¿Qué es el trihidrato de alúmina?

El trihidrato de alúmina es el principal material de relleno fabricado a partir del óxido de alúmina y cumple múltiples funciones, actuando tanto como aditivo de polímeros como retardante de llama. El trihidrato de alúmina, un material muy microporoso, libera grandes cantidades de moléculas de agua cuando se expone al calor, lo que le confiere una capacidad inherente de extinción de incendios y humos.

Los polimorfos de Al(OH)3 pueden distinguirse por la geometría de su red de oxígeno, presentando cationes de aluminio que comparten bordes o esquinas de octaedros (Figura 3.2), mientras que otros forman tetraedros de oxígeno que comparten esquinas. Además, los análisis de difracción de rayos X confirman sus distintas estructuras atómicas.

¿Qué es la ATH?

El trihidrato de alúmina (Al(OH)3) es la forma hidratada del hidróxido de aluminio (Al(OH)3) y se obtiene durante la producción industrial de boehmita precipitando sales de aluminio de una solución acuosa, a menudo mediante precipitación con cationes de metales alcalinos como el sodio. Sin embargo, una vez precipitada, se produce la formación de pseudoboemita en su interior debido a los malos patrones de cristalización de los sólidos de pseudoboemita que se forman.

Los hidratos de alúmina pueden identificarse por su estructura cúbica de espinela defectuosa (véase la imagen inferior). La espinela está formada por dos capas paralelas de aniones de óxido que contienen iones tetra y hexacoordinados; los estudios sobre estas sustancias indican que dominan los iones hexa-coordinados (145).

Cuando las acciones alcanzan nuevos máximos, los operadores deben reconocerlos como indicadores de impulso y oportunidades de inversión. Para maximizar los beneficios y minimizar las pérdidas al operar con éxito. Es esencial que los inversores sean conscientes de los riesgos que conlleva la inversión y utilicen técnicas adecuadas de gestión del riesgo al operar. Siguiendo algunas reglas básicas pueden maximizar los beneficios y minimizar las pérdidas.

Las acciones de ATH suelen ser volátiles y experimentar grandes oscilaciones de precios, por lo que los operadores deben emplear técnicas de gestión del riesgo y utilizar órdenes de stop-loss para limitar la exposición y evitar pérdidas. Además, los operadores deben mantenerse al tanto de las noticias y tendencias del mercado para tomar decisiones informadas a la hora de comprar o vender acciones de este sector.

El hidrato de alúmina tiene muchos usos, desde aplicaciones ignífugas hasta relleno de compuestos poliméricos y compuestos para cables, ¡e incluso encimeras de superficie sólida! Sin embargo, el principal uso del hidrato de alúmina es como retardante del fuego. Puede soportar temperaturas de hasta 220 ºC antes de descomponerse en óxido de aluminio y agua. Además, no es corrosivo ni tóxico. Es un material muy valioso que sirve como material de relleno en una amplia gama de productos, como compuestos poliméricos, compuestos para cables y encimeras de superficie sólida.

La bauxita, una mezcla de hidróxidos de hierro y aluminio, sirve como materia prima principal para producir alúmina de calidad industrial. La bauxita se transforma mediante el proceso Bayer en gibbsita contaminada con sodio como punto de partida para crear otros compuestos de aluminio. El siguiente paso en la producción son las soluciones ácidas o fuertemente básicas que redisuelven los trihidratos de alúmina con propiedades que incluyen una alta reactividad química y una baja absorción de agua durante la sinterización; la transformación posterior en grano mediante procesos de molienda para producir el producto final granulado de alúmina.

Funciones ATH

El ATH se utiliza en numerosas aplicaciones industriales como relleno y retardante del fuego, tanto en aplicaciones de relleno como de ignifugación. Entre sus características destacan su excelente resistencia química, estabilidad térmica y propiedades como agente descongelante. Cuando se añade a polímeros, sirve como eficaz retardante de llama/supresor de humos, a la vez que es una pasta altamente eficiente que puede triturarse tanto en molinos convencionales como de alta velocidad.

El trihidrato de alúmina presenta una estructura cristalina monoclínica con el aluminio en el centro y tres grupos hidroxilo a su alrededor (véase la figura 3.1). Es uno de los cuatro polimorfos conocidos de la alúmina; los otros son la gibbsita, la boehmita y el dióxido de torio; estos difieren en función de la cristalinidad, la superficie y la porosidad.

La gibbsita (g-Al(OH)3) es la principal forma mineral de la alúmina producida industrialmente. Producida por precipitación de una solución cáustica de aluminato en el proceso Bayer de producción comercial de alúmina, su forma pulverulenta consiste en pequeñas placas y prismas junto a partículas más grandes compuestas de cristales tabulares pseudohexagonales que forman cristales en forma de placa. Tras la producción, esta forma pulverulenta se muele en partículas finas utilizando molinos de energía fluida o molinos de bolas revestidos de cerámica antes de ser fundida y sinterizada por calcinación para obtener grados fundidos y sinterizados posteriores que cumplan las especificaciones del cliente antes de ser finalmente fundida y sinterizada para la producción final de grados fundidos y sinterizados.

El corindón (a-Al2O3) puede obtenerse mediante el tratamiento térmico de la gibbsita o la boehmita a altas temperaturas, mientras que las alúminas de transición (que tienen áreas BET (N2) más elevadas que sus homólogas trihidratadas) se producen mediante el tratamiento térmico del Al(OH)3 o el AlOOH a temperaturas intermedias para crear estructuras menos densas pero porosas conocidas como alúminas de transición con densidades más bajas que sus homólogas trihidratadas.

A diferencia de otros polimorfos de la alúmina, el trihidrato de alúmina destaca por tener una mesoporosidad fácilmente identificable que puede medirse mediante técnicas como la difracción de rayos X y la difracción de neutrones. Con diámetros medios de mesoporo que oscilan entre una y tres micras y una superficie específica extremadamente alta. Además, su baja temperatura de sinterización hace que las lechadas de alúmina de gran tamaño puedan utilizarse en refractarios como revestimientos resistentes al desgaste, así como actuar como agentes descongelantes y ser aditivos anticorrosivos en cementos y hormigones.

Aplicaciones ATH

El ATH se emplea sobre todo como abrasivo en aplicaciones como esmerilado y pulido, aunque también se utiliza como carga en aplicaciones ignífugas. Cuando se expone al calor, su descomposición produce óxido de aluminio y agua como reacciones endotérmicas que lo convierten en un retardante de llama eficaz con una producción mínima de humo durante la descomposición en comparación con los retardantes de llama tradicionales; además, no es tóxico y es resistente a la corrosión, características que hacen del ATH una opción atractiva en numerosas aplicaciones en las que se utiliza alúmina.

Los hidratos de alúmina (también denominados alumosilicatos) son polimorfos cristalinos de hidróxido de aluminio con la fórmula Al(OH)3, que se forman cuando las moléculas de agua quedan atrapadas entre los cristales de alúmina. Existen diversos métodos para producir estos polimorfos con resultados de gran pureza.

La alúmina de gibbsita (g-Al2O3) es una fase intermedia del proceso Bayer de producción de alúmina comercial. Se prepara lixiviando mineral de bauxita con una solución caliente de aluminato cáustico (digestión), seguida de la precipitación por semilla de gibbsita purificada a temperaturas más bajas; su estructura se asemeja a la de un cristal esférico tabular o prismático con estructura reticular pseudohexagonal de empaquetamiento cerrado.

Para crear aplicaciones catalíticas de las alúminas se necesita una gibosita de gran pureza. Se han ideado numerosos protocolos de síntesis, con largos tiempos de envejecimiento para evitar altas concentraciones de sodio y pasos finales a pH ácidos. Sasol y Condea utilizan un proceso de síntesis muy extendido, denominado procedimiento sol-gel, como método de producción preferido.

La alúmina activada es una alúmina abrasiva que ha sido sometida a un tratamiento térmico o químico para aumentar su superficie y su capacidad de adsorción, normalmente para producir estructuras microporosas con mayores superficies y mayores capacidades de absorción. Las alúminas activadas difieren de otras alúminas en que sus isotermas de nitrógeno e hidrógeno son reversibles a 77 K, aunque sus capacidades de adsorción disminuyen al aumentar la superficie; no obstante, siguen poseyendo un gran potencial para su uso a altas temperaturas.

Especificaciones ATH

Los cuatro polimorfos de Al(OH)3 difieren principalmente en sus estructuras reticulares de óxido. Los átomos de aluminio forman octaedros de bordes compartidos que se disponen en patrones planares pseudohexagonales, conectados por grupos hidroxilo puente que abarcan ambos lados de una capa. Cada estructura puede poseer estabilidades termodinámicas diferentes; sin embargo, estas diferencias no suelen ser importantes para la mayoría de las aplicaciones; en realidad, la cinética, más que la termodinámica, suele distinguir entre ellas.

El trihidrato de alúmina tiene la fórmula química Al(OH)33H2O y un peso molecular de 48,5 g/mol, lo que lo hace altamente aerotransportado con una superficie BET media de 130m2g1. El trihidrato de alúmina se utiliza ampliamente como agente antitracking, retardante de llama y supresor de humos por su capacidad para resistir el arco eléctrico y el tracking; además, presenta propiedades de baja absorción de aceite y no es corrosivo.

La bauxita es la principal fuente de producción industrial de alúmina. Mediante el proceso Bayer, esta materia prima se transforma en gibbsita contaminada por sodio que, a continuación, se lixivia con soluciones calientes de aluminato cáustico para formar polimorfos más raros (bayerita, doyleita y nordstrandita), así como la forma trihidratada del mineral alúmina. Cada polimorfo difiere en virtud de las diferentes sustituciones de los iones aluminato dentro de su red cristalina; el trihidrato de alúmina tiene su característica formación de red cristalina con placas y prismas como hábito cristalino.

A temperaturas superiores a 220 ºC, el trihidrato de alúmina se descompone en óxido de aluminio y agua en una reacción endotérmica irreversible que libera energía en forma de calor y humo, lo que convierte al trihidrato de alúmina en un eficaz retardante de llama y supresor de humo.

Hindalco ofrece diversos grados de trihidrato de alúmina molida para satisfacer las necesidades de los clientes. Cada grado difiere en su distribución granulométrica y en el grado de calcinación alcanzado, que determina la dureza y las características de pulido del material. Los grados suave, medio y duro pueden seleccionarse según la aplicación; los tres grados son adecuados para su uso en hormigones (hormigones LC y ULCC), cerámica técnica y refractarios de nueva generación, así como en medios de molienda, ladrillos refractarios, compuertas deslizantes y componentes cerámicos resistentes al desgaste.