Formula dell'allumina

L'allumina è un solido cristallino bianco che può essere formato in varie forme. Oltre a essere tenace e dura, caratteristica che la rende adatta come materiale refrattario, la sua tenacità può essere aumentata con l'aggiunta di particelle di zirconia, consentendo agli utensili da taglio industriali di lavorare in modo più efficiente.

Prodotta attraverso un processo Bayer dal minerale di bauxite, la produzione di allumina pone problemi ambientali (si veda il laghetto di fanghi rossi di Stade su Google Maps come esempio).

È un solido cristallino bianco

L'allumina, con formula chimica Al2O3, è un solido cristallino bianco con formula molecolare Al2O3. L'allumina può essere ottenuta da fonti naturali come corindone o altre forme polimorfiche; può anche essere prodotta sinteticamente. L'allumina ha eccellenti proprietà termiche ed elettriche; ha un'estrema durezza; funge da efficace ritardante di fiamma grazie alla capacità di assorbire e scaricare lentamente il calore; ha un'eccellente resistenza alla corrosione e alle radiazioni; infine, vanta un elevato punto di fusione che la rende adatta al rivestimento di forni o di strutture con elevati punti di fusione, come strutture e strutture in acciaio.

La bauxite nativa è la principale fonte di allumina pura, che comprende quantità variabili di ossidi di alluminio idrati contenenti acqua. La bauxite può essere raffinata in polvere per essere utilizzata come materiale di partenza per la fusione dei metalli di alluminio e come materia prima nelle industrie ceramiche e chimiche. L'allumina libera esiste anche in natura sotto forma di corindone e di zaffiro e rubino, che traggono la loro colorazione distintiva da tracce di elementi come il cromo e il ferro presenti.

L'allumina calcinata si trova in numerose applicazioni, dagli isolatori per candele di accensione e pacchetti di circuiti integrati, agli articoli da laboratorio, alle grane abrasive per la carta vetrata e persino agli articoli da laboratorio utilizzati per produrre isolatori per candele di accensione, agli articoli da laboratorio con isolatori per candele di accensione incorporati e persino agli articoli da laboratorio con caratteristiche da laboratorio e persino agli articoli da laboratorio con candele di accensione nonché agli articoli da laboratorio con isolatori per candele di accensione incorporati. Inoltre, i rivestimenti refrattari per i forni industriali sono realizzati con materiali refrattari realizzati con ceramiche refrattarie che possiedono un'eccellente resistenza meccanica e all'attacco chimico dell'acido fluoridrico, degli alcali fusi, dei vapori alcalini, ecc.

L'inalazione di allumina non è generalmente considerata dannosa, sebbene possa causare irritazione in alcuni individui. Gli studi hanno dimostrato che l'allumina radiomarcata viene rapidamente eliminata dai polmoni dopo l'inalazione; circa 45-50% vengono espirati in un giorno ed escreti con le urine; per questo motivo la Conferenza Americana degli Igienisti Industriali raccomanda un valore massimo di esposizione professionale di 0,01g/m3 su un periodo di 72 ore.

È un materiale refrattario

L'allumina, una forma cristallina bianca di ossido di alluminio, è ampiamente utilizzata come materiale refrattario per applicazioni che richiedono alte temperature e bassa conducibilità termica. I numerosi vantaggi dell'allumina includono la sua durata, la forza, la resistenza alla corrosione e le proprietà isolanti che le consentono di conservare il calore all'interno di strutture o recipienti e di proteggere altri materiali; inoltre, possiede proprietà di protezione dagli attacchi chimici e di resistenza all'abrasione che la rendono una scelta refrattaria eccellente.

I refrattari in allumina sono costruiti utilizzando aggregati frantumati grossolanamente e legati insieme con uno speciale legante argilloso refrattario o con silicati metallici fusi. Esistono diversi gradi di questi refrattari a seconda dell'applicazione; i refrattari in allumina con una gradazione dell'85% di Al2O3 si trovano spesso nei forni per la fusione dell'alluminio, mentre i refrattari in Al2O3 con una gradazione del 55 % offrono un'eccezionale resistenza all'erosione delle navi per il trasporto di acciaio liquido.

I refrattari prodotti con questo processo utilizzano tipicamente il metodo di diluizione della bauxite, in cui l'88% di bauxite viene combinato con argilla refrattaria calcinata e argilla grezza per ottenere il contenuto di Al2O3 necessario per la produzione di refrattari con un punto di fusione più basso e a costi ridotti rispetto a quelli prodotti utilizzando solo fanghi di bauxite pura. Se da un lato questa soluzione consente di ottenere prodotti con un punto di fusione più basso a costi inferiori, dall'altro può presentare alcuni svantaggi, tra cui le emissioni tossiche nell'ambiente derivanti dai processi di produzione, con il conseguente rilascio di enormi quantità di fanghi rossi.

I refrattari in allumina sono generalmente adatti a varie applicazioni grazie alla loro forza, alla refrattarietà e alla resistenza alla corrosione; sono materiali molto densi in grado di sopportare alte temperature senza perdere l'integrità strutturale; questa combinazione li rende adatti a molte situazioni diverse.

La qualità refrattaria dell'allumina può essere valutata mediante prove di shock termico ciclico, in cui un campione viene riscaldato a 950 °C e raffreddato rapidamente prima di valutare la resistenza alla flessione, la capacità di flessione su tre punti e la resistenza alla compressione.

L'allumina di grado refrattario può essere ulteriormente raffinata con l'incorporazione di particelle di zirconia o di baffi di carburo di silicio, o traslucida con l'aggiunta di magnesia. Tali aggiunte ne aumentano la tenacità e la resistenza agli agenti chimici, all'abrasione e alla corrosione.

È un materiale ceramico

L'allumina è un materiale ceramico con un elevato punto di fusione ed eccezionali proprietà termiche e meccaniche, che la rendono adatta ad applicazioni refrattarie e di macinazione. Inoltre, la sua eccellente resistenza all'abrasione e alla corrosione rende l'allumina un materiale eccellente per i prodotti di elettronica medica.

Pressatura, estrusione, pellettizzazione e pressatura possono essere utilizzate per modellare forme diverse dalla polvere di allumina calcinata. La riformazione avviene con forni a tino e attrezzature per la pressatura a caldo, o per compressione monoassiale; metodi simili vengono impiegati anche per la produzione di mattoni refrattari; infine, si ricorre alla sinterizzazione a fini di densità, che comporta il riarrangiamento delle particelle, l'accrescimento dei grani e l'eliminazione dei pori che avvengono durante questo processo.

L'allumina è un materiale estremamente flessibile, facilmente plasmabile con varie tecniche di incollaggio e consolidamento. Ciò consente di ottenere forme di precisione quasi nette in diverse dimensioni e purezza. Inoltre, additivi e componenti aggiuntivi possono essere integrati nell'allumina per migliorarne le proprietà in applicazioni specifiche: ad esempio, l'ossido di manganese aumenta la durezza, il biossido di silicio (SiO2) migliora la resistenza agli shock termici e l'ossido di zirconio (ZrO2) aumenta la resistenza alla corrosione e all'usura.

La ceramica di allumina è nota per la sua estrema durezza e resistenza, seconda solo al diamante nella scala Mohs per quanto riguarda la resistenza all'abrasione e agli urti. Inoltre, la conducibilità termica e la resistenza agli agenti chimici e alla corrosione rendono la ceramica di allumina adatta alla sostituzione di parti in macchinari e attrezzature di alta precisione.

Le ceramiche di allumina possono essere metallizzate per applicazioni che richiedono dispositivi metallizzati a film spesso ad alta integrità con reti di conduttori e resistenze e interfacce saldabili, tra cui sistemi ad alto vuoto, apparecchiature laser (a gas, a stato solido e a guida d'onda), tubi a raggi X e microscopi elettronici. Le ceramiche di allumina sono anche eccellenti materiali biomedici come articolazioni artificiali, distanziatori ossei e impianti cocleari, grazie alla loro capacità di resistere alle alte temperature; inoltre, grazie a questo materiale di qualità, sono preziosi prodotti industriali come pompe e valvole!

È un materiale lucidante

L'ossido di alluminio è un importante materiale per la finitura delle superfici, frequentemente utilizzato in tutti i settori industriali per applicazioni di finitura superficiale. Grazie alla sua durezza, stabilità chimica, resistenza termica, durata e non reattività, rappresenta una soluzione ideale per varie operazioni di lucidatura delle superfici, senza rischi di contaminazione o alterazione delle superfici stesse.

L'allumina è disponibile in polveri, impasti e sospensioni di varie dimensioni e confezioni. La forma e la dimensione delle particelle influenzano notevolmente le prestazioni di lucidatura della polvere di allumina: le particelle aggressive rimuovono rapidamente il materiale, mentre le sfere più delicate forniscono finiture lisce e riflettenti. Inoltre, la distribuzione coerente delle dimensioni delle particelle garantisce prestazioni costanti da un lotto all'altro.

Per preparare l'allumina come materiale di lucidatura, deve essere prima macinata in particelle fini e mescolata con acqua o tensioattivi per formare un impasto di allumina, che può poi essere utilizzato in diverse applicazioni di lucidatura. Le formulazioni più comuni sono costituite da tensioattivi, acqua e polvere di allumina, le cui quantità dipendono da ciascuna applicazione.

La composizione chimica di un impasto di allumina è fondamentale per la sua efficacia come materiale di lucidatura. La composizione tipica di questo impasto comprende particelle di ossido di alluminio, acqua e tensioattivi; a seconda dell'applicazione specifica si possono aggiungere altri additivi, come particelle di zirconia per aumentare la tenacità o baffi di carburo di silicio per migliorare l'efficienza di taglio.

L'allumina pura viene prodotta a partire dalla bauxite, minerale che contiene idrossido di alluminio. L'allumina viene poi estratta tramite il processo Bayer, sciogliendo l'ossido di alluminio nella soda caustica. L'Australia da sola produce circa $3 miliardi all'anno da sei raffinerie situate nello stato del Nuovo Galles del Sud; ciò rappresenta la metà della produzione mondiale di allumina; anche Cina, Brasile e India contribuiscono in modo significativo.