrica é o hidróxido de aluminio, que pode neutralizar o ácido gástrico e é unha boa materia prima para fabricar medicina gástrica.

(6) Como materias primas químicas

Dado que o hidróxido de aluminio é un composto anfotérico, pódese disolver rapidamente en ácidos ou álcalis fortes, polo que se converteu na materia prima para moitos sales de aluminio. Por exemplo, o sulfato de aluminio e o alume son o produto da reacción do hidróxido de aluminio co ácido sulfúrico e os seus sales, o cloruro de polialuminio é un produto da reacción do hidróxido de aluminio co ácido clorhídrico, o fluoruro de aluminio é o produto da reacción do hidróxido de aluminio co ácido fluorhídrico, etc., co hidróxido de aluminio (ou solución de aluminato de sodio) como materia prima, pódense producir peneiras moleculares de tipo 3 a, 4 a, 5 a 13 x, 10 x e Y.

(2) Alúmina activada

Hai oito tipos cristalinos de alúmina:,,,,,,, e. Ao quentar e deshidratar o hidróxido de aluminio a diferentes temperaturas, pódense obter diferentes tipos cristalinos de óxido de aluminio. Non obstante, se se torra a unha temperatura superior a 1200 ℃, outros tipos cristalinos de óxido de aluminio acabarán converténdose en α-alúmina. A alfa-alúmina chámase alúmina de alta temperatura, tamén coñecida como alúmina inerte, e as outras sete alúminas cristalinas chámanse alúmina de baixa temperatura, tamén coñecida como alúmina activada.

Como hidrato de alúmina, o mecanismo e o proceso específico de transición de fase tamén son moi diferentes debido á diferenza na temperatura de torrefacción, o tempo de torrefacción e a complementariedade do hidrato. Cando o hidróxido de aluminio se deshidrata rapidamente a 400-600 ℃, debido á eliminación de auga, o seu conxunto cristalino desintegra, a superficie cristalina afógase e fórmanse moitos poros e gretas, o que resulta nun forte aumento da superficie específica. A alúmina cunha estrutura de poros razoable, un maior volume de poros e unha maior superficie específica ten unha alta actividade. O catalizador ou o portador de catalizador que produce pódese usar para perfumes, craqueo ou síntese de hidrocarburos, deshidratación, oxidación, deshidroxenación, hidroxenación, reforma, desulfuración, desclorización, desfluorinación, etc. A alúmina activada tamén se pode enrolar en bólas ou espremer en tiras como axente desecante e higroscópico para líquidos e gases, e úsase para refrixeración, secado por separación de aire, secado por vento de instrumentos e adsorción selectiva de oligoelementos ou contaminantes traza en procesos industriais. Ademais, ten unha forte adhesión e é a materia prima para a fabricación de materiais refractarios de arxila refractaria.

(3) Alúmina inerte

O óxido de aluminio inerte tamén se denomina óxido de aluminio de alta temperatura, hidróxido de aluminio ou outro óxido de aluminio cristalino formado por torrado a alta temperatura a uns 1200 ℃. Como óxido metálico, a alfa-alúmina ten boas propiedades físicas e químicas. Ten unha gran cohesión intermolecular, unha cristalización compacta e perfecta e pode soportar varios cambios químicos. Ao mesmo tempo, a alfa-alúmina tamén ten as vantaxes dun alto punto de fusión (2050 ℃), alta dureza, bo rendemento de illamento, alta resistencia mecánica, boa resistencia á abrasión e alta resistencia á calor e resistencia ao impacto, polo que se usa amplamente nos seguintes aspectos:

1. refractario

Debido ao seu alto punto de fusión, excelentes propiedades mecánicas e resistencia á corrosión a altas temperaturas, a alfa-alúmina utilízase para producir diversos materiais refractarios, como ladrillos refractarios de mullita e alúmina, ladrillos refractarios de corindón e produtos de corindón, así como materiais fundibles refractarios amorfos.

2. Cerámica de alta alúmina

Como resultado da gran densidade volumétrica da alfa-alúmina, pode formar un corpo sinterizado compacto e ten resistencia ao desgaste e alta resistencia mecánica, polo que é axeitada para a produción de porcelana resistente ao desgaste, como a moenda con diversas bólas de porcelana, boquillas de chorro de area, cepillos de auga, etc., pero tamén pola súa boa resistencia á calor e resistencia ao impacto térmico, é axeitada para a produción de ferramentas cerámicas. Debido ao seu rendemento de illamento a altas temperaturas, a alfa-alúmina baixa en sodio é axeitada para a produción de buxías e illantes para electrodomésticos de alta temperatura, placas de subbase eléctrica integradas de película fina, pezas estándar e outras porcelanas de illamento de alta frecuencia. A alfa-alúmina úsase amplamente na produción de cerámica arquitectónica, cerámica industrial, cerámica eléctrica electrónica, artigos sanitarios e cerámica viva, así como cerámica de proceso, como ladrillos cerámicos feitos de alfa-alúmina, pisos cerámicos, varillas de laminación cerámicas, bombas cerámicas, filtros cerámicos, etc.

3. Material abrasivo (material resistente á abrasión)

Debido á súa alta dureza, a alfa-alúmina pódese usar como material de moenda, materiais de moenda e materiais resistentes ao desgaste. Se se pode usar como aceiro, metais non ferrosos, plástico, madeira ou fibra de madeira e todo tipo de rochas (incluído o xade) materiais de moenda e pulido, pódese facer rebarbas, ferramentas de torneado e outras ferramentas de corte, pódese usar na capa de desgaste da superficie do chan de madeira composta e na capa de desgaste da superficie dalgúns equipos ou produtos metálicos.

(4) Alúmina ultrafina de alta pureza

O óxido de aluminio ultrafino de alta pureza refírese ao contido de AL2O3 > 99,99 %, granularidade < 1 μm, po de alúmina superfino de alta pureza. Úsase principalmente para a sinterización de alúmina transparente, portador fluorescente, lámpada de sodio de alta presión, equipos físicos e químicos de alta calidade, óso artificial, substrato semicondutor (C), material de recheo de cinta de gravación, medio superfiltro, materiais abrasivos de alta calidade, cerámicas especiais, ferramentas de corte, crisol de alta pureza, arredor do eixe, obxectivo de bombardeo, tubo de forno, materiais de embalaxe, materiais monocristalinos, pedras artificiais, etc.; Pode mellorar a compacidade, o acabado, a fatiga en frío e en quente, a tenacidade á fractura e a resistencia á fluencia da cerámica. Pode mellorar a resistencia ao desgaste dos produtos moleculares, utilízase para plástico, reforzo e endurecemento de goma, recheos de revestimento resistentes ao desgaste e resistentes a altas temperaturas e recheos cosméticos avanzados; Ao mesmo tempo, tamén se usa como catalizador e portador de catalizador nas industrias petroquímica e de fertilizantes, tecnoloxía láser como materia prima para materiais láser de neodimio, vidro e rubí, como materiais de illamento avanzados na industria enerxética, industria aeroespacial, como superficie. tratamento para aeronaves aeroespaciais, foguetes e satélites artificiais, etc. Co progreso da sociedade e o desenvolvemento da ciencia e a tecnoloxía, o campo de aplicación da alúmina de alta pureza e ultrafina tamén se está a expandir, e as perspectivas de mercado son moi prometedoras.

(5) Corindón

O cristal de alúmina de tipo natural chámase corindón e adoita ter diferentes cores debido a diferentes impurezas. Ten brillo vítreo ou de diamante, cunha densidade de 3,9-4,1 g/cm3 e unha dureza de 8,8. O corindón natural tamén se denomina pedra preciosa. Os que teñen unha pequena cantidade de óxido de cromo no cristal son o rubí, os que teñen unha pequena cantidade de impurezas de ferro e titanio son o zafiro e os que teñen unha pequena cantidade de impurezas de ferro e cobalto son a esmeralda.

A produción de corindón natural na natureza é moi pequena e úsase principalmente para decoración. O corindón utilizado como materia prima industrial fabrícase artificialmente. Hai dous tipos de corindón artificial: corindón fundido e corindón sinterizado. Existen principalmente as seguintes variedades:

1. Corindón fundido

A alúmina fundida consiste principalmente en alúmina fundida branca e alúmina fundida marrón.

O corindón branco fundido está feito de alúmina industrial e fúndese nun forno de arco a unha temperatura superior a 2000 ℃. Ten as características de alta brancura, alta pureza, alta dureza, excelente autoafiabilidade, forte forza de moenda, baixa calor, resistencia á corrosión, resistencia a altas temperaturas, boa estabilidade térmica, etc. Pode usarse para fabricar materiais avanzados de moenda e pulido, ferramentas de moenda feitas con el, moenda de aceiro con alto contido en carbono e aceiro inoxidable; Tamén se usa amplamente na produción de moldes de fundición de precisión e refractarios de alta calidade, usados ​​para fabricar cerámicas especiais e materiais militares, electrónicos e outros de alta tecnoloxía; O corindón producido a partir de alúmina ultrafina de alta pureza tamén se pode usar como xemas artificiais.

O corindón marrón, tamén coñecido como esmerilo, faise de bauxita, antracita e chatarra fundíndose a unha temperatura superior a 2000 ℃ nun forno eléctrico. A súa cor é marrón.

O corindón marrón caracterízase por unha dureza moderada, unha alta densidade de pelo, unha boa cristalización, un baixo coeficiente de expansión lineal, unha boa tenacidade e resistencia á corrosión, etc. Úsase amplamente en materiais de chorro de area, abrasivos, recheos, medios de filtración, materiais de corte, refractarios, abrasivos e cerámica.

2. Corindón sinterizado

Corindón sinterizado a base de mineral de bauxita de alúmina industrial ou de alta pureza como materia prima, fabricado mediante unha bóla ou un corpo de material de moenda fina, sinterizado a alta temperatura entre 1750 e 1900 ℃, e ten un gran segredo, baixa porosidade, gran de alta intensidade, excelente resistencia ao choque térmico a altas temperaturas e resistencia á erosión da escoria, amplamente utilizado para fabricar abrasivos refractarios e abrasivos.

3. Corindón tabular

O corindón en placas é un tipo de po de óxido de aluminio de alta pureza, que primeiro se moe, se pelleta e seca e se calcina á alta temperatura de 1850-1950 ℃. Fórmase cunha estrutura cristalina en placas e escamas ben desenvolvida con gran tamaño de gran. É un material refractario ideal con alta pureza, boa estabilidade de volume, pequena contracción despois da refornada e forte resistencia ao choque térmico. O corindón en placas prodúcese principalmente por sinterización, pero tamén por fusión eléctrica.

6) sales de aluminio

Os sales de aluminio refírense a compostos de aluminio. Aquí só se describen algúns dos sales de aluminio de uso común.

1. Sulfato de aluminio

O sulfato de aluminio ten sulfato de aluminio e sulfato de polialuminio, sulfato de aluminio e amonio (alume de amonio), sulfato de aluminio e potasio (alume ou alume de potasio), xeralmente con ácido sulfúrico e hidróxido de aluminio ou bauxita, caolín, cinzas volantes e outros minerais de aluminio para a reacción de produción. O sulfato de aluminio úsase principalmente como reactivo industrial, floculante, axente de tratamento de augas, fabricación de papel, etc., e tamén se usa na produción doutros produtos químicos que conteñen aluminio. O sulfato de polialuminio úsase principalmente para o tratamento de augas superficiais; o alume pódese usar como axente fermentante, axente neutralizante e precipitante de auga para alimentos. O alume úsase na medicina tradicional chinesa e como fermento en po. Tamén se usa na fabricación de papel, pintura e como axente impermeabilizante.

2. Cloruro de aluminio

O cloruro de aluminio e o cloruro de polialuminio (sol de aluminio) utilízanse no carbonato de aluminio, que xeralmente se prepara mediante a reacción do ácido clorhídrico con aluminio metálico, hidróxido de aluminio ou minerais que conteñen aluminio. O cloruro de aluminio e o cloruro de polialuminio son un tipo de purificador de auga con baixo prezo e bo efecto, e tamén se poden usar como encolado de papel, refinado de azucre, moldeo por fundición, antiengurras de tecido, portador de catalizador, aglutinante, refinado farmacéutico, fraguado rápido de cemento, materias primas cosméticas, etc.

3. Fluoruro de aluminio e fluoruro de sodio

O fluoruro de aluminio e o fluoaluminato de sodio son dous sales de fluoruro principais. O fluoruro de aluminio úsase principalmente como axente de axuste no medio de refinado electrolítico do aluminio. É un po branco con cristalización en forma de agulla. O proceso de produción de fluoruro de aluminio ten un método húmido e un método seco. Debido aos requisitos de protección ambiental, o método húmido elimínase basicamente e o método seco úsase amplamente para a produción. O fluxo do proceso de produción seca de fluoruro de aluminio inclúe o proceso de leito fluidizado circulante da empresa Luqi en Alemaña, o proceso de leito fluidizado multicapa da empresa Booth en Suíza e o proceso de síntese HF ALF3 de fornos de calor internos e externos da empresa Pincnair en Francia. O proceso seco consiste en producir sulfato de calcio (xeso) e gas HF mediante a reacción de fluorita e ácido sulfúrico e, a continuación, producir fluoruro de aluminio mediante a reacción de gas HF e hidróxido de aluminio despois da deshidratación. Cando a planta de fertilizantes de fosfato é un subproduto da produción de ácido fluorosilícico de fluoruro de aluminio, o proceso húmido da empresa austríaca Linz, primeiro cumpre os requisitos de prequecemento da solución de ácido fluorosilícico e, a continuación, no tanque axitado con hidróxido de aluminio (ou suspensión de bauxita) a unha determinada temperatura de reacción, fluoruro de aluminio e sílice (precipitación); Tamén se pode usar primeiro auga de amoníaco e reacción de ácido fluorosilícico, a formación de fluoruro de amonio e xel de sílice (precipitación), a continuación, cunha solución de fluoruro de amonio. e hidróxido de aluminio baixo unha determinada reacción de temperatura e presión, a formación de fluoruro de aluminio.

O fluoroaluminato de sodio (tamén coñecido como criolita) é un fluoruro complexo, xeralmente partículas cristalinas brancas grises ou po, que se usa principalmente no aluminio electrolítico como disolvente. O proceso de produción de fluoroaluminato de sodio inclúe principalmente o método do fluoroaluminato de sodio, que primeiro reacciona con ácido fluorhídrico e hidróxido de aluminio para producir fluoroaluminato e, a continuación, reacciona con sosa para sintetizar fluoroaluminato de sodio (criolita).

4. Outros sales de aluminio

O nitrato de aluminio pódese empregar como catalizador para a síntese orgánica, mordente na industria da impresión e tinguidura, axente de acabado do coiro, etc., xeralmente feito por reacción de aluminio ou hidróxido de aluminio con ácido nítrico.

O fosfato de aluminio pódese empregar como insecticida fumigador. Xeralmente prepárase queimando unha mestura de po de aluminio e fósforo vermello.

As peneiras moleculares da serie de fosfato de aluminio teñen unha alta capacidade de intercambio iónico e actividade catalítica e foron preparadas mediante a reacción de hidróxido de aluminio e ácido fosfórico.

O tripolifosfato dihidróxeno de aluminio pódese usar como pigmento anticorrosivo, adsorbente (desodorante), catalizador de etileno a etanol, xeralmente a partir de aluminio metálico ou reacción de hidróxido de aluminio con ácido fosfórico.

O silicato de aluminio ultrafino é un po amorfo superbranco con excelente suspensión e aspecto branco puro. Úsase amplamente en revestimentos, coiro, impresión e tinguidura, tinta de impresión, fabricación de papel, plástico, goma e outros aspectos en combinación con outros pigmentos (po branco de titanio). O silicato de aluminio cristalino pódese usar como catalizador para a deshidratación en fase gasosa de metanol para producir dimetiléter. O silicato de aluminio ordinario pódese usar como material illante. O silicato de aluminio prepárase xeralmente mediante a reacción do vidro soluble co sulfato de aluminio.

O cristal de borato de aluminio pódese usar como material de reforzo para plásticos, metal e cerámica, xeralmente con óxido de aluminio e boro ou óxido de boro mesturados, despois do contacto de fusión a alta temperatura, tamén se pode converter en vapor de auga en estado gasoso de fluoruro de aluminio e óxido de boro, para formar cristal de borato de aluminio.

(vii) outras multivariedades de alúmina e produtos de extensión relacionados

A outra variedade de alúmina aínda ten aluminio carbonatado, fibra de óxido de aluminio, película de óxido de aluminio, po de SB, ademais de granallado de aliaxe de aluminio e galio, trimetilaluminio e outros aluminios orgánicos que tamén son produtos con maior contido técnico. A fibra de alúmina consiste en fibra monocristalina de -Al2O3, fibra longa de -Al2O3 e fibra curta de -Al2O3, que se usa principalmente como metal, plástico, goma, material de reforzo cerámico, material de illamento refractario e material refractario para a traxectoria do lanzamento de foguetes, emulsión aceite-auga, mestura aceite-auga e material de separación e filtración de líquidos de cola, e tamén se usa como portador de catalizador para a transformación de hidrocarburos. O po de SB é a materia prima para o catalizador de hidroxenación e outros catalizadores de alta calidade. A alúmina e o hidróxeno fórmanse mediante unha forte reacción de gránulos de aliaxe de aluminio-galio en auga, o que é un proceso ideal de produción de hidróxeno para futuros vehículos propulsados ​​por hidróxeno. O trimetilaluminio úsase como catalizador de polimerización de olefinas, combustible para foguetes e materia prima para fabricar trimetilgalio.

O mineral de bauxita pódese usar para producir materiais refractarios, floculantes para o tratamento de augas, apuntalantes para a fracturación de campos petrolíferos, corindón marrón e cemento de alto contido en alúmina, po de aluminato de calcio ou cemento de aluminato de calcio, etc., e a aliaxe de aluminio-silicio tamén se pode producir mediante o método de quentamento eléctrico.

A lama vermella producida pola alúmina pódese empregar como desulfurante e axente de mellora do solo para centrais eléctricas de carbón. Despois de eliminar o sodio, pódese empregar para producir cemento, materiais para muros, ceramsita, etc. A partir da lama vermella tamén se pode extraer po de mineral de ferro, escandio raro, bismuto e outros metais preciosos.

Os produtos intermedios de óxido de aluminio, aluminato de sodio líquido e aluminato de sodio sólido (clinker sinterizado) pódense usar como acelerador de formigón ou na produción de acelerador; o galio, o vanadio e outros metais preciosos pódense recuperar e extraer do licor nai intermedio producido pola alúmina.