Was ist Aluminiumoxidtrihydrat?

Aluminiumoxid-Trihydrat ist der primäre Füllstoff aus Aluminiumoxid und erfüllt mehrere Funktionen: Es dient sowohl als Polymeradditiv als auch als Flammschutzmittel. Als hochgradig mikroporöses Material setzt Aluminiumoxidtrihydrat große Mengen an Wassermolekülen frei, wenn es Hitze ausgesetzt wird, und bietet somit inhärente Feuer- und Rauchunterdrückungsfunktionen.

Al(OH)3-Polymorphe können durch die Geometrie ihres Sauerstoffgitters unterschieden werden. Sie weisen Aluminiumkationen auf, die sich die Kanten oder Ecken von Oktaedern teilen (Abbildung 3.2), während andere eckenteilende Sauerstofftetraeder bilden. Darüber hinaus bestätigt die Röntgenbeugungsanalyse ihre unterschiedlichen atomaren Strukturen.

Was ist ATH?

Aluminiumoxidtrihydrat (Al(OH)3) ist die hydratisierte Form von Aluminiumhydroxid (Al(OH)3) und wird bei der industriellen Herstellung von Böhmit durch Ausfällung von Aluminiumsalzen aus einer wässrigen Lösung gewonnen, häufig durch Ausfällung mit Alkalimetallkationen wie Natrium. Nach der Ausfällung kommt es jedoch zur Bildung von Pseudoböhmit, da die Kristallisationsmuster der sich bildenden Pseudoböhmit-Feststoffe schlecht sind.

Tonerdehydrate sind an ihrer kubischen, defekten Spinellstruktur zu erkennen (siehe Abbildung unten). Der Spinell besteht aus zwei parallelen Schichten von Oxidanionen, die sowohl tetra- als auch hexakoordinierte Ionen enthalten; Untersuchungen an diesen Substanzen deuten darauf hin, dass hexakoordinierte Ionen dominieren (145).

Wenn Aktien neue Höchststände erreichen, sollten Händler diese als Indikatoren für Dynamik und Anlagemöglichkeiten erkennen. Um beim erfolgreichen Handel Gewinne zu maximieren und Verluste zu minimieren. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass Anleger die mit Investitionen verbundenen Risiken im Auge behalten und beim Handel angemessene Risikomanagementtechniken anwenden. Wenn sie einige Grundregeln befolgen, können sie ihre Gewinne maximieren und ihre Verluste minimieren.

ATH-Aktien sind in der Regel volatil und unterliegen starken Kursschwankungen. Daher müssen Händler Risikomanagementtechniken einsetzen und Stop-Loss-Orders verwenden, um das Risiko zu begrenzen und Verluste zu vermeiden. Darüber hinaus sollten sich Händler über Marktnachrichten und Trends auf dem Laufenden halten, um beim Kauf oder Verkauf von Aktien dieses Sektors fundierte Entscheidungen treffen zu können.

Tonerdehydrat hat viele Verwendungsmöglichkeiten, von Brandschutzanwendungen bis hin zu Füllstoffen in Polymerverbundwerkstoffen und Kabelverbindungen - sogar für Arbeitsplatten aus festem Material! Die Hauptanwendung von Aluminiumoxidhydrat ist jedoch die Verwendung als Feuerschutzmittel. Es kann Temperaturen von bis zu 220 Grad Celsius standhalten, bevor es sich in Aluminiumoxid und Wasser zersetzt. Außerdem ist es nicht korrosiv und ungiftig! Es ist ein unschätzbar wertvolles Material, das als Füllstoff für eine Reihe von Produkten dient, darunter Polymerverbundstoffe, Kabelverbindungen und feste Arbeitsplatten!

Bauxit, ein Gemisch aus Eisen- und Aluminiumhydroxiden, dient als Hauptrohstoff für die Herstellung von Aluminiumoxid in Industriequalität. Bauxit wird im Bayer-Verfahren in natriumhaltigen Gibbsit umgewandelt, der den Ausgangspunkt für die Herstellung anderer Aluminiumverbindungen bildet. Der nächste Produktionsschritt sind saure oder stark basische Lösungen, die Tonerdetrihydrate mit Eigenschaften wie hoher chemischer Reaktivität und geringer Wasseraufnahme beim Sintern wieder auflösen; die weitere Umwandlung in Korn durch Mahlprozesse zur Herstellung des granulierten Endprodukts Tonerde.

ATH-Funktionen

ATH wird in zahlreichen industriellen Anwendungen als Füllstoff und Flammschutzmittel eingesetzt, sowohl in Füllstoffanwendungen als auch in Brandschutzanwendungen. Zu den bemerkenswerten Merkmalen gehören seine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, thermische Stabilität und Enteisungsmitteleigenschaften. Wenn es Polymeren zugesetzt wird, dient es als wirksames Flammschutzmittel/Rauchunterdrückungsmittel und ist gleichzeitig ein hocheffizienter Schlamm, der sowohl mit herkömmlichen als auch mit Hochgeschwindigkeitsmühlen gemahlen werden kann.

Aluminiumoxidtrihydrat weist eine monokline Kristallstruktur mit Aluminium im Zentrum und drei Hydroxylgruppen in der Umgebung auf (siehe Abbildung 3.1). Es ist eines von vier bekannten Polymorphen von Aluminiumoxid; die anderen sind Gibbsit, Böhmit und Thoriumdioxid; sie unterscheiden sich in Bezug auf Kristallinität, Oberfläche und Porosität.

Gibbsit (g-Al(OH)3) ist die wichtigste mineralische Form der industriell hergestellten Tonerde. Es wird durch Ausfällung von Aluminatlauge im Bayer-Verfahren der kommerziellen Tonerdeproduktion hergestellt. Seine Pulverform besteht aus kleinen Plättchen und Prismen neben größeren Partikeln, die aus pseudohexagonalen tafelförmigen Kristallen bestehen, die plattenförmige Kristalle bilden. Nach der Herstellung wird diese Pulverform mit Hilfe von Fluid-Energy-Mühlen oder keramisch ausgekleideten Kugelmühlen zu feinen Partikeln gemahlen, bevor sie durch Kalzinierung für nachfolgende Schmelz- und Sinterqualitäten entsprechend den Kundenspezifikationen aufgeschmolzen und gesintert wird, um die endgültige Schmelz- und Sinterqualität herzustellen.

Korund (a-Al2O3) kann durch Hochtemperaturbehandlung von Gibbsit oder Böhmit bei hohen Temperaturen gewonnen werden, während Übergangsaluminiumoxide (die eine höhere BET (N2)-Fläche als ihr Trihydrat-Gegenstück aufweisen) durch Wärmebehandlung von Al(OH)3 oder AlOOH bei mittleren Temperaturen hergestellt werden, um weniger dichte, aber poröse Strukturen zu schaffen, die als Übergangsaluminiumoxide bekannt sind und eine geringere Dichte als ihr Trihydrat-Gegenstück aufweisen.

Im Gegensatz zu anderen polymorphen Formen von Aluminiumoxid zeichnet sich Aluminiumoxidtrihydrat durch eine leicht erkennbare Mesoporosität aus, die mit Techniken wie Röntgenbeugung und Neutronenbeugung gemessen werden kann. Der durchschnittliche Mesoporendurchmesser liegt zwischen einem und drei Mikrometern und die spezifische Oberfläche ist extrem hoch. Durch die niedrige Sintertemperatur eignen sich großvolumige Aluminiumoxidschlämme zur Verwendung in feuerfesten Materialien wie verschleißfesten Auskleidungen, als Enteisungsmittel und als Korrosionsschutzmittel in Zement und Beton.

ATH-Anwendungen

ATH wird am häufigsten als Schleifmittel in Anwendungen wie Schleifen und Polieren eingesetzt, findet aber auch als Füllstoff in Flammschutzmitteln Verwendung. Bei Hitzeeinwirkung entstehen bei der Zersetzung Aluminiumoxid und Wasser als endotherme Reaktionen, die für wirksame Flammschutzmittel mit minimaler Rauchentwicklung während der Zersetzung im Vergleich zu herkömmlichen Flammschutzmitteln sorgen; außerdem ist es ungiftig und korrosionsbeständig, was ATH zu einer attraktiven Wahl für zahlreiche Anwendungen macht, bei denen Aluminiumoxid zum Einsatz kommt.

Aluminiumoxidhydrate (auch als Alumosilikate bezeichnet) sind kristalline Polymorphe von Aluminiumhydroxid mit der Formel Al(OH)3, die entstehen, wenn Wassermoleküle zwischen Aluminiumoxidkristallen eingeschlossen werden. Es gibt eine Reihe von Verfahren zur Herstellung dieser Polymorphe mit sehr hohen Reinheitsgraden.

Gibbsit-Tonerde (g-Al2O3) ist eine Zwischenphase im Bayer-Verfahren zur Herstellung von kommerzieller Tonerde. Es wird durch Auslaugung von Bauxiterz mit heißer Aluminatlauge (Aufschluss) und anschließender Ausfällung von gereinigtem Gibbsit bei niedrigeren Temperaturen hergestellt; seine Struktur ähnelt der eines kugelförmigen, tafelförmigen oder prismatischen Kristalls mit pseudohexagonalem, dicht gepacktem Kristallgitter.

Gibbsit von hoher Reinheit ist für katalytische Anwendungen von Tonerden erforderlich. Es wurden zahlreiche Syntheseprotokolle entwickelt, die sich durch lange Alterungszeiten auszeichnen, um hohe Natriumkonzentrationen und abschließende Schritte bei sauren pH-Werten zu vermeiden. Sasol und Condea nutzen ein weit verbreitetes Syntheseverfahren, das so genannte Sol-Gel-Verfahren, als Methode ihrer Wahl für die Produktion.

Aktivierte Tonerde ist eine abrasive Tonerde, die entweder thermisch oder chemisch behandelt wurde, um ihre Oberfläche und ihr Adsorptionsvermögen zu vergrößern, in der Regel um mikroporöse Strukturen mit größerer Oberfläche und höherem Absorptionsvermögen zu erzeugen. Aktivierte Tonerden unterscheiden sich von anderen Tonerden dadurch, dass ihre Stickstoff- und Wasserstoffisothermen bei 77 K reversibel sind, ihre Adsorptionskapazitäten jedoch mit zunehmender Oberfläche abnehmen; dennoch besitzen sie ein großes Potenzial für den Einsatz bei hohen Temperaturen.

ATH-Spezifikationen

Die vier Al(OH)3-Polymorphe unterscheiden sich in erster Linie durch ihre Oxid-Gitterstruktur. Die Aluminiumatome bilden kantengleiche Oktaeder, die in planaren pseudohexagonalen Mustern angeordnet und durch verbrückende Hydroxylgruppen verbunden sind, die sich über beide Seiten einer Schicht erstrecken. Jede Struktur kann unterschiedliche thermodynamische Stabilitäten aufweisen; für die meisten Anwendungen spielen solche Unterschiede jedoch keine Rolle; in der Realität ist oft eher die Kinetik als die Thermodynamik ausschlaggebend.

Aluminiumoxidtrihydrat hat die chemische Formel Al(OH)33H2O und ein Molekulargewicht von 48,5 g/mol, wodurch es mit einer durchschnittlichen BET-Oberfläche von 130 m2g1 sehr gut in der Luft schwebt. Aluminiumoxidtrihydrat wird häufig als Antitracking-Mittel, Flammschutzmittel und Rauchunterdrücker verwendet, da es elektrischen Lichtbögen und Kriechströmen widersteht; außerdem weist es geringe Ölabsorptionseigenschaften auf und ist nicht korrosiv.

Bauxit ist die Hauptquelle für die industrielle Tonerdegewinnung. Durch das Bayer-Verfahren wird dieser Rohstoff in natriumverunreinigten Gibbsit umgewandelt, der dann mit heißen Aluminatlaugen gelaugt wird, um seltenere Polymorphe (Bayerit, Doyleit und Nordstrandit) sowie die Trihydratform des Minerals Aluminiumoxid zu bilden. Die einzelnen Polymorphe unterscheiden sich durch unterschiedliche Substitutionen von Aluminat-Ionen in ihrem Kristallgitter; Aluminiumoxidtrihydrat hat seine charakteristische Kristallgitterform mit Platten und Prismen als Kristallform.

Bei Temperaturen über 220 °C zerfällt Aluminiumoxidtrihydrat in Aluminiumoxid und Wasser in einer irreversiblen endothermen Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme und Rauch freigesetzt wird; dadurch ist Aluminiumoxidtrihydrat ein wirksames Flammschutzmittel und Rauchunterdrückungsmittel.

Hindalco bietet verschiedene Qualitäten von gemahlenem Aluminiumoxidtrihydrat an, um den Anforderungen der Kunden gerecht zu werden. Jede Sorte unterscheidet sich durch ihre Partikelgrößenverteilung und den erreichten Kalzinierungsgrad, der die Härte und die Poliereigenschaften des Materials bestimmt. Je nach Anwendung kann zwischen milder, mittlerer und harter Qualität gewählt werden; alle drei Qualitäten eignen sich für die Verwendung in Gussmassen (LC- und ULCC-Gussmassen), technischer Keramik und feuerfesten Materialien der neuen Generation sowie in Mahlkörpern, feuerfesten Steinen, Schiebern und verschleißfesten Keramikkomponenten.