Alumínium-oxid Alumínium-oxid

Az alumínium-oxid timföldet bauxitérc alumínium-oxid porrá történő feldolgozásával állítják elő, és többféle kristályos formában létezik, de magasabb hőmérsékletnek kitéve végül mindegyik alfa-fázisba kerül.

Kémiai inertitása és szilárdsága miatt az alumínium-oxid kulcsfontosságú elem a nagynyomású petrolkémiai alkalmazásokban, például az autotermikus reformálásban. Ezenkívül nagy értéket képvisel az igényes termokémiai és termomechanikai folyamatokban.

Jellemzők

Az alumínium-oxid (Al2O3) a földkéregben bőségesen előforduló kémiai vegyület, mind a természetben, például korund formájában, mind pedig a bauxitérc összetevőjeként, amely az alumínium fémtermelés fő forrása. Az alumínium-oxidot számos ipari felhasználási területre használják, többek között csiszolóanyagként csiszolási és homokfúvási műveletekhez; magas hőmérsékletnek ellenálló tűzálló anyagok alapvető összetevőjeként; elektromos szigetelőanyagként; fogászati és orvosi alkalmazásokban.

Eredetileg a timföld szabad formájában tiszta fehér, de kristályos szerkezetének köszönhetően különböző színeket vehet fel a kristályszerkezetében található szennyeződések, például nyomelemek, például króm és vas miatt. Így a timföldet népszerűen használják csiszolóanyagok, például csiszolópapír és csiszolókorongok gyártására; emellett a magas hőmérsékletnek való ellenállásra tervezett téglák és önthető tűzálló anyagok szerves részét képezi; emellett a kerámiagyártás is gyakori felhasználási terület. Valamint gyújtógyertyák és vastagrétegű mikroelektromos szubsztrátumok előállítása.

A timföld az építőanyagok, például a beton és a habarcs szerves alkotóeleme, hogy növelje szilárdságukat és tartósságukat, és kiváló kiegészítője a gumitermékeknek, hogy megerősítse őket, és ellenállóbbá tegye őket a zord időjárási körülményekkel vagy a vegyi expozícióval szemben. A timföld hatékony adalékanyag a ragasztókban és tömítőanyagokban is, hogy növelje a kötés szilárdságát.

A timföldpor belélegzése irritálhatja a tüdőt, bár kis dózisban nem tekinthető mérgezőnek. A részecskék hosszan tartó belélegzése a patkányoknál és hörcsögöknél, amelyek 9-13 hónapig 100 mg/óra pornak vagy füstnek voltak kitéve 100 mg/óra pornak vagy füstnek, nyíró granulómákhoz vezetett, amelyek a lipoid tüdőgyulladáshoz hasonlítanak; továbbá a tüdőjükben több alumínium maradt meg az eltávolítás után, ami arra utal, hogy a hosszú távú expozíció tartós tüdőkárosodást okozhat; ajánlott, hogy az arcmaszkot viselő munkavállalók kerüljék el bármilyen típusú por belélegzését, amely nem levegőben szálló forrásból származik, mint például ez a por.

Alkalmazások

Az alumínium-oxidnak (Al2O3) számos ipari alkalmazása van, a csiszolóanyagoktól kezdve a tűzálló anyagokon át az alumíniumgyártás alapvető nyersanyagáig. Sokoldalú, tartós és megbízható tulajdonságai, valamint nagy fajsúlya és keménységi tulajdonságai révén az alumínium-oxid (Al2O3) régóta az egyik legnépszerűbb kerámiaanyag, amelyet ma világszerte használnak. Ezenkívül az alumínium-oxid elektromos szigetelőként szolgál, amelyet gyakran alkalmaznak integrált áramkörök hordozójaként.

Az olvasztott timföld, a kalcinált timföld, a reaktív timföld és a buborékos timföld számos formája közül mindegyiknek megvannak a maga sajátos tulajdonságai, de mindegyiknek erős ionos atomok közötti kötése van, ami a timföld vonzó tulajdonságait adja - így ez a legszélesebb körben használt oxidkerámia.

Az alumínium-oxid kristályok jellemzően hatszögletű prizmák alakját veszik fel, amelyek között apró méretkülönbségek vannak, így rendkívül kemény és kopásálló anyagot alkotnak. Szoros méret- és szilárdsági tűréshatárokkal, amelyek megfelelnek a kemencebélések, csúszdabélések, kiömlőnyílások és szerszámok ipari előírásainak - kiváló tűzálló anyag. Továbbá tulajdonságai közé tartoznak a kiváló szigetelő tulajdonságok, miközben képes ellenállni a magas hőmérsékleteknek.

Az alumínium-oxid számos ipari katalizátor alapanyagaként szolgálhat, beleértve a Claus-folyamatban a hulladékgázok elemi kénné történő átalakítására használt katalizátorokat és a Ziegler-Natta polimerizációs folyamatokat. Ezenkívül az alumínium-oxid használható alkoholok dehidratálására és szénhidrogének alkénné történő átalakítására is.

Az alumínium-oxid nem mérgező és nem irritál; a finomra osztott részecskék belégzése azonban károsíthatja a tüdőt (Shaver-kór). Ezért az alumínium-oxid anyagokkal való foglalkozáskor célszerű egyéni védőfelszerelést viselni, és jól szellőző helyen dolgozni, amikor alumínium-oxiddal dolgozunk.

A cirkónium-dioxid-alumínium-dioxid (ZTA) kompozit anyagok jelentősen javítják a biztonságot azáltal, hogy keményítik a szerkezetüket, növelik az ütés- és törésállóságot, ugyanakkor a tiszta alumínium-dioxidnál finomabb szemcsemérettel rendelkeznek, ami jobb kopásállóságot biztosít - a kiváló kopásállóság e kombinációja teszi a ZTA-t kiváló választássá a vágószerszámokban való felhasználásra.

Stabilitás

Az alumínium-oxid (Al2O3) számos iparágban az egyik legfontosabb anyag. Kemény szerkezetével és magas hőmérsékleti ellenállásával, alacsony hőtágulási arányával és kiváló merevség-tömeg arányával kulcsfontosságú szerepet játszik számos ipari alkalmazásban és gépben használt termékben.

Kopásgátló bevonatként a timföldet széles körben alkalmazzák különböző anyagok és gépek kopás elleni védelmére is. Gyártási felhasználási területei a széntüzelésű erőművek porított tüzelőanyag-vezetékeinek és füstgázcsatornáinak belsejében elhelyezett lapoktól kezdve a nagy kopásveszélyű területek védelmére, a csiszolási és polírozási műveletekhez használt timföldiszapok készítéséig, a tűzálló anyagok gyártásáig terjednek, amelyek kulcsfontosságú alkotóelemek különböző folyamatokban, például a cementgyártásban, a hulladékégetésben és a vasgyártásban.

Az alumínium-oxid stabilitása az egyik fő oka annak, hogy számos alkalmazásban népszerű, a korrózióvédelemtől az elektromos teljesítményig. Ezenkívül az alumínium-oxid kivételes csiszolóanyagot képez, amely nagy felületi nedvesíthetőséggel rendelkezik, és könnyen kötődik a vízmolekulákhoz és a fehérjékhez, így tökéletes anyagválasztás csiszolópapírként való használatra.

Keménysége és bioinertitása miatt az alumínium-oxid kiváló anyag az orvosi alkalmazásokhoz. Ez az anyag megtalálható csípőprotéziscsapágyakban, végtagprotézisekben, szövetmegerősítésekben és fogászati implantátumokban; emellett gyakran használják laboratóriumi berendezésekben és eszközökben, például kemencékben és tégelyekben.

Az alumínium-oxid alacsony súrlódási együtthatóval, nagy nyomószilárdsággal és korrózióállósági jellemzőkkel büszkélkedhet, így alkalmas nehézipari alkalmazásokhoz. Az alumínium-oxid tartóssága és korrózióállósága vonzó anyagválasztássá teszi; emellett a kerámiagyártás és -gyártás alapvető összetevőjeként szolgál; emellett széles körben használják tűzálló anyagok gyártására, amelyek létfontosságú szerepet játszanak a petrolkémiai feldolgozásban, a cementgyártásban, a hulladékégetésben és a vasgyártási folyamatokban.

Az alumínium-oxid abban különbözik a legtöbb fém-oxidtól, hogy normál körülmények között nem reagál az oxigénnel, bár magasabb hőmérsékleten forró gázoknak való kitettség alumínium-kloriddá vagy hidrogéngázzá bomlást eredményezhet, ami miatt a tárolást savas oldatoktól vagy lúgos vegyületektől távol, hűvös, száraz helyen kell végezni; az alumínium-oxiddal szennyezett hulladékok termelőinek konzultálniuk kell a környezetvédelmi szabályozó hatóságokkal a megfelelő ártalmatlanítási gyakorlatról.

Tulajdonságok

Az alumínium-oxid számos műszaki kerámia szerves részét képezi, számos kívánatos tulajdonsággal büszkélkedhet, mint például alacsony elektromos vezetőképesség és a vegyi támadásokkal szembeni ellenállás, nagy szilárdság és rendkívüli keménység (a Mohs-skála szerint 9). Ezenkívül az alumínium-oxid nagyon jó elektromos és hőszigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, ami miatt széles körben használják elektromos szigetelőként a műszaki alkalmazásokban.

A bauxit finomításának melléktermékeként keletkező timföld számos különböző alkalmazásban felhasználható. A tiszta timföld kemény, és átlagos szakítószilárdsága 5GPa; további keményedés érhető el finomabb szemcsékre való őrléssel.

Az alumínium-oxid általában ellenáll a korróziónak, azonban magas hőmérsékleten vízzel vagy hidrogén-kloriddal érintkezve romolhat. A timföld számos iparágban megtalálható, ahol korrózióálló termékeket állítanak elő, mint például tűzálló téglák, papírtermékek, gyújtógyertyák, laboratóriumi edények, kemencék bevonatai és kemencék bevonatai; még az ötvözött alumínium-bronz ötvözetek szerves alkotóeleme is, amelyek növelik korrózióállóságukat.

Nagy koptatóereje miatt a korund kiváló kopásállóságot biztosít. Ezt az előnyt tovább növeli, hogy összetétele szilíciumot és titániumot tartalmaz a kristályszerkezetében, és finom szemcsékké csiszolva tovább fokozza a még nagyobb kopásállóságot - így ez az anyag csiszolóanyagként többszörösen felhasználható az iparban.

Az alumínium-oxid ismert mind a koptathatóságáról, mind a korrózióval szembeni ellenállásáról, ezért széles körben használják a tűzálló anyagok, a papír, a gyújtógyertyák, a timföldalapú anyagokat tartalmazó kemencék és nehéz agyagáruk, az ipari kemencék és az elektromos szigetelők gyártási folyamataiban.

A bauxitfinomító ipar nagy szilárdságú, kis sűrűségű timföldet állít elő, amelyet gyakran használnak tűzálló téglák és öntvények, valamint szerszámgépek csiszolóanyagainak gyártásához.

Kémiailag amfoter, tehát bázisok jelenlétében savként, savak hatására pedig bázisként viselkedik. Ezenkívül etilén-oxiddal erősen reagál, és robbanásveszélyes keveréket képez.