Aluminiumoxid Tonerde

Aluminiumoxid-Tonerde wird durch die Verarbeitung von Bauxiterz zu Aluminiumoxidpulver hergestellt und liegt in verschiedenen kristallinen Formen vor, die sich jedoch alle bei höheren Temperaturen in eine Alpha-Phase umwandeln.

Aufgrund seiner chemischen Inertheit und Festigkeit ist Aluminiumoxid ein entscheidendes Element in petrochemischen Hochdruckanwendungen wie der autothermen Reformierung. Außerdem ist es von großem Wert für anspruchsvolle thermochemische und thermomechanische Prozesse.

Merkmale

Aluminiumoxid (Al2O3) ist eine in der Erdkruste reichlich vorhandene chemische Verbindung, die sowohl in natürlicher Form wie Korund als auch als Bestandteil von Bauxiterz vorkommt, das als Hauptquelle für die Aluminiummetallproduktion dient. Aluminiumoxid wird in der Industrie in vielen Bereichen eingesetzt, u. a. als Schleifmittel beim Schleifen und Sandstrahlen, als wesentlicher Bestandteil von hochtemperaturbeständigen feuerfesten Materialien, als elektrischer Isolator sowie für zahnmedizinische und medizinische Anwendungen.

Ursprünglich ist Tonerde in ihrer freien Form rein weiß, doch aufgrund ihrer kristallinen Struktur kann sie durch Verunreinigungen wie Spurenelemente wie Chrom und Eisen, die sich in ihren Kristallstrukturen befinden, verschiedene Farben annehmen. Aus diesem Grund wird Aluminiumoxid häufig für die Herstellung von Schleifmitteln wie Sandpapier und Schleifscheiben verwendet; außerdem ist es ein wesentlicher Bestandteil von Steinen und gießbaren feuerfesten Materialien, die hohen Temperaturen standhalten sollen; eine weitere häufige Verwendung ist die Herstellung von Keramik. Außerdem wird es für Zündkerzen und mikroelektrische Dickschichtsubstrate verwendet.

Tonerde ist ein integraler Bestandteil von Baumaterialien wie Beton und Mörtel, um deren Festigkeit und Haltbarkeit zu erhöhen, und ein hervorragender Zusatz zu Gummiprodukten, um diese zu verstärken und sie widerstandsfähiger gegen raue Witterungsbedingungen oder chemische Einflüsse zu machen. Tonerde ist auch ein wirksames Additiv in Klebstoffen und Dichtungsmitteln, um die Haftfestigkeit zu erhöhen.

Das Einatmen von Aluminiumoxidstaub kann die Lunge reizen, obwohl kleine Dosen nicht als giftig gelten. Bei Ratten und Hamstern, die 9-13 Monate lang 100 mg/h Pulver oder Rauch ausgesetzt waren, führte das längere Einatmen von Partikeln zu Schergranulomen, die einer lipoiden Lungenentzündung ähnelten; außerdem behielten ihre Lungen nach der Entfernung des Aluminiums mehr Aluminium zurück, was darauf hindeutet, dass eine langfristige Exposition zu dauerhaften Lungenschäden führen kann; es wird empfohlen, dass Arbeitnehmer, die Gesichtsmasken tragen, das Einatmen jeglicher Art von Stäuben aus anderen Quellen als luftgetragenen Quellen wie diesem Staub vermeiden.

Anwendungen

Aluminiumoxid (Al2O3) wird in der Industrie in vielen Bereichen eingesetzt, von Schleifmitteln und feuerfesten Materialien bis hin zu einem wichtigen Rohstoff für die Aluminiumherstellung. Aufgrund seiner vielseitigen, dauerhaften und zuverlässigen Eigenschaften sowie seines hohen spezifischen Gewichts und seiner Härte ist Aluminiumoxid (Al2O3) seit langem eines der beliebtesten keramischen Materialien, die heute weltweit verwendet werden. Außerdem dient Aluminiumoxid als elektrischer Isolator, der häufig als Substrat für integrierte Schaltkreise verwendet wird.

Schmelztonerde, kalzinierte Tonerde, reaktive Tonerde und Blasentonerde sind nur einige der vielen Formen, die jeweils ihre eigenen Eigenschaften haben, aber alle eine starke ionische interatomare Bindung aufweisen, die Tonerde ihre attraktiven Eigenschaften verleiht und sie zur am häufigsten verwendeten Oxidkeramik macht.

Aluminiumoxidkristalle haben in der Regel die Form von sechseckigen Prismen mit winzigen Größenunterschieden, wodurch ein extrem hartes und abriebfestes Material entsteht. Mit engen Maß- und Festigkeitstoleranzen, die den industriellen Spezifikationen für Ofenauskleidungen, Schachtauskleidungen, Austrittsöffnungen und Matrizen entsprechen, ist es ein hervorragendes feuerfestes Material. Darüber hinaus verfügt es über hervorragende Isolationseigenschaften und kann hohen Temperaturen standhalten.

Aluminiumoxid kann als Basisträger für zahlreiche industrielle Katalysatoren dienen, z. B. für das Claus-Verfahren zur Umwandlung von Abgasen in elementaren Schwefel und für Ziegler-Natta-Polymerisationsverfahren. Darüber hinaus kann Tonerde auch zur Dehydratisierung von Alkoholen und zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Alkene verwendet werden.

Aluminiumoxid ist ungiftig und nicht reizend; das Einatmen fein verteilter Partikel kann jedoch die Lunge schädigen (Shaver-Krankheit). Daher ist es ratsam, beim Umgang mit Aluminiumoxid-Materialien persönliche Schutzausrüstung zu tragen und in einem gut belüfteten Bereich zu arbeiten.

Zirkoniumdioxid-Tonerde-Verbundwerkstoffe (ZTA) verbessern die Sicherheit erheblich, indem sie ihr Gefüge härten, die Schlag- und Bruchfestigkeit erhöhen und gleichzeitig eine feinere Korngröße als reines Aluminiumoxid aufweisen, was zu einer besseren Verschleißfestigkeit führt - diese Kombination aus hervorragender Verschleißfestigkeit macht ZTA zu einer ausgezeichneten Wahl für den Einsatz in Schneidwerkzeugen.

Stabilität

Aluminiumoxid (Al2O3) ist einer der wichtigsten Werkstoffe in vielen Branchen. Mit seiner harten Struktur und hohen Temperaturbeständigkeit, seiner geringen Wärmeausdehnung und seinem hervorragenden Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht spielt es eine zentrale Rolle in vielen Produkten, die für industrielle Anwendungen und Maschinen verwendet werden.

Als Abriebschutzbeschichtung wird Tonerde auch in großem Umfang zum Schutz verschiedener Materialien und Maschinen vor Verschleiß eingesetzt. Die Verwendungszwecke reichen von Kacheln, die in Brennstoffleitungen und Rauchgaskanälen von Kohlekraftwerken angebracht werden, um Bereiche mit hohem Verschleiß zu schützen, bis hin zur Herstellung von Aluminiumoxidschlämmen für Schleif- und Poliervorgänge und zur Herstellung von feuerfesten Materialien, die in verschiedenen Prozessen wie der Zementherstellung, der Müllverbrennung und der Eisenerzeugung eine wichtige Rolle spielen.

Die Stabilität von Aluminiumoxid ist einer der Hauptgründe für seine Beliebtheit in vielen Anwendungen, vom Korrosionsschutz bis zur elektrischen Leistung. Darüber hinaus ist Aluminiumoxid ein außergewöhnliches Schleifmaterial mit hoher Oberflächenbenetzbarkeit, das sich leicht mit Wassermolekülen und Proteinen verbindet, was es zur perfekten Materialwahl für die Verwendung als Schleifpapier macht.

Aufgrund seiner Härte und Bioinertheit ist Aluminiumoxid ein hervorragendes Material für medizinische Anwendungen. Dieses Material findet sich in Hüftgelenksersatzlagern, Gliedmaßenprothesen, Gewebeverstärkungen und Zahnimplantaten; außerdem wird es häufig in Laborgeräten und Werkzeugen wie Öfen und Tiegeln verwendet.

Aluminiumoxid zeichnet sich durch einen niedrigen Reibungskoeffizienten, eine hohe Druckfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus, wodurch es sich für schwere industrielle Anwendungen eignet. Die Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumoxid machen es zu einem attraktiven Werkstoff. Darüber hinaus dient es als wesentlicher Bestandteil der Keramikproduktion und -herstellung und wird in großem Umfang zur Herstellung von feuerfesten Materialien verwendet, die in der petrochemischen Verarbeitung, der Zementherstellung, der Abfallverbrennung und der Eisenerzeugung eine wichtige Rolle spielen.

Aluminiumoxid unterscheidet sich von den meisten Metalloxiden dadurch, dass es unter normalen Bedingungen nicht mit Sauerstoff reagiert, obwohl die Einwirkung von heißen Gasen bei höheren Temperaturen zu einer Zersetzung in Aluminiumchlorid oder Wasserstoffgas führen kann, was eine Lagerung an einem kühlen, trockenen Ort, entfernt von sauren Lösungen oder alkalischen Verbindungen, erforderlich macht; Erzeuger von mit Aluminiumoxid kontaminierten Abfällen sollten sich bezüglich geeigneter Entsorgungspraktiken an die Umweltbehörden wenden.

Eigenschaften

Aluminiumoxid ist ein fester Bestandteil vieler technischer Keramiken und zeichnet sich durch viele wünschenswerte Eigenschaften aus, wie z. B. geringe elektrische Leitfähigkeit und Beständigkeit gegen chemische Angriffe, hohe Festigkeit und extreme Härte (9 auf der Mohs-Skala). Darüber hinaus hat Aluminiumoxid sehr gute elektrische und thermische Isolationseigenschaften, was zu seiner weit verbreiteten Verwendung als elektrischer Isolator in technischen Anwendungen geführt hat.

Tonerde wird als Nebenprodukt bei der Raffination von Bauxit gewonnen und kann in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Reines Aluminiumoxid ist hart und hat eine durchschnittliche Zugfestigkeit von 5 GPa; eine weitere Härtung kann durch Mahlen auf feinere Körner erreicht werden.

Aluminiumoxid ist im Allgemeinen korrosionsbeständig; es kann sich jedoch zersetzen, wenn es bei hohen Temperaturen Wasser oder Chlorwasserstoff ausgesetzt wird. Aluminiumoxid ist in vielen Industriezweigen zu finden, die korrosionsbeständige Produkte wie feuerfeste Steine, Papierprodukte, Zündkerzen, Laborgeräte, Beschichtungen für Öfen und Beschichtungen für Öfen herstellen; es ist sogar ein integraler Bestandteil von legierten Aluminiumbronze-Legierungen, die deren Korrosionsbeständigkeit erhöhen.

Aufgrund seiner hohen Abrasivität bietet Korund eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Dieser Vorteil wird durch seine Zusammensetzung, die Silizium und Titan in seiner Kristallstruktur enthält, noch verstärkt und durch das Mahlen zu feinen Körnern für eine noch höhere Verschleißfestigkeit weiter verstärkt - was diesem Material vielfältige industrielle Verwendungen als Schleifmittel verleiht.

Aluminiumoxid ist sowohl für seine Abrasivität als auch für seine Korrosionsbeständigkeit bekannt und findet daher breite Anwendung bei der Herstellung von feuerfesten Materialien, Papier, Zündkerzen, Brennöfen und schweren Tonwaren, die Materialien auf Aluminiumoxidbasis enthalten, Industrieöfen und elektrischen Isolatoren.

In der Bauxitraffinerie wird Aluminiumoxid mit hoher Festigkeit und geringer Dichte produziert, das häufig zur Herstellung von feuerfesten Steinen und Gussstücken sowie als Schleifmittel für Werkzeugmaschinen verwendet wird.

Chemisch gesehen handelt es sich um eine amphotere Substanz, die in Gegenwart von Basen als Säure und in Gegenwart von Säuren als Base wirkt. Außerdem reagiert es stark mit Ethylenoxid und bildet ein explosives Gemisch.