Inovační centrum FEECO a Satisfactory Alumina

V inovačním centru FEECO se vyhodnocují zkušební šarže oxidu hlinitého, aby se zjistila jeho vhodnost pro konkrétní použití. Pokud je materiál použitelný, zpracovává se na keramický materiál po vypálení, který splňuje specifikace použití.

Hliník může glazurám dodávat matnost při velmi nízkých koncentracích (méně než 5%) tím, že snižuje smršťování způsobené obsahem kaolinu a stabilizuje taveniny glazur.

Odolnost proti abrazivním látkám

Odolnost cementových materiálů vůči kyselinám závisí na typu a koncentraci kyselého prostředí a na metodice zkoušení použité k jejímu posouzení.

Nedávný vývoj zaznamenal dramatický pokrok v reologickém chování, tuhnutí a strukturních vlastnostech pojiv na bázi oxidu hlinitého. To lze přičíst pokroku v pochopení procesů jejich chemické a fyzikální tvorby a také novým typům nízkouhlíkových aktivátorů s nižší ekologickou stopou než tradiční fenolová pojiva do betonu.

Kritickou vlastností AAB je odolnost vůči kyselinám. Je však třeba mít na paměti, že samotná odolnost vůči kyselinám neurčuje jejich výkonnost; výkonnost ovlivňují i další faktory, včetně typu a koncentrace použitých kyselin, jakož i stavu povrchu agregátů a samotného oxidu hlinitého.

Bauxitové doly a rafinerie se obvykle nacházejí v tropickém podnebí, kde parazité, infekční nemoci (např. malárie a tuberkulóza) a nebezpečná/jedovatá zvířata představují potenciální hrozbu onemocnění. Mezi otázky bezpečnosti práce na těchto místech patří hluk, vibrace, ergonomické úrazy a postříkání kůže nebo očí žíravou sodou, jakož i monitorování hluku za účelem posouzení zdravotních problémů v oblasti dýchacích cest, dermatologie a kardiovaskulárního systému.

Bauxitová ruda obsahuje stopová množství uranu (238U), thoria (232Th) a draslíku (40K), které při rafinaci téměř zcela přecházejí do proudu pevných zbytků (materiály Bayerova procesu před srážením, zbytky bahna, zbytky písku a oxidu hlinitého). Poziční a osobní monitorování v rafinérii Pinjarra v západní Austrálii ukázalo, že dávky záření spojené s manipulací s těmito zbytky zůstávají pod limity radiačního pozadí, a proto by neměly představovat příliš rizikové ozáření pro pracovníky, kteří s nimi manipulují.

Odolnost vůči kyselinám

Průmysl oxidu hlinitého využívá chemické zpracování k získání čistého hydroxidu hlinitého pro tavení. Bauxit slouží jako hlavní surovina a obsahuje nečistoty, které lze odstranit fyzikálním zušlechťováním; tím se však ne vždy získá oxid hlinitý požadované kvality a je třeba dalších chemikálií, protože rafinérie zlepšují jeho vlastnosti; jeho konečné produkty nacházejí využití v průmyslových aplikacích, jako jsou žáruvzdorné materiály a keramika. Hliník se může pochlubit vysokou hustotou s neporézním povrchem, který odolává pronikání kapalin i plynů z vnějších zdrojů; je tedy ideálním kandidátem pro použití jako hlavní surovina pro výrobu v tomto průmyslu.

Hustota oxidu hlinitého přímo souvisí s jeho pórovitostí, která je dána přítomnými ionty kyslíku. Hliník s menším množstvím kyslíkových iontů má větší hustotu. Hliník také vykazuje dobrou odolnost vůči kyselinám díky reakci s hydroxidovými ionty; díky této vlastnosti slouží jako hlavní složka materiálů pro tryskání a žáruvzdorných cihel a je také nezbytný při výrobě lékařské keramiky.

Pro zvýšení odolnosti oxidu hlinitého vůči kyselinám lze jeho povrch upravovat různými kyselinami. Tyto úpravy mění morfologii i chemické složení keramických částic; nedávno byly v jedné studii vzorky lékařského oxidu hlinitého a zirkonia leptány pomocí tří kombinací kyselin; skenovací elektronová mikroskopie pozorovala jejich vzhled, zatímco mapování pomocí EDS umožnilo nahlédnout do jejich chemického složení.

Leptání kyselinou může být nebezpečná operace, proto je třeba přijmout veškerá opatření na ochranu pracovníků před vystavením nebezpečným chemikáliím. Tato opatření zahrnují nošení ochranného oděvu a ochranných brýlí. Rutinní testování rtuti v rafinériích oxidu hlinitého se neprovádí, protože hladiny rtuti ve vzorcích moči pracovníků jsou hluboko pod pracovním expozičním limitem ACGIH 20 mg/g kreatininu.

Hustota

Keramické materiály z oxidu hlinitého jsou velmi vhodné pro extrémní provozní prostředí díky své odolnosti proti otěru, korozi, teplu a erozi. Technická keramika z oxidu hlinitého je také vynikajícím tepelným izolantem s elektrickými vlastnostmi, které se promítají do vysokých dielektrických hodnot (pro převod stejnosměrných frekvencí na frekvence GHz). Hliníková keramika má navíc samomazné vlastnosti a rozměrovou stabilitu, což z ní činí vynikající volbu pro prostředí s vysokými nároky na obsluhu.

Jemnozrnný oxid hlinitý (Al2O3) se vyznačuje vynikající tvařitelností, takže je vhodný pro vstřikování, suché lisování, izostatické lisování, lisování za tepla, kluzné lití a kluzné tváření. Je k dispozici se stupni čistoty od 94% vhodného pro metalizaci až po 99,8% pro vysokoteplotní aplikace a nabízí všestrannost při vytváření výrobků všeho druhu.

Sloučeniny tvrzeného oxidu zirkoničitého jsou vysoce účinné keramické materiály pro extrémní prostředí, včetně odolnosti vůči teplotám, opotřebení, otěru a chemické inertnosti. Používají se ve výrobních aplikacích pro vložky čerpadel, součásti ventilů, pouzdra pístů zátky atd. a díky své vysoké lomové houževnatosti jsou korundové keramiky vynikající volbou pro přesné obráběcí procesy.

Ingoty a prášky oxidu hlinitého lze obrábět tradičními metodami obrábění na zeleno a na biskvit, zatímco jejich plné zhuštění vyžaduje proces slinování, při kterém dochází ke značnému smrštění, které vyžaduje diamantové nástroje pro přesné obrábění. Hliník se často používá jako ekonomická alternativa oceli při broušení a řezání díky svému nízkému koeficientu tření a trvanlivosti; to výrazně snižuje provozní náklady.

Hliník lze hasit mnoha kapalinami, včetně vody, alkoholů, kyselin a glycerinu, přičemž glycerin má ze všech kapalin nejvyšší bod varu a rozkladu. Nízká rozpustnost čistého oxidu hlinitého také přispívá k jeho odolnosti proti chemické korozi, protože odolává silným kyselinám a zásadám, ale ne vodě.

Tepelná odolnost

Vysoká tvrdost oxidu hlinitého je kritickou vlastností při jeho výrobních procesech, protože díky jeho pevnosti jsou relativně energeticky účinné. Tvrdost oxidu hlinitého je důsledkem silných vazeb mezi jeho těsně uspořádanými krystalickými strukturami, které mu dodávají pevnost a zároveň odolávají lámání. Tím se stává jedním z nejtvrdších materiálů na světě; je třikrát tvrdší než nerezová ocel, respektive čtyřikrát tvrdší než karbid křemíku.

Výrobci hliníku dnes čelí jedné z největších výzev při vývoji inertních anod pro průmyslové redukční články oxidu hlinitého. Měděné anody byly zpočátku považovány za vhodnou alternativu; jejich rychlé rozpouštění v elektrolytu však ohrožovalo čerstvě vyrobený hliník a rychle jej dále znečišťovalo - jediným životaschopným a praktickým řešením, které mají k dispozici, zůstávají uhlíkové anody.

Další výzva, které čelí výroba hliníku, spočívá ve snižování spotřeby energie. V současné době spotřebuje hliníkárenský průmysl při výrobě 13-11 kWh/kg Al, což je dvojnásobek toho, co by mělo být nezbytné. To je způsobeno především tím, že většinu této energie dodávají uhelné elektrárny. Snížení spotřeby energie bude mít pozitivní přínos pro životní prostředí a efektivitu, což přispěje ke zvýšení účinnosti výroby hliníku.

Hliník hraje zásadní roli při zachycování fluorovodíku vznikajícího v anodových článcích. Práškový oxid hlinitý tento plyn pohlcuje a současně zachycuje fluoridové kondenzáty, jako jsou částice tetrafluorohlinitanu sodného (NaAlF4), které se pak vracejí zpět do zařízení na čištění kouře, než se vrátí zpět do výrobních komor pro tavicí operace. Snížení emisí HF plynů významně přispívá k bezpečnosti v rafinériích oxidu hlinitého i v dolech.

Tvrdost

Vysoká tvrdost, vynikající pevnost a odolnost proti nárazu a otěru činí z oxidu hlinitého ideální materiál pro výrobu průmyslových výrobků a strojů. Jeho žáruvzdorné vlastnosti navíc pomáhají odolávat vysokým teplotám, které se běžně vyskytují v žáruvzdorném průmyslu - kde se používá v procesech, jako je petrochemické zpracování, spalování odpadu, výroba cementu a výroba železa a oceli.

Mohsova tvrdost 9 řadí oxid hlinitý na druhé místo po diamantu, pokud jde o tvrdost. Je schopen odolat otěru ocelových kuliček i nárazům střelby z ručních zbraní a děl střední ráže a díky své tvrdosti a odolnosti je vhodný i jako ochranný pancéřový materiál.

Hliník se od ostatních materiálů odlišuje svou tvrdostí, chemickou inertností a odolností vůči působení kyselin, neboť je odolný vůči kyselině ortofosforečné a fluorovodíkové a mnoha dalším. Kromě toho je díky svým elektroizolačním vlastnostem a čistotě - až 99% - vhodný pro elektronické substráty a izolátory.

ZTA (zirkonem zpevněný oxid hlinitý) je slitina vytvořená přimícháním yttria stabilizovaného zirkonu (YSZ) do matrice oxidu hlinitého, aby se optimalizovaly vlastnosti tohoto materiálu z hlediska opotřebení. Zvýšením pevnosti v ohybu, lomové houževnatosti, odolnosti proti otěru a stárnutí YSZ je ZTA méně náchylný ke stárnutí v průběhu času.

Odolnost keramiky ZTA proti abrazi je přímo závislá na struktuře zrn a rozložení částic; pro optimální výkon by měla být zrna jemnější a s hustou strukturou, která rovnoměrně rozděluje velikosti částic. Schopnost ohýbání také do značné míry závisí na struktuře zrn; při optimalizaci ohybatelnosti hrají zásadní roli temperační materiály, protože určují pevnost vazby mezi jednotlivými zrny.