Fórmula de la alúmina

La alúmina es un sólido cristalino blanco que puede adoptar diversas formas. Además de ser resistente y dura, lo que la hace adecuada como material refractario, su dureza puede aumentarse añadiendo partículas de circonio, lo que permite que las herramientas de corte industriales funcionen con mayor eficacia.

Producida mediante un proceso Bayer a partir de mineral de bauxita, la producción de alúmina plantea problemas medioambientales (véase la balsa de lodos rojos de Stade en Google Maps como ejemplo).

Es un sólido cristalino blanco

La alúmina, de fórmula química Al2O3, es un sólido cristalino blanco de fórmula molecular Al2O3. La alúmina puede obtenerse de fuentes naturales como el corindón u otras formas polimórficas; también puede producirse sintéticamente. La alúmina tiene excelentes propiedades térmicas y eléctricas; posee una dureza extrema; sirve como eficaz retardante de llama debido a que es capaz de absorber y descargar lentamente el calor; tiene una excelente resistencia a la corrosión y a la radiación; por último, posee un punto de fusión elevado que la hace adecuada para su uso en el revestimiento de hornos o estructuras con puntos de fusión elevados, como estructuras y construcciones de acero.

La bauxita nativa es la principal fuente de alúmina pura, que comprende cantidades variables de óxidos de aluminio hidratados que contienen agua. La bauxita puede refinarse en forma de polvo para su uso como material de partida en la fundición de metales de aluminio, así como materia prima en la cerámica industrial y en las industrias de transformación química. La alúmina libre también existe de forma natural como piedra preciosa corindón y sus homólogos zafiro y rubí que derivan su color distintivo de oligoelementos como el cromo y trazas de hierro presentes.

La alúmina calcinada puede encontrarse en numerosas aplicaciones, desde aisladores de bujías y paquetes de circuitos integrados, artículos de laboratorio, granos abrasivos para papel de lija e incluso artículos de laboratorio utilizados para fabricar aisladores de bujías, hasta artículos de laboratorio con aisladores de bujías incorporados e incluso artículos de laboratorio con aisladores de bujías incorporados, artículos de laboratorio con características de artículos de laboratorio e incluso artículos de laboratorio con bujías, así como artículos de laboratorio con aisladores de bujías incorporados. Además, los revestimientos refractarios para hornos industriales se fabrican con materiales refractarios elaborados con cerámicas refractarias que poseen una excelente resistencia mecánica, así como al ataque químico del ácido fluorhídrico y de los álcalis fundidos/vapores alcalinos, etc.

En general, la inhalación de alúmina no se considera nociva, aunque puede causar irritación en algunos individuos. Los estudios han demostrado que la alúmina radiomarcada se elimina rápidamente del pulmón tras su inhalación; aproximadamente 45-50% se exhala en un día y se excreta a través de la orina; de este modo, la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales recomienda un valor máximo de exposición ocupacional de 0,01g/m3 durante un período de 72 horas.

Es un material refractario

La alúmina, una forma cristalina blanca de óxido de aluminio, se utiliza ampliamente como material refractario para aplicaciones que requieren altas temperaturas y baja conductividad térmica. Entre las numerosas ventajas de la alúmina se incluyen su durabilidad, solidez, resistencia a la corrosión y propiedades aislantes que le permiten conservar el calor dentro de estructuras o recipientes y proteger otros materiales; además, tiene propiedades de protección frente a ataques químicos y resistencia a la abrasión que la convierten en una excelente opción refractaria.

Los refractarios de alúmina se fabrican a partir de áridos triturados gruesos unidos con un aglutinante especial de arcilla refractaria o silicatos metálicos fundidos. Existen varios grados de estos refractarios en función de su aplicación; los refractarios de alúmina con un 85% de Al2O3 se utilizan a menudo en hornos de fundición de aluminio, mientras que los refractarios de 55 % Al2O3 ofrecen una excelente resistencia a la erosión en recipientes de transporte de acero líquido.

Los refractarios fabricados mediante este proceso suelen utilizar el método de dilución de la bauxita, en el que se combina un 88% de bauxita con arcilla refractaria calcinada y arcilla cruda para conseguir el contenido necesario de Al2O3 para la producción de refractarios de punto de fusión más bajo con costes reducidos que cuando se producen utilizando únicamente lodos de bauxita pura. Aunque esto puede dar lugar a productos con un punto de fusión más bajo a un coste menor, puede tener ciertas desventajas, como las emisiones tóxicas al medio ambiente de sus procesos de producción, que dan lugar a la liberación de cantidades masivas de lodos rojos.

Los refractarios fabricados con alúmina suelen ser muy adecuados para diversas aplicaciones debido a su solidez, refractariedad y resistencia a la corrosión; son materiales muy densos capaces de soportar altas temperaturas sin perder su integridad estructural; esta combinación los hace adecuados para muchas situaciones diferentes.

La calidad refractaria de la alúmina puede evaluarse mediante ensayos cíclicos de choque térmico, en los que una probeta se calienta a 950 ºC y se enfría rápidamente antes de evaluar su resistencia a la flexión, su capacidad de flexión en tres puntos y su resistencia a la compresión.

La alúmina de grado refractario puede refinarse aún más mediante la incorporación de partículas de circonio o whiskers de carburo de silicio, o translucirse añadiendo magnesia. Estas adiciones aumentan su tenacidad y su resistencia a los productos químicos, la abrasión y la corrosión.

Es un material cerámico

La alúmina es un material cerámico con un alto punto de fusión y excepcionales propiedades térmicas y mecánicas, lo que la hace adecuada para aplicaciones refractarias y de molienda. Además, su excelente resistencia a la abrasión y la corrosión hace de la alúmina una excelente elección de material en productos de electrónica médica.

El prensado, la extrusión, la granulación y el prensado pueden utilizarse para moldear diferentes formas a partir de polvo de alúmina calcinada. Reformado mediante hornos de cuba y equipos de prensado en caliente, o por compresión uniaxial; también se emplean métodos similares en la producción de ladrillos refractarios; por último, se utiliza la sinterización a efectos de densidad; esto implica procesos de reordenación de partículas, crecimiento de granos y eliminación de poros que tienen lugar durante este proceso.

La alúmina es un material extremadamente flexible, fácil de moldear mediante diversas técnicas de unión y consolidación. Esto permite darle formas precisas, casi netas, de distintos tamaños y purezas. Además, pueden integrarse aditivos y componentes adicionales en la alúmina para mejorar sus propiedades en aplicaciones específicas; por ejemplo, el óxido de manganeso aumenta la dureza, mientras que el dióxido de silicio (SiO2) mejora la resistencia al choque térmico; y el óxido de circonio (ZrO2) proporciona resistencia a la corrosión, así como mejoras en la resistencia al desgaste.

La cerámica de alúmina es conocida por su extrema dureza y resistencia, sólo superada por el diamante en la escala de Mohs cuando se trata de resistencia a la abrasión y al impacto. Además, su conductividad térmica y su resistencia química y a la corrosión hacen que la cerámica de alúmina sea adecuada para sustituir piezas en maquinaria y equipos de alta precisión.

La cerámica de alúmina puede metalizarse para aplicaciones que requieren dispositivos metalizados de película gruesa de alta integridad con redes de conductores y resistencias e interfaces soldables, como sistemas de alto vacío, equipos láser (de gas, de estado sólido y de guía de ondas), tubos de rayos X y microscopios electrónicos. Las cerámicas de alúmina también son excelentes materiales biomédicos como articulaciones artificiales, espaciadores óseos e implantes cocleares gracias a su capacidad para soportar altas temperaturas; además, son valiosos productos industriales como bombas y válvulas gracias a este material de calidad.

Es un material de pulido

El óxido de aluminio es un importante material de acabado de superficies, utilizado con frecuencia en todas las industrias para aplicaciones de acabado de superficies. Debido a su dureza, estabilidad química, resistencia térmica, durabilidad y no reactividad, constituye una solución ideal para diversas tareas de pulido de superficies sin riesgo de contaminación o alteración de las superficies del material.

La alúmina se presenta en polvos, lodos y suspensiones de distintos tamaños y envases. La forma y el tamaño de las partículas influyen enormemente en el rendimiento de pulido del polvo de alúmina: las partículas agresivas eliminan material rápidamente, mientras que las esferas más suaves proporcionan acabados reflectantes suaves. Además, la distribución uniforme del tamaño de las partículas garantiza un rendimiento constante de un lote a otro.

Para preparar la alúmina como material de pulido, primero hay que molerla en partículas finas y mezclarla con agua o tensioactivos para formar una pasta de alúmina, que luego puede utilizarse en múltiples aplicaciones de pulido. Las formulaciones habituales constan de tensioactivos, agua y polvo de alúmina; sus cantidades dependen de cada aplicación.

La composición química de un lodo de alúmina es crucial para su eficacia como material de pulido. Una composición típica para esta lechada incluye partículas de óxido de aluminio, agua y tensioactivos; dependiendo de su aplicación concreta, podrían añadirse aditivos adicionales, como partículas de circonio para aumentar la tenacidad o whiskers de carburo de silicio para mejorar la eficacia del corte.

La alúmina pura se produce a partir de la bauxita mineral extraída, que contiene hidróxido de aluminio. La alúmina se extrae mediante el proceso Bayer, disolviendo el óxido de aluminio en sosa cáustica. Sólo Australia produce unos $3 mil millones anuales en seis refinerías situadas en el estado de Nueva Gales del Sur; esto representa la mitad de la producción mundial de alúmina; China, Brasil e India también contribuyen de forma significativa.