Hvad er aluminiumoxidtrihydrat?

Aluminiumoxidtrihydrat er det primære fyldmateriale fremstillet af aluminiumoxid og har flere funktioner, idet det både fungerer som polymeradditiv og flammehæmmer. Aluminiumoxidtrihydrat er et meget mikroporøst materiale, der frigiver store mængder vandmolekyler, når det udsættes for varme - hvilket giver en iboende evne til at undertrykke brand og røg.

Al(OH)3-polymorfer kan skelnes ved geometrien af deres iltgitter, hvor aluminiumkationer deler kanter eller hjørner af oktaeder (figur 3.2), mens andre danner hjørnedelte ilttetraederer. Desuden bekræfter røntgendiffraktionsanalyse deres forskellige atomare strukturer.

Hvad er ATH?

Aluminiumoxidtrihydrat (Al(OH)3) er den hydratiserede form af aluminiumhydroxid (Al(OH)3) og opnås under industriel produktion af boehmit ved at udfælde aluminiumsalte fra en vandig opløsning, ofte via udfældning med alkaliske metalkationer såsom natrium. Når det er udfældet, opstår der imidlertid pseudoboehmitdannelse i det på grund af dårlige krystallisationsmønstre for de pseudoboehmitfaste stoffer, der dannes.

Aluminiumoxidhydrater kan identificeres ved deres kubiske, defekte spinelstruktur (se billedet nedenfor). Spinellen består af to parallelle lag af oxidanioner, der indeholder både tetra- og hexakoordinerede ioner; undersøgelser af disse stoffer viser, at hexakoordinerede ioner dominerer (145).

Når aktier når nye højder, bør tradere genkende dem som indikatorer for momentum og investeringsmuligheder. For at maksimere overskuddet og minimere tabene, mens man handler med succes. Det er vigtigt, at investorerne er opmærksomme på de risici, der er forbundet med at investere, og bruger de rette risikostyringsteknikker, når de handler. Ved at følge nogle grundlæggende regler kan de maksimere overskuddet og samtidig minimere tabene.

ATH-aktier har tendens til at være ustabile og opleve store kursudsving, så tradere skal anvende risikostyringsteknikker og bruge stop-loss-ordrer for at begrænse eksponeringen og forhindre tab. Desuden bør man holde sig orienteret om markedsnyheder og -tendenser for at kunne træffe kvalificerede beslutninger, når man køber eller sælger aktier i denne sektor.

Aluminiumoxidhydrat har mange anvendelsesmuligheder, fra brandsikring til fyldstof i polymerkompositter og kabelforbindelser - endda bordplader med fast overflade! Aluminiumoxidhydratets vigtigste anvendelse er dog som brandhæmmer. Det kan modstå temperaturer på op til 220 grader, før det nedbrydes til aluminiumoxid og vand. Og så er det ikke ætsende og ikke giftigt! Det er et uvurderligt materiale, der fungerer som fyldstof i en lang række produkter, herunder polymerkompositter, kabelforbindelser og bordplader med fast overflade!

Bauxit, en blanding af jern- og aluminiumhydroxider, er det primære råmateriale til fremstilling af aluminiumoxid i industriel kvalitet. Bauxit omdannes via Bayer-processen til natriumforurenet gibbsit, som er udgangspunktet for at skabe andre aluminiumforbindelser. Næste trin i produktionen er sure eller stærkt basiske opløsninger, der genopløser aluminiumoxidtrihydrater med egenskaber som høj kemisk reaktivitet og lav vandabsorption under sintring; yderligere omdannelse til korn gennem slibeprocesser for at producere det endelige granulerede produkt aluminiumoxid.

ATH-funktioner

ATH bruges i mange industrielle sammenhænge som fyldstof og brandhæmmer, både til fyldstof og til brandsikring. Bemærkelsesværdige egenskaber er dens fremragende kemiske resistens, termiske stabilitet og egenskaber som afisningsmiddel. Når det tilsættes til polymerer, fungerer det som en effektiv flammehæmmer/røgdæmper, samtidig med at det er en meget effektiv opslæmning, der kan males i både konventionelle møller og højhastighedsmøller.

Aluminiumoxidtrihydrat har en monoklin krystalstruktur med aluminium i midten og tre hydroxylgrupper omkring (se figur 3.1). Det er en af fire kendte polymorfer af aluminiumoxid; de andre er gibbsit, boehmit og thoriumdioxid; disse adskiller sig afhængigt af krystallinitet, overfladeareal og porøsitet.

Gibbsit (g-Al(OH)3) er den primære mineralform af aluminiumoxid, der produceres industrielt. Fremstillet ved udfældning af kaustisk aluminatopløsning i Bayer-processen for kommerciel aluminiumoxidproduktion, består pulverformen af små plader og prismer sammen med større partikler, der består af pseudohexagonale tabulære krystaller, der danner pladeformede krystaller. Efter produktionen formales denne pulverform til fine partikler ved hjælp af møller med flydende energi eller keramisk beklædte kuglemøller, før de smeltes og sintres ved kalcinering til efterfølgende smelte- og sintringskvaliteter for at opfylde kundespecifikationer, før de til sidst smeltes og sintres til den endelige produktion af smelte- og sintringskvaliteter.

Korund (a-Al2O3) kan opnås ved højtemperaturbehandling af gibbsit eller boehmit ved høje temperaturer, mens overgangsaluminium (som har højere BET-arealer (N2) end deres trihydratmodstykke) fremstilles ved varmebehandling af Al(OH)3 eller AlOOH ved mellemliggende temperaturer for at skabe mindre tætte, men porøse strukturer kendt som overgangsaluminium med lavere densitet end deres trihydratmodstykker.

I modsætning til andre polymorfer af aluminiumoxid skiller aluminiumoxidtrihydrat sig ud ved at have en let identificerbar mesoporøsitet, der kan måles ved hjælp af teknikker som røntgendiffraktion og neutrondiffraktion. Med gennemsnitlige mesoporediametre på mellem en og tre mikrometer og et ekstremt højt specifikt overfladeareal. Desuden gør den lave sintringstemperatur, at store aluminiumoxidopslæmninger kan bruges i ildfaste materialer som f.eks. slidstærke foringer og som afisningsmidler samt som antikorrosive tilsætningsstoffer i cement og beton.

ATH-ansøgninger

ATH anvendes oftest som slibemiddel til f.eks. slibning og polering, men det bruges også som fyldstof i brandhæmmere. Når det udsættes for varme, giver dets nedbrydning aluminiumoxid og vand som endoterme reaktioner, hvilket giver effektive flammehæmmere med minimal røgproduktion under nedbrydningen sammenlignet med traditionelle flammehæmmere; desuden er det ugiftigt og korrosionsbestandigt, hvilket er egenskaber, der gør ATH til et attraktivt valg i mange anvendelser, hvor aluminiumoxid bruges.

Aluminiumoxidhydrater (også kaldet alumosilikater) er krystallinske polymorfer af aluminiumhydroxid med formlen Al(OH)3, som dannes, når vandmolekyler bliver fanget mellem aluminiumoxidkrystaller. Der findes en række forskellige metoder til at fremstille disse polymorfer med meget høj renhed.

Gibbsit-aluminiumoxid (g-Al2O3) er en mellemfase i Bayer-processen til fremstilling af kommerciel aluminiumoxid. Det fremstilles ved udvaskning af bauxitmalm med varm kaustisk aluminatopløsning (fordøjelse) efterfulgt af podet udfældning af renset gibbsit ved lavere temperaturer; dets struktur ligner en sfærisk tabulær eller prismatisk krystal med pseudohexagonal tætpakket gitterstruktur.

Gibbsit af høj renhed er nødvendig for at skabe katalytiske anvendelser af aluminiumoxid. Der er udtænkt adskillige synteseprotokoller med lange ældningstider for at undgå høje natriumkoncentrationer og afsluttende trin ved sure pH-værdier. Sasol og Condea bruger en meget anvendt synteseproces, den såkaldte sol-gel-procedure, som deres foretrukne produktionsmetode.

Aktiveret aluminiumoxid er et slibende aluminiumoxid, der har været udsat for enten varme- eller kemikaliebehandling for at øge dets overfladeareal og adsorptionsevne, normalt for at producere mikroporøse strukturer med større overfladearealer og højere absorptionskapacitet. Aktiveret aluminiumoxid adskiller sig fra andet aluminiumoxid ved, at deres nitrogen- og hydrogenisotermer er reversible ved 77 K, men deres adsorptionskapacitet falder med stigende overfladeareal; ikke desto mindre har de stadig et stort potentiale til brug ved høje temperaturer.

ATH-specifikationer

De fire Al(OH)3-polymorfer adskiller sig primært i deres oxidgitterstrukturer. Aluminiumatomer danner kantdelte oktaedre, der er arrangeret i plane pseudohexagonale mønstre, forbundet med brodannende hydroxylgrupper, der spænder over begge sider af et lag. Hver struktur kan have forskellige termodynamiske stabiliteter, men sådanne forskelle betyder typisk ikke noget for de fleste anvendelser; i virkeligheden er det ofte kinetik snarere end termodynamik, der adskiller dem.

Aluminiumoxidtrihydrat har den kemiske formel Al(OH)33H2O og har en molekylvægt på 48,5 g/mol, hvilket gør det meget luftbårent med et gennemsnitligt BET-overfladeareal på 130m2g1. Aluminiumoxidtrihydrat bruges i vid udstrækning som antisporingsmiddel, flammehæmmer og røgdæmper på grund af dets evne til at modstå elektrisk lysbue og sporing; desuden har det lave olieabsorptionsegenskaber, samtidig med at det ikke er ætsende.

Bauxit er den vigtigste kilde til industriel aluminiumoxidproduktion. Gennem Bayer-processen omdannes dette råmateriale til natriumforurenet gibbsit, som derefter udvaskes med varme kaustiske aluminatopløsninger for at danne sjældnere polymorfer (bayerit, doyleit og nordstrandit) samt trihydratformen af mineralet aluminiumoxid. Hver polymorfe adskiller sig i kraft af forskellige substitutioner for aluminationer i sit krystalgitter; aluminiumoxidtrihydrat har sin karakteristiske krystalgitterdannelse med plader og prismer som sin krystalhabitus.

Ved temperaturer over 220 °C nedbrydes aluminiumoxidtrihydrat til aluminiumoxid og vand i en irreversibel endotermisk reaktion, der frigiver energi i form af varme og røg, hvilket gør aluminiumoxidtrihydrat til en effektiv flammehæmmer og røgdæmper.

Hindalco tilbyder forskellige kvaliteter af formalet aluminiumoxidtrihydrat for at opfylde kundernes krav. Hver kvalitet adskiller sig i sin partikelstørrelsesfordeling og den opnåede kalcineringsgrad, som bestemmer materialets hårdhed og poleringsegenskaber. Mild, medium og hård kvalitet kan vælges alt efter anvendelse; alle tre kvaliteter er velegnede til brug i støbegods (LC- og ULCC-støbegods), teknisk keramik og ny generation af ildfaste materialer samt slibemedier, ildfaste sten, glideporte og slidstærke keramiske komponenter.