Алуминиев оксид Алуминиев оксид

Алуминиевият оксид (Alumina) е основният материал за много промишлени керамики. Той е твърд, крехък, с висока температура на топене, ниска електропроводимост и изключителна термична стабилност.

Корундът е съставен предимно от стабилни ромбоидни кристални форми на алуминий (a-Al2O3), които имат стабилна кристална форма, наречена корунд-алуминий, със следи от хром, който осигурява характерния червен оттенък, докато желязото и титанът допринасят за сините сапфирени оттенъци за сините сапфири с качество на скъпоценни камъни, като например рубините.

Метали

Алуминиевият оксид алуминий е неразделна част от производството на метали и се използва за производство на алуминиеви метални сплави. Поради високата си температура на топене и отличните си свойства на термична устойчивост той често се използва в пещи, керамика и облицовки на пещи. Алуминиевият оксид алуминий играе съществена роля и в производството на граждански и военни брони поради своята здравина, леки качества и балистични свойства.

Алуминиевият оксид (алуминий) се произвежда чрез рафиниране на бокситна руда в рафинерия за алуминий. Този процес обикновено се извършва в големи правоъгълни сгради с дължина около един километър, които съдържат стотици редукционни клетки, свързани с електричество чрез големи кабели; когато се комбинират заедно, те произвеждат корунд или алуминиев оксид като краен продукт.

Корундът е най-разпространената форма на алуминиев оксид и отстъпва само на диаманта по твърдост. Скъпоценните форми на корунда включват рубини и сапфири, които дължат наситените си цветове на следи от примеси като хромови, железни и титанови атоми. Корундът служи като основна съставка на режещите инструменти, както и на многобройните абразиви, които се използват върху неговите повърхности; съществуват и други приложения на корунда.

В рафинериите алуминиевият оксид се използва като основа за промишлени огнеупори, използвани в сложни термохимични и термомеханични процеси, като например автотермичен риформинг за преобразуване на въглеводороди в синтетичен газ (синтетично гориво). Висококачествената керамика от алуминиев оксид осигурява отлична химическа инертност, необходима за успешното изпълнение на такива приложения.

Алуминият често се използва като катализатор в рафинериите за улесняване на протичащите там реакции, включително тези, свързани с производството на елементарна сяра чрез процеса на Клаус или с превръщането на алкохолите в алкени.

Алуминиевият оксид често се добавя към циментови и бетонни продукти, за да увеличи тяхната якост на опън, дълготрайност и устойчивост на корозия, както и устойчивостта им на факторите на околната среда. Алуминиевият оксид може да се добавя и към лепила и уплътнители, за да се повиши здравината на залепване, еластичността и устойчивостта на химикали; освен това той се използва широко при производството на зъбни импланти и протезни устройства.

Корунд

Алуминиевият оксид (известен също с химичната си формула Al2O3) е универсално съединение с многобройни приложения. Той служи като основна суровина за производството на метален алуминий, както и на промишлена керамика; освен това може да се среща и в природата като скъпоценни камъни като рубини и сапфири.

Корундът е алуминиев оксид със сложна хексагонална структура с близка подредба и изобилие от кислородни йони; две трети от тях запълват наличните октаедрични междини, а останалото пространство се запълва от Al3+ йони за свързване с други атоми, за да се образува неутрална структура без балансиращи заряда катиони, необходими за стабилизирането ѝ.

Естественият корунд се среща в магмени, метаморфни и седиментни скали. Основният му източник е бокситът, от който се получава алуминиев прах с висока чистота (>99,9% Al2O3); корундът може да бъде извлечен по метода на Байер от този изходен материал; големи находища има в Австралия, Бразилия, Индия, Мианмар (Бирма).

Чистият корунд се използва широко и като абразивен материал в промишлеността и извън нея, особено като част от производствените процеси за алуминиев оксид с висока чистота. Заради твърдата си и издръжлива повърхност чистият корунд често съдържа малки количества въглерод, силициев диоксид и манганов оксид за допълнителна устойчивост на износване.

Корундът може да се използва и като катализатор. Абсорбирането на вода и други полярни молекули позволява използването му в адсорбционната хроматография; освен това каталитичните му свойства му позволяват да отстранява сяра от сероводород, да дехидратира алкохоли и да изомеризира олефини.

Кристалните структури на корунда могат да варират значително поради наличието на примеси в състава му, включително елементарни заместители, които допринасят за различни цветове. Рубините и сапфирите дължат цветовете си на следи от Fe2+ и хромови йони, открити съответно в тях.

Корундът е изключително еластичен материал, който може да бъде изработен в различни форми и размери в зависимост от приложението му. Обработва се за абразивни продукти, както и за приложения, изискващи висока температурна устойчивост и добри електроизолационни свойства. Чрез техники за свързване и формоване от него може да се произведе и финозърнест материал от алуминиев оксид с превъзходни свойства, който притежава отлични характеристики на износоустойчивост.

Забавители на горенето

Алуминиевият оксид може да се използва в многобройни приложения като забавител на горенето, а също така често се използва като изолатор на печатни платки (ПХБ), използвани за електронно оборудване. Способността на алуминиевия оксид да блокира потоците на електрическия ток между компонентите осигурява безопасност и изолация на електрическите системи, а изолационните му свойства намаляват рисковете от късо съединение и от повреда на продукта.

негоримите свойства се дължат на способността му да абсорбира и освобождава бавно топлина, като по този начин помага на продуктите да не се запалят. Използването му като заместител на органичните и халогенираните забавители на горенето постепенно се преустановява поради отрицателното им въздействие върху околната среда.

Алуминиевият трихидроксид, по-често наричан АТХ, е ефективен алуминиев хидроксид, който се използва широко днес като забавител на горенето. Той предлага ефективна алтернатива на халогенираните химикали, които отделят токсични изпарения при разграждането си, както и екологични проблеми, които създават при разграждането си. Съединенията на металните хидроксиди не са токсични и се разграждат на вода и инертни оксиди при нагряване; освен това те са по-екологични от органобромните съединения, като полибромираните бифенилови етери (PBDE). Те се превърнаха в основна част от химикалите за забавяне на горенето през последните няколко години.

По време на производството си алуминиевият оксид преминава през многобройни обработки, за да се подобрят неговите огнезащитни свойства. Силани се нанасят върху повърхността му, за да се отсеят едрите частици и да се осигури равномерно разпределение на размера на частиците; това помага за подобряване на диспергирането с различни материали и може да подпомогне процесите на диспергиране. И накрая, обработката с термичен шок допълнително повишава способността за забавяне на горенето.

В допълнение към огнезащитните свойства ATH притежава изключителна окислителна стабилност, която може да удължи живота на полимерите и другите продукти, които влизат в контакт с него. Освен това неговата устойчивост на миграция в условията на стареене при умерена топлина или влажност и високата му повърхност спомагат за подобряване на механичните свойства при смесване с полимери.

Пластмаси

Алуминият е инертен материал, който се използва за производство на стъкло или за покриване на метали с цел изолиране на топлината, както и за топене и отливане във форми. Алуминиевият оксид може да служи и като топлинен изолатор в пещи и запалителни свещи, като високата му температура на топене, ниското специфично тегло и огнеупорните му свойства позволяват производството на керамика.

Твърда и биоинертна, керамиката е предпочитан материал за лагери в тазобедрените протези, зъбни импланти и тъканни подсилвания. Освен това керамиката се използва в медицински изделия като изкуствени колена и стентове, както и в лабораторно оборудване като пещи с тигли и други инструменти.

Корундът е алуминиев оксид, който се среща в рубините и сапфирите с качество на скъпоценен камък и наситени цветове, като например рубините и сапфирите от Бразилия и Шри Ланка. Цветовете им обаче не идват от чист алуминиев оксид, а съдържат следи от примеси като желязо или титан, които придават характерните им нюанси. Благодарение на твърдостта си той може да се формира и в абразиви за режещи инструменти.

При разтварянето на алуминиевия оксид във вода се образуват хидроксилни групи, които взаимодействат с протеините, повишават неговата омокряемост в сравнение с различни метални сплави и правят алуминиевия оксид идеален кандидат за материал за покритие, предпазващ от корозия. Алуминиевият оксид също така често се използва като добавка към глина в пещи за производство на твърди глазури, които се използват за керамична декорация и за анодиране на алуминиеви компоненти.

Алуминиевият оксид се използва в производството на абразиви, керамика и някои пластмаси. Освен това той може да бъде разтопен и оформен във форма за използване като изолация на пещи, метални отливки или обвивки за термодвойки (инструменти за измерване на температурата). Тези уреди работят чрез използване на ефекта на Зеебек: две метални жици с различна температура се съединяват в единия си край със запоени съединения, преди другите им краища да се прикрепят към парче керамика или огнеупорна материя, която предотвратява загубата на топлина от по-студения метал в по-топлия край, като по този начин се създава разлика в електрическия потенциал, която може да се измери електронно с помощта на електронно устройство.