Mikä on alumiinioksiditrihydraatti?

Alumiinitrihydraatti on alumiinioksidista valmistettu ensisijainen täyteaine, jolla on useita tehtäviä, sillä se toimii sekä polymeerin lisäaineena että palonestoaineena. Alumiinitrihydraatti on erittäin mikrohuokoinen materiaali, joka vapauttaa suuria määriä vesimolekyylejä altistuessaan lämmölle, mikä antaa sille luontaiset palon- ja savunesto-ominaisuudet.

Al(OH)3-polymorfit voidaan erottaa toisistaan happiverkon geometrian perusteella: alumiinikationit jakavat oktaedrin reunoja tai kulmia (kuva 3.2), kun taas toiset muodostavat kulmia jakavia happitetraedrejä. Lisäksi röntgendiffraktioanalyysi vahvistaa niiden erilaiset atomirakenteet.

Mikä on ATH?

Alumiinitrihydraatti (Al(OH)3) on alumiinihydroksidin (Al(OH)3) hydratoitu muoto, jota saadaan böhmiitin teollisessa tuotannossa saostamalla alumiinisuoloja vesiliuoksesta, usein saostamalla ne emäksisillä metallikationeilla kuten natriumilla. Saostuksen jälkeen sen sisällä tapahtuu kuitenkin pseudoböhmiitin muodostumista, mikä johtuu muodostuvien pseudoböhmiittisten kiintoaineiden huonoista kiteytymismalleista.

Alumiinihydraatit voidaan tunnistaa niiden kuutiomaisesta, viallisesta spinellirakenteesta (ks. kuva alla). Spinelli koostuu kahdesta samansuuntaisesta kerroksesta oksidianioneja, jotka sisältävät sekä tetra- että heksakoordinoidut ionit; näitä aineita koskevat tutkimukset osoittavat, että heksakoordinoidut ionit ovat hallitsevia (145).

Kun osakkeet saavuttavat uusia huippulukemia, kauppiaiden tulisi tunnistaa ne vauhdin ja sijoitusmahdollisuuksien indikaattoreiksi. Voit maksimoida voitot ja minimoida tappiot menestyksekkäässä kaupankäynnissä. On tärkeää, että sijoittajat ovat tietoisia sijoittamiseen liittyvistä riskeistä ja käyttävät kaupankäynnissä asianmukaisia riskinhallintatekniikoita. Noudattamalla joitakin perussääntöjä he voivat maksimoida voitot ja minimoida tappiot.

ATH-osakkeilla on taipumus olla epävakaita ja niiden hinnat vaihtelevat suuresti, joten kauppiaiden on käytettävä riskinhallintatekniikoita ja stop-loss-toimeksiantoja altistumisen rajoittamiseksi ja tappioiden välttämiseksi. Lisäksi elinkeinonharjoittajien tulisi pysyä ajan tasalla markkinauutisista ja -trendeistä, jotta he voivat tehdä tietoon perustuvia päätöksiä ostaessaan tai myydessään tämän sektorin osakkeita.

Alumiinihydroksidilla on monia käyttötarkoituksia, palosuojasovelluksista polymeerikomposiittien ja kaapeliyhdisteiden täyteaineisiin - jopa kiinteän pinnan työtasoihin! Alumiinihydroksidin tärkein käyttötarkoitus on kuitenkin palonestoaineena. Se kestää jopa 220 celsiusasteen lämpötiloja ennen kuin se hajoaa alumiinioksidiksi ja vedeksi. Lisäksi se ei syövytä eikä ole myrkyllistä! Se on korvaamaton materiaali, joka toimii täyteaineena monissa tuotteissa, kuten polymeerikomposiiteissa, kaapelimateriaaleissa ja kiinteissä työtasoissa!

Bauksiitti, rauta- ja alumiinihydroksidien seos, on ensisijainen raaka-aine teollisen alumiinioksidin valmistuksessa. Bauksiitti muuttuu Bayerin prosessin kautta natriumin saastuttamaksi gibbsiitiksi, joka on lähtökohtana muiden alumiiniyhdisteiden luomiselle. Seuraava tuotantovaihe on happamissa tai vahvasti emäksisissä liuoksissa uudelleen liuotetut alumiinioksiditrihydraatit, joiden ominaisuuksiin kuuluu korkea kemiallinen reaktiivisuus ja vähäinen veden imeytyminen sintrauksen aikana; edelleen muuttaminen hiekaksi jauhamisprosessien avulla lopullisen rakeisen alumiinioksidin tuottamiseksi.

ATH-toiminnot

ATH:ta käytetään lukuisissa teollisissa sovelluksissa täyteaineena ja palonsuoja-aineena sekä täyteaineena että palonsuoja-aineena. Huomattavia ominaisuuksia ovat sen erinomainen kemiallinen kestävyys, lämpöstabiilisuus ja jäänpoistoaineominaisuudet. Kun sitä lisätään polymeereihin, se toimii tehokkaana palonestoaineena/savunpoistoaineena, ja se on erittäin tehokas liete, joka voidaan jauhaa sekä tavanomaisilla että suurnopeusmyllyillä.

Alumiinitrihydraatilla on monokliininen kiderakenne, jonka keskellä on alumiini ja sen ympärillä kolme hydroksyyliryhmää (ks. kuva 3.1). Se on yksi neljästä tunnetusta alumiinioksidin polymorfista; muut ovat gibbsiitti, böhmiitti ja toriumdioksidi; ne eroavat toisistaan kiteisyyden, pinta-alan ja huokoisuuden mukaan.

Gibbsiitti (g-Al(OH)3) on teollisesti tuotetun alumiinioksidin ensisijainen mineraalimuoto. Sitä valmistetaan saostamalla kaustista aluminaattiliuosta kaupallisen alumiinioksidin valmistuksen Bayer-prosessissa, ja sen jauhemuoto koostuu pienistä levyistä ja prismoista sekä suuremmista hiukkasista, jotka koostuvat pseudoheksagonaalisista tabuläärisistä kiteistä, jotka muodostavat levynmuotoisia kiteitä. Tuotannon jälkeen tämä jauhemainen muoto jauhetaan hienojakoiseksi käyttämällä nestemäisen energian myllyjä tai keraamisesti vuorattuja kuulamyllyjä, ennen kuin se sulatetaan ja sintrataan kalsinoimalla myöhempiä sulatettuja ja sintrattavia laatuja varten, jotta se vastaisi asiakkaan vaatimuksia, ennen kuin se sulatetaan ja sintrataan lopullisen sulatetun ja sintratun laatuluokan tuotantoa varten.

Korundia (a-Al2O3) saadaan käsittelemällä gibbsiittia tai boehmitea korkeissa lämpötiloissa, kun taas siirtymäalumiinit (joilla on suuremmat BET (N2)-pinta-alat kuin niiden trihydraattivastaavilla) valmistetaan lämpökäsittelemällä Al(OH)3 tai AlOOH:ta keskilämpötiloissa, jolloin syntyy vähemmän tiiviitä mutta huokoisia rakenteita, joita kutsutaan siirtymäalumiineiksi ja joiden tiheys on pienempi kuin niiden trihydraattivastaavilla.

Alumiinitrihydraatti erottuu muista alumiinioksidin polymorfioista siten, että sillä on helposti tunnistettava mesoporoosisuus, joka voidaan mitata esimerkiksi röntgendiffraktio- ja neutronidiffraktiomenetelmillä. Keskimääräiset mesohuokosten halkaisijat vaihtelevat yhdestä kolmeen mikrometriin ja ominaispinta-ala on erittäin suuri. Lisäksi sen alhainen sintrauslämpötila tekee suurikokoisista alumiinioksidilietteistä sellaisia, joita voidaan käyttää tulenkestävissä materiaaleissa, kuten kulutusta kestävissä vuorauksissa, sekä jäänpoistoaineina ja korroosionestolisäaineina sementeissä ja betoneissa.

ATH-sovellukset

ATH:ta käytetään useimmiten hioma- ja kiillotusaineena esimerkiksi hiomis- ja kiillotussovelluksissa, mutta sitä käytetään myös täyteaineena palonestosovelluksissa. Kun se altistuu lämmölle, sen hajoaminen tuottaa alumiinioksidia ja vettä endotermisissä reaktioissa, jotka ovat tehokkaita palonestoaineita, joiden hajoamisen aikana syntyy vain vähän savua verrattuna perinteisiin palonestoaineisiin; lisäksi se on myrkytön ja korroosionkestävä, mikä tekee ATH:sta houkuttelevan valinnan monissa sovelluksissa, joissa alumiinioksidia käytetään.

Alumiinihydraatit (joita kutsutaan myös alumosilikaateiksi) ovat alumiinihydroksidin kiteisiä polymorfisia muotoja, joiden kaava on Al(OH)3 ja jotka muodostuvat, kun vesimolekyylit jäävät alumiinikiteiden väliin. Näiden polymorfien tuottamiseen on olemassa erilaisia menetelmiä, joiden avulla saadaan erittäin puhtaita tuloksia.

Gibbsiittinen alumiinioksidi (g-Al2O3) on välivaihe Bayerin prosessissa, jolla tuotetaan kaupallista alumiinioksidia. Sitä valmistetaan liuottamalla bauksiittimalmia kuumalla emäksisellä aluminaattiliuoksella (digestio), minkä jälkeen puhdistettua gibbsiittia saostetaan siemenellä alhaisemmissa lämpötiloissa; sen rakenne muistuttaa pallomaista tabulaarista tai prismaattista kiderakennetta, jossa on pseudoheksagonaalinen tiiviisti pakattu ristikkorakenne.

Erittäin puhdasta gibbsiittia tarvitaan, jotta voidaan luoda alumiinioksidien katalyyttisiä sovelluksia. On kehitetty lukuisia synteesiprotokollia, joihin sisältyy pitkiä vanhentamisaikoja korkeiden natriumpitoisuuksien välttämiseksi ja loppuvaiheita happamissa pH-arvoissa. Sasol ja Condea käyttävät tuotantomenetelmänä yhtä laajalti käytettyä synteesiprosessia, jota kutsutaan niin sanotuksi sol-gel-menettelyksi.

Aktivoitu alumiinioksidi on hioma-alumiinioksidi, joka on käsitelty joko lämpökäsittelyllä tai kemiallisella käsittelyllä sen pinta-alan ja adsorptiokyvyn lisäämiseksi, yleensä mikrohuokoisten rakenteiden aikaansaamiseksi, joilla on suurempi pinta-ala ja suurempi absorptiokyky. Aktivoidut alumiinioksidit eroavat muista alumiinioksideista siinä, että niiden typpi- ja vetyisotermit ovat palautuvia 77 K:ssa, mutta niiden adsorptiokapasiteetti pienenee pinta-alan kasvaessa.

ATH-erittelyt

Neljä Al(OH)3-polymorfia eroavat toisistaan pääasiassa oksidiristikkorakenteidensa osalta. Alumiiniatomit muodostavat reunoja jakavia oktaedreja, jotka on järjestetty tasomaisiin pseudoheksaedrisiin kuvioihin, joita yhdistävät silloittavat hydroksyyliryhmät, jotka ulottuvat kerroksen molemmille puolille. Kummallakin rakenteella voi olla erilainen termodynaaminen stabiilisuus, mutta tällaisilla eroilla ei yleensä ole merkitystä useimmissa sovelluksissa; todellisuudessa kinetiikka eikä termodynamiikka erottaa ne usein toisistaan.

Alumiinitrihydraatin kemiallinen kaava on Al(OH)33H2O, ja sen molekyylipaino on 48,5 g/mol, minkä vuoksi se on hyvin ilmassa ja sen keskimääräinen BET-pinta-ala on 130 m2g1. Alumiinitrihydraattia käytetään laajalti raidoitumisenestoaineena, palonestoaineena ja savunpoistoaineena, koska se kestää sähköistä valokaarta ja raidoitumista; lisäksi sillä on alhainen öljynimukyky ja se ei ole syövyttävä.

Bauksiitti on teollisen alumiinioksidin tuotannon tärkein lähde. Bayer-prosessissa raaka-aineesta tehdään natriumin saastuttamaa gibbsiittia, joka sitten liuotetaan kuumilla emäksisillä aluminaattiliuoksilla, jolloin muodostuu harvinaisempia polymorfioita (bayerite, doyleite ja nordstrandite) sekä trihydraattimuotoista alumiinioksidimineraalia. Kukin polymorfi eroaa toisistaan sen kideruudussa olevien aluminaatti-ionien erilaisen korvautumisen ansiosta; alumiinioksidin trihydraatilla on tyypillinen kideruudunmuodostus, jossa kiteiden tapana on levyt ja prismat.

Yli 220 celsiusasteen lämpötiloissa alumiinioksiditrihydraatti hajoaa alumiinioksidiksi ja vedeksi palautumattomassa endotermisessä reaktiossa, joka vapauttaa energiaa lämmön ja savun muodossa; tämä tekee alumiinioksiditrihydraatista tehokkaan palonestoaineen ja savunpoistoaineen.

Hindalco tarjoaa erilaisia jauhetun alumiinioksiditrihydraatin laatuja asiakkaiden vaatimusten mukaisesti. Kukin laatu eroaa toisistaan hiukkaskokojakauman ja saavutetun kalsinointiasteen suhteen, mikä määrittää materiaalin kovuuden ja kiillotusominaisuudet. Kaikki kolme laatuluokkaa soveltuvat käytettäväksi valukappaleissa (LC- ja ULCC-valukappaleet), teknisessä keramiikassa ja uuden sukupolven tulenkestävissä aineissa sekä jauhatusaineissa, tulenkestävissä tiilissä, liukusuluissa ja kulutusta kestävissä keraamisissa komponenteissa.