Óxido de aluminio Alúmina

El óxido de aluminio (alúmina) constituye el material básico de muchas cerámicas industriales. Tiene propiedades duras y quebradizas, con un punto de fusión elevado, baja conductividad eléctrica y excepcionales propiedades de estabilidad térmica.

El corindón se compone principalmente de formas cristalinas romboédricas estables de alúmina (a-Al2O3) que tiene una forma cristalina estable llamada corindón-alúmina, con trazas de cromo que le proporcionan su característico tono rojo, mientras que el hierro y el titanio aportan tonos azules para las variedades de zafiro azul de calidad gema, como los rubíes.

Metales

El óxido de aluminio alúmina es un material integral en la producción de metales y se utiliza para producir aleaciones metálicas de aluminio. Debido a su alto punto de fusión y a sus excelentes propiedades de resistencia térmica, los hornos, las cerámicas y los revestimientos de hornos suelen utilizarla. El óxido de aluminio alúmina también desempeña un papel esencial en la producción de blindajes civiles y militares por su resistencia, ligereza y propiedades balísticas.

El óxido de aluminio (alúmina) se produce refinando el mineral de bauxita, en una refinería de alúmina. Este proceso suele tener lugar en grandes edificios rectangulares de aproximadamente un kilómetro de longitud que contienen cientos de celdas de reducción conectadas a la red eléctrica mediante grandes cables.

El corindón es la forma más extendida de óxido de aluminio y la segunda en dureza después del diamante. Las formas de corindón de calidad gema incluyen rubíes y zafiros, que deben sus ricos colores a trazas de impurezas como átomos de cromo, hierro y titanio. El corindón es el ingrediente principal de las herramientas de corte, así como de numerosos abrasivos que se utilizan en sus superficies; también existen otras aplicaciones para el corindón.

Las refinerías emplean alúmina de óxido de aluminio como base de los refractarios industriales utilizados en complejos procesos termoquímicos y termomecánicos, como el reformado autotérmico para la conversión de hidrocarburos en gas de síntesis (combustible de síntesis). Las cerámicas de alúmina de alta pureza proporcionan la inercia química superior necesaria para el buen funcionamiento de tales aplicaciones.

La alúmina se emplea a menudo como catalizador en las refinerías para facilitar las reacciones que allí tienen lugar, incluidas las relacionadas con la producción de azufre elemental mediante el proceso Claus o para los alcoholes que se transforman en alquenos.

La alúmina se suele añadir al cemento y a los productos de hormigón para aumentar su resistencia a la tracción, durabilidad y resistencia a la corrosión, así como su resistencia a los factores medioambientales. La alúmina también puede añadirse a adhesivos y sellantes para aumentar la fuerza de adherencia, la resiliencia y la resistencia a los productos químicos; además, se utiliza mucho en la fabricación de implantes dentales y prótesis.

Corindón

El óxido de aluminio (también conocido por su fórmula química Al2O3) es un compuesto polivalente con numerosas aplicaciones. Sirve como materia prima clave en la producción de aluminio metálico, así como de cerámica industrial; además, también puede aparecer de forma natural en gemas preciosas como rubíes y zafiros.

El corindón es un óxido de aluminio con una intrincada estructura hexagonal compacta y abundantes iones de oxígeno, dos tercios de los cuales llenan los intersticios octaédricos disponibles, mientras que el espacio restante está ocupado por iones Al3+ que se unen a otros átomos para formar una estructura neutra sin cationes de equilibrio de carga necesarios para su estabilización.

El corindón natural se encuentra en rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Su principal fuente es la bauxita, que produce polvos de alúmina de gran pureza (>99,9% Al2O3); el corindón puede extraerse mediante el proceso Bayer a partir de esta materia prima; existen importantes yacimientos en Australia, Brasil, India y Myanmar (Birmania).

El corindón puro también se utiliza ampliamente como material abrasivo en entornos industriales y más allá, en particular como parte de los procesos de fabricación de alúmina de gran pureza. Debido a su superficie dura y duradera, el corindón puro suele incorporar pequeñas cantidades de carbono, dióxido de silicio y óxido de manganeso para aumentar la resistencia al desgaste.

El corindón también puede utilizarse como catalizador. Absorbe agua y otras moléculas polares, lo que permite utilizarlo en cromatografía de adsorción; además, sus propiedades catalíticas le permiten eliminar el azufre del sulfuro de hidrógeno, deshidratar alcoholes e isomerizar olefinas.

Las estructuras cristalinas del corindón pueden variar considerablemente debido a las impurezas presentes en su composición, incluidos los sustituyentes elementales que aportan diferentes colores. Los rubíes y los zafiros deben su color a las trazas de iones Fe2+ y cromo que contienen, respectivamente.

El corindón es un material extremadamente resistente que puede adoptar diversas formas y tamaños en función de su aplicación. Se mecaniza para productos abrasivos, así como para aplicaciones que requieren resistencia a altas temperaturas y buenas propiedades de aislamiento eléctrico. Mediante técnicas de unión y conformación también puede producir material de alúmina de grano fino con propiedades superiores de resistencia al desgaste que posee excelentes características de resistencia al desgaste.

Retardantes de llama

El óxido de aluminio puede encontrarse en numerosas aplicaciones como retardante de llama y también se emplea a menudo como aislante en placas de circuitos impresos (PCB) utilizadas para equipos electrónicos. La capacidad del óxido de aluminio para bloquear los flujos de corriente eléctrica entre componentes proporciona seguridad y aislamiento a los sistemas eléctricos, mientras que sus propiedades aislantes reducen los riesgos de cortocircuito y de daños en los productos.

Las propiedades ignífugas se derivan de su capacidad para absorber y liberar calor lentamente, lo que ayuda a que los productos no se vuelvan inflamables. Su uso como sustituto de los retardantes de llama orgánicos y halogenados se está eliminando gradualmente debido a su impacto medioambiental negativo.

El trihidróxido de aluminio, más comúnmente conocido como ATH, es un eficaz retardante de llama a base de hidróxido de aluminio muy utilizado en la actualidad. Ofrece una alternativa eficaz a los productos químicos halogenados que emiten humos tóxicos cuando se descomponen, además de los problemas medioambientales que crean al descomponerse. Los compuestos de hidróxidos metálicos no son tóxicos y se descomponen en agua y óxidos inertes cuando se calientan; además, son más ecológicos que los compuestos organobromados como los éteres de bifenilo polibromados (PBDE). Éstos se han convertido en el pilar de los productos químicos ignífugos en los últimos años.

La alúmina de óxido de aluminio se somete a numerosos tratamientos durante su producción para mejorar sus capacidades ignífugas. Se aplican silanos a su superficie para eliminar las partículas gruesas y garantizar una distribución uniforme del tamaño de las partículas; esto ayuda a mejorar la dispersión con diversos materiales y puede contribuir a los procesos de dispersión. Por último, el tratamiento de choque térmico aumenta aún más su capacidad ignífuga.

Además de sus propiedades ignífugas, el ATH presenta una extraordinaria estabilidad oxidativa que puede prolongar la vida útil de los polímeros y otros productos que entren en contacto con él. Además, su resistencia a la migración en condiciones moderadas de envejecimiento por calor o humedad y su elevada superficie ayudan a mejorar las propiedades mecánicas cuando se mezcla con polímeros.

Plásticos

La alúmina es un material inerte que se utiliza para fabricar vidrio o recubrir metales para aislarlos del calor, así como para fundirlos y moldearlos. El óxido de aluminio también puede servir como aislante térmico en hornos y bujías, ya que su alto punto de fusión, su bajo peso específico y sus propiedades refractarias permiten la producción de cerámica.

Dura y bioinerte, la cerámica es el material preferido para cojinetes de prótesis de cadera, implantes dentales y refuerzos de tejidos. Además, la cerámica se encuentra en dispositivos médicos como rodillas artificiales y endoprótesis, así como en equipos de laboratorio como hornos de crisol y otras herramientas.

El corindón es una forma de óxido de aluminio y alúmina que se encuentra en rubíes y zafiros de calidad gema con colores intensos, como los rubíes y zafiros de Brasil y Sri Lanka. Sin embargo, sus colores no proceden del óxido de aluminio puro, sino que contienen trazas de impurezas, como hierro o titanio, que dan a sus colores sus matices característicos. Debido a su dureza, también puede convertirse en abrasivo para herramientas de corte.

En cuanto la alúmina se disuelve en agua, se forman grupos hidroxilo que interactúan con las proteínas para aumentar su humectabilidad en comparación con diversas aleaciones metálicas y hacer de la alúmina un candidato ideal como material de revestimiento protector contra la corrosión. La alúmina también se utiliza con frecuencia como aditivo de la arcilla en hornos para producir esmaltes duros que se emplean como decoración cerámica y tratamientos de anodización en componentes de aluminio.

El óxido de aluminio se utiliza en la producción de abrasivos, cerámica y algunos plásticos. Además, se puede fundir y moldear para utilizarlo como aislante de hornos o fundiciones metálicas o como revestimiento de termopares (instrumentos de medición de la temperatura). Estos instrumentos funcionan mediante el efecto Seebeck: dos alambres metálicos de temperaturas diferentes se unen por un extremo con soldaduras antes de que sus otros extremos se fijen a una pieza de cerámica o refractario que impide la pérdida de calor del metal más frío en el extremo más caliente, creando así una diferencia de potencial eléctrico que puede medirse electrónicamente mediante un dispositivo electrónico.