様々な種類のアルミナの簡単な説明
特殊アルミナ、非冶金用酸化アルミニウム、化学酸化アルミニウム、酸化アルミニウムおよび水酸化アルミニウムの分化製品または拡張製品としても知られる様々な酸化アルミニウム。化学組成、結晶構造、粒径、純度、硬度、焼結度などによって、300種類以上に分類できます。多くの種類のアルミナの性質は非常に異なり、サファイアのように硬いものもあれば、タルクのように柔らかいものもあります。見かけ密度が3,200kg/m³を超えるものもあれば、3.2kg/m³未満のものもあります。不活性な不溶性物質もあれば、酸や塩基に溶解し、顕著な活性を示すものもあります。砂をふるいにかけるような流体もあれば、粘性またはチキソトロピー性コロイドでろ過できないものもあります。結晶構造や結晶径の変動範囲が広いものもあれば、非晶質のものもあります。高い吸着能力を持つものもあれば、吸着能力を持たないものもあります。活性触媒となるものもあれば、不活性。しかし、あらゆる形態のアルミナの共通点は、非常に高い温度で長時間加熱すると最終的にアルファアルミナに変化することです。さまざまな種類のアルミナは、化学、医学、触媒、ゴム、プラスチック、製紙、充填剤、顔料などの分野で広く使用されています。科学技術の発展と新素材の応用により、多種多様なアルミナの市場はますます拡大しています。
II．各種アルミナの分類
（１）水酸化アルミニウムの複数種類
1. 多種多様な水酸化アルミニウムの分類：
（１）通常の充填剤水酸化アルミニウム、D50＝50μm、70μm；
（２）微細な水酸化アルミナ粉末、D50≦20μm；
（３）水酸化アルミニウム微粉末（超微細水酸化アルミニウム）、D50≦1μm；
（４）白色乾燥水酸化アルミニウム、白色度93％以上
（５）高白色水酸化アルミニウム（人工瑪瑙および人工大理石充填材）、白色度95％以上
（６）低アルカリ（ナトリウム）水酸化アルミニウム、Na2O+K2O≦0.10％
（７）低鉄アルミニウム水酸化物、Fe2O3≦0.005％
（８）準薄型ボーキサイト、結晶型は？ - 1-2結晶水の一水和ボーキサイト。
（９）水酸化アルミニウムゲル、結晶Al2O3・NH2O、主相は非晶質結晶型。
2.各種水酸化アルミニウムの用途：
（１）難燃剤として使用される
水酸化アルミニウムは、プラスチック、ゴム、その他の有機ポリマーや繊維の理想的な難燃性充填剤です。水酸化アルミニウムを充填剤として使用する合成材料には、ポリエステル、エポキシ、フェノール、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ブチルアルデヒドゴム、ネオプレン、シリコーンゴム、高度な難燃コーティング、防火カーペット、防火キャンバス、防火コンベヤベルトなどがあります。水酸化アルミニウムは白色粉末であるため、通常の条件下では物理的性質と化学的性質が比較的安定しており、吸湿性がなく、変色せず、無毒無害無臭で、粒子サイズは必要に応じて加工できます。加熱温度が200℃を超えると、水酸化アルミニウムは熱を吸収して分解し始め、3つの結晶水を放出します。温度が高いほど分解速度が速くなり、ポリマーの温度上昇を抑制し、冷却、難燃、消火の役割を果たします。
（２）人工瑪瑙石および人工大理石の充填材として使用される
水酸化アルミニウムと不飽和ポリエステル樹脂またはメタクリル酸樹脂を用いることで、人工大理石や瑪瑙の装飾材料や衛生陶器を製造できます。水酸化アルミニウムはポリエステル樹脂と非常に近い屈折率（1.57）を持つため、人工製品は半透明で十分な光沢を持ち、さまざまな色を加えて多様な模様や仕様をデザインできます。また、この製品は高級感、軽量性、無放射性、非脆性、切断の容易さなどの特性を持ち、現在広く使用されています。
（３）製紙用充填剤として使用される
水酸化アルミニウムは、製紙工程において、主に表面コーティング剤、充填剤、不燃性紙として使用されます。高白色超微細水酸化アルミニウムは、高白色度、微細な粒子サイズ、均一な分布、線状結晶形状などを特徴としています。紙の白色度や不透明度を低下させることなく、チタン白色粉末の代替として使用でき、紙のコスト削減、光沢の向上、印刷性能の向上に貢献します。
（４）歯磨き粉の充填剤として使用される
水酸化アルミニウムは摩擦特性が穏やかで中性物質であり、歯磨き粉の充填剤として摩擦剤として使用することで、歯や歯茎を傷つけることなく効果的に汚れを落とすことができます。歯磨き粉の充填剤として使用される水酸化アルミニウムの粒径は一般的にD50≦7μmであり、アルカリ添加量は0.01%未満でなければなりません。
（５）医薬品原料として使用される
胃薬の主要成分の一つは水酸化アルミニウムであり、これは胃酸を中和する能力があり、胃薬の製造に適した原料である。
（６）化学原料として
水酸化アルミニウムは両性化合物であるため、強酸や強アルカリに速やかに溶解し、多くのアルミニウム塩の原料となっています。例えば、硫酸アルミニウムやミョウバンは水酸化アルミニウムと硫酸およびその塩類との反応生成物であり、ポリ塩化アルミニウムは水酸化アルミニウムと塩酸との反応生成物であり、フッ化アルミニウムは水酸化アルミニウムとフッ化水素酸との反応生成物です。水酸化アルミニウム（またはアルミン酸ナトリウム溶液）を原料として、3a、4a、5a、13xモレキュラーシーブ、10x、およびY型モレキュラーシーブを製造できます。
（２）活性アルミナ
アルミナには、α
水酸化アルミニウムの水和物として、焼成温度、焼成時間、水和物の相補性の違いにより、相転移のメカニズムと具体的なプロセスも大きく異なります。水酸化アルミニウムが400～600℃で急速に脱水されると、水分が除去されるため、結晶構造が崩壊し、結晶表面が緩くなり、多くの細孔や亀裂が形成され、その結果、比表面積が急激に増加します。適切な細孔構造、より大きな細孔容積、およびより高い比表面積を持つアルミナは、高い活性を持ちます。それによって生成される触媒または触媒担体は、香料、炭化水素の分解または合成、脱水、酸化、脱水素、水素化、改質、脱硫、脱塩素、脱フッ素などに使用できます。活性アルミナは、液体および気体の乾燥剤および吸湿剤としてボール状に丸めたり、ストリップ状に圧縮したりして、冷凍、空気分離乾燥、計器用風乾燥、および工業プロセスにおける微量元素または微量汚染物質の選択的吸着に使用することもできます。さらに、強力な接着性を持ち、耐火粘土耐火材料の製造原料です。
（３）不活性アルミナ
不活性酸化アルミニウムは、高温酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、または1200℃程度の高温で焼成して形成されるその他の結晶性酸化アルミニウムとも呼ばれます。金属酸化物として、α-アルミナは優れた物理的および化学的特性を持っています。分子間凝集力が大きく、緻密で完全な結晶構造を持ち、さまざまな化学変化に耐えることができます。同時に、α-アルミナは、高融点（2050℃）、高硬度、優れた絶縁性能、高い機械的強度、優れた耐摩耗性、高い耐熱性および耐熱衝撃強度といった利点も持っているため、次の分野で広く使用されています。
1. 難燃性
α-アルミナは、高い融点、優れた機械的特性、高温での耐食性を有するため、ムライトやアルミナ耐火レンガ、コランダム耐火レンガやコランダム製品、非晶質耐火キャスタブルなど、様々な耐火材料の製造に用いられています。
2.高アルミナセラミックス
α-アルミナは体積密度が大きく、緻密な焼結体を形成でき、耐摩耗性と機械的強度が高いため、各種磁器ボール、サンドブラストノズル、ウォーターブラシなどを使用した研削などの耐摩耗性磁器の製造に適しています。また、耐熱性、熱衝撃強度も優れているため、セラミックツールの製造にも適しています。高温絶縁性能が高いため、低ナトリウムα-アルミナは、高温電気機器のスパークプラグや絶縁体、薄膜一体型電気基板、標準部品などの高周波絶縁磁器の製造に適しています。α-アルミナは、建築用セラミック、工業用セラミック、電子電気セラミック、衛生陶器、生活用セラミック、プロセスセラミックの製造に広く使用されており、α-アルミナ製のセラミックレンガ、セラミック床、セラミック圧延棒、セラミックポンプ、セラミックフィルターなどが含まれます。
3. 研磨材（耐摩耗性材料）
アルファアルミナは硬度が高いため、研削材、研磨材、耐摩耗材として使用できます。鋼鉄、非鉄金属、プラスチック、木材または木質繊維、およびあらゆる種類の岩石（翡翠を含む）の研削および研磨材として使用でき、研削砥石、旋削工具、その他の切削工具の製造に使用でき、複合木材床の表面摩耗層や一部の機器または金属製品の表面摩耗層に使用できます。
（４）高純度超微細アルミナ
高純度超微細酸化アルミニウムとは、Al2O3含有量99.99%以上、粒度1μm未満の高純度超微細アルミナ粉末を指し、主に透明アルミナ焼結、蛍光体担体、高圧ナトリウムランプ、高級物理化学装置、人工骨、半導体基板（C）、記録テープ充填材、超ろ過媒体、高級研磨材、特殊セラミックス、切削工具、高純度るつぼ、軸、照射ターゲット、炉管、包装材料、単結晶材料、人工石などに使用されます。セラミックスの緻密性、表面仕上げ、冷熱疲労、破壊靭性、クリープ耐性を向上させることができます。分子製品の耐摩耗性を向上させ、プラスチック、ゴムの強化・強化、耐摩耗性、耐高温性コーティング充填剤、高度な化粧品充填剤として使用されます。同時に、石油化学・肥料産業における触媒および触媒担体、レーザー技術におけるレーザー原料としても使用されます。ネオジムガラスやルビーレーザー材料は、電力産業や航空宇宙産業における先進的な絶縁材料として、また航空機、ロケット、人工衛星などの表面処理材として使用されています。社会の進歩と科学技術の発展に伴い、高純度超微細アルミナの応用分野も拡大しており、市場の見通しは非常に有望です。
（５）コランダム
天然に存在するアルミナ結晶はコランダムと呼ばれ、不純物の違いによって様々な色を呈することが多い。ガラス光沢またはダイヤモンド光沢を持ち、密度は3.9～4.1g/cm3、硬度は8.8である。天然コランダムは宝石とも呼ばれる。結晶中に少量の酸化クロムを含むものはルビー、少量の鉄とチタンの不純物を含むものはサファイア、少量の鉄とコバルトの不純物を含むものはエメラルドと呼ばれる。
天然コランダムの産出量は自然界では非常に少なく、主に装飾用として使用されます。工業原料として使用されるコランダムは人工的に製造されます。人工コランダムには、溶融コランダムと焼結コランダムの2種類があります。主な種類は以下のとおりです。
1.溶融コランダム
溶融アルミナは主に白色溶融アルミナと褐色溶融アルミナから構成される。
溶融白色コランダムは、工業用アルミナを原料とし、2000℃以上の高温でアーク炉で溶融して作られます。白色度が高く、純度が高く、硬度が高く、自己研磨性に優れ、研削力が強く、発熱量が少なく、耐食性、耐高温性、熱安定性に優れているなどの特性があります。高度な研削・研磨材料、研削工具、高炭素鋼やステンレス鋼の研削などに使用できます。また、高級耐火物や精密鋳型の製造、特殊セラミックス、軍事、電子、その他のハイテク材料の製造にも広く使用されています。高純度超微細アルミナから製造されたコランダムは、人工宝石としても使用できます。
茶色のコランダム（エメリーとも呼ばれる）は、ボーキサイト、無煙炭、鉄くずを電気炉で2000℃以上の高温で精錬して作られる。色は茶色である。
褐色のコランダムは、適度な硬度、高い粒密度、良好な結晶性、低い線膨張係数、優れた靭性、耐食性などの特性を有しています。サンドブラスト材、研磨材、充填材、ろ過材、切削材、耐火物、セラミックスなど、幅広い用途で利用されています。
2.焼結コランダム
工業用または高純度アルミナボーキサイト鉱石を原料とし、微粉砕した材料をボールまたはボディに成形し、1750～1900℃の高温で焼結して製造される焼結コランダムは、大きな秘密を持ち、低気孔率、高強度の粒、高温での優れた耐熱衝撃性、耐スラグ侵食性を有し、耐火物や研磨材の製造に広く使用されています。
3.板状コランダム
板状コランダムは、高純度の酸化アルミニウム粉末を粉砕、ペレット化し、1850～1950℃の高温で乾燥・焼成して作られます。発達した板状および薄片状の結晶構造を持ち、粒径が大きく、高純度、良好な体積安定性、再焼成後の収縮が少なく、耐熱衝撃性に優れた理想的な耐火材料です。板状コランダムは主に焼結法で製造されますが、電気溶解法でも製造されます。
6）アルミニウム塩
アルミニウム塩とは、アルミニウムの化合物を指します。ここでは、一般的に使用されるアルミニウム塩のごく一部のみを説明します。
1.硫酸アルミニウム
硫酸アルミニウムには、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムアンモニウム（アンモニウムミョウバン）、硫酸アルミニウムカリウム（ミョウバンまたはカリウムミョウバン）があり、一般的に硫酸と水酸化アルミニウム、またはボーキサイト、カオリン、フライアッシュなどのアルミニウム鉱物との反応によって製造されます。硫酸アルミニウムは主に工業用試薬、凝集剤、水処理剤、製紙などに使用され、他のアルミニウム含有化学製品の製造にも使用されます。ポリ硫酸アルミニウムは主に地表水処理に使用されます。ミョウバンは食品の膨張剤、中和剤、水沈殿剤として使用できます。ミョウバンは漢方薬やベーキングパウダーに使用されます。また、製紙、塗装、防水剤としても使用されます。
2.塩化アルミニウム
塩化アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウム（アルミニウムゾル）は、一般的に塩酸と金属アルミニウム、水酸化アルミニウム、またはアルミニウム含有鉱物との反応によって製造される炭酸アルミニウムに使用されます。塩化アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウムは、低価格で効果の高い浄水剤の一種であり、製紙用サイズ剤、砂糖精製、鋳型成形、布地のしわ防止剤、触媒担体、結合剤、医薬品精製、セメントの速硬性、化粧品原料などにも使用できます。
3. フッ化アルミニウムとフッ化ナトリウム
フッ化アルミニウムとフッ化アルミン酸ナトリウムは、2つの主要なフッ化物塩です。フッ化アルミニウムは主に電解アルミニウム精製媒体の調整剤として使用されます。針状結晶を持つ白色粉末です。フッ化アルミニウムの製造方法には、湿式法と乾式法があります。環境保護の要件により、湿式法は基本的に廃止され、乾式法が広く生産に使用されています。フッ化アルミニウムの乾式生産のプロセスフローには、ドイツのLuqi社の循環流動床プロセス、スイスのBooth社の多層流動床プロセス、フランスのPincnair社の内外加熱炉によるHF合成ALF3プロセスが含まれます。乾式プロセスは、蛍石と硫酸の反応により硫酸カルシウム（石膏）とHFガスを生成し、その後、HFガスと水酸化アルミニウムの反応により脱水してフッ化アルミニウムを生成します。リン酸肥料工場の副産物であるフッ化ケイ酸からフッ化アルミニウムを製造する場合、オーストリアのLinz社の湿式プロセスでは、まずフッ化ケイ酸溶液を予熱し、次に撹拌槽内で水酸化アルミニウム（またはボーキサイトスラリー）と一定温度で反応させ、フッ化アルミニウムとシリカ（沈殿）を生成します。また、最初にアンモニア水とフルオロケイ酸との反応により、フッ化アンモニウムとシリカゲルが生成（沈殿）し、その後、フッ化アンモニウム溶液と水酸化アルミニウムを一定の温度と圧力下で反応させることにより、フッ化アルミニウムが生成する。
フッ化アルミン酸ナトリウム（氷晶石とも呼ばれる）は、通常灰白色の結晶粒子または粉末状の複合フッ化物で、主に電解アルミニウムの溶剤として使用されます。フッ化アルミン酸ナトリウムの製造プロセスは、主にソーダフッ化アルミン酸法を含み、まずフッ化水素酸と水酸化アルミニウムを反応させてフッ化アルミン酸塩を生成し、次にソーダと反応させてフッ化アルミン酸ナトリウム（氷晶石）を合成します。
4.その他のアルミニウム塩
硝酸アルミニウムは、有機合成の触媒、染色業界の媒染剤、皮革仕上げ剤などとして利用でき、通常はアルミニウムまたは水酸化アルミニウムと硝酸を反応させることによって作られる。
リン酸アルミニウムは燻蒸殺虫剤として使用できる。一般的には、アルミニウム粉末と赤リンを混合して燃焼させることで製造される。
リン酸アルミニウム系の分子ふるいは、高いイオン交換容量と触媒活性を有し、水酸化アルミニウムとリン酸の反応によって調製された。
トリポリリン酸二水素アルミニウムは、防錆顔料、吸着剤（消臭剤）、エチレンからエタノールへの触媒として使用でき、一般的には金属アルミニウムまたは水酸化アルミニウムとリン酸との反応によって得られる。
超微細ケイ酸アルミニウムは、優れた懸濁性と純白の外観を持つ非晶質の超白色粉末です。塗料、皮革、印刷・染色、印刷インキ、製紙、プラスチック、ゴムなどの分野で、他の顔料（チタンホワイト粉末）と組み合わせて広く使用されています。結晶性ケイ酸アルミニウムは、メタノール気相脱水によるジメチルエーテルの製造の触媒として使用できます。通常のケイ酸アルミニウムは、絶縁材料として使用できます。ケイ酸アルミニウムは、一般的に水ガラスと硫酸アルミニウムの反応によって製造されます。
ホウ酸アルミニウム結晶は、プラスチック、金属、セラミックの強化材として使用でき、一般的には酸化アルミニウムとホウ素、または酸化ホウ素を混合し、高温で溶融接触させることによって作られます。また、水蒸気を気体状のフッ化アルミニウムと酸化ホウ素に作用させてホウ酸アルミニウム結晶を作ることもできます。
（vii）その他の多種アルミナ及び関連関連製品
アルミナの他の種類には、炭酸アルミニウム、酸化アルミニウム繊維、酸化アルミニウムフィルム、SB粉末があり、さらにアルミニウムガリウム合金ショット、トリメチルアルミニウム、その他の有機アルミニウムも、より高い技術内容を持つ製品です。アルミナ繊維は、-Al2O3単結晶繊維、-Al2O3長繊維、-Al2O3短繊維で構成され、主に金属、プラスチック、ゴム、セラミックの強化材、耐火断熱材、ロケット打ち上げ軌道の耐火材、油水エマルジョン、油水混合物、接着剤液体の分離およびろ過材として使用され、炭化水素変換の触媒キャリアとしても使用されます。SB粉末は、水素化触媒およびその他の高級触媒の原料です。アルミナと水素は、水中のアルミニウムガリウム合金ペレットの強い反応によって形成され、将来の水素動力自動車にとって理想的な水素製造プロセスです。トリメチルアルミニウムは、オレフィン重合触媒、ロケット燃料、トリメチルガリウムの製造原料として使用されます。
ボーキサイト鉱石は、耐火材料、水処理用凝集剤、油田破砕用プロパント、褐色コランダム、高アルミナセメント、アルミン酸カルシウム粉末、アルミン酸カルシウムセメントなどの製造に使用でき、電気加熱法によってアルミニウム-シリコン合金も製造できる。
アルミナから生成される赤泥は、石炭火力発電所の脱硫剤および土壌改良剤として使用できます。ナトリウムを除去した後は、セメント、壁材、セラミックなどの製造に利用できます。また、赤泥からは鉄鉱石粉末、希少なスカンジウム、ビスマスなどの貴金属を抽出することも可能になります。
酸化アルミニウムの中間生成物である液状アルミン酸ナトリウムおよび固体アルミン酸ナトリウム（焼結クリンカー）は、コンクリート促進剤として、または促進剤の製造に使用できます。また、アルミナから生成される中間母液からは、ガリウム、バナジウム、その他の貴金属を回収・抽出できます。
投稿日時：2020年9月15日