알루미나의 화학식

알루미늄 산화물(알루미나)은 커런덤 또는 보크사이트 광물에서 자연적으로 발생하는 알루미늄과 산소로 구성된 무기 화학 화합물입니다.

순수 알루미나는 여러 가지 알루미늄 산화물 중 하나이며 가장 일반적으로 발견됩니다. 생산은 보크사이트 광산에서 침출하거나 수화 알루미늄 산화물을 함유한 가성소다 함유 용액을 통해 이루어집니다.

화학 공식

Al2O3는 알루미나의 화학식입니다. 두 개의 알루미늄 원자가 두 개의 산소 원자와 결합하여 이 화합물을 형성하며, 결정 형태는 커런덤 또는 산화알루미늄으로 흔히 볼 수 있습니다. 알루미나는 산과 염기 모두에 쉽게 용해되고 열전도율이 뛰어난 흰색 고체 형태로 나타나 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용되는 무기 화학 시약으로, 산업 및 상업용으로 많이 사용됩니다. 알루미나는 세라믹 소재에 광범위하게 사용되는 우수한 열전도성 소재일 뿐만 아니라 그 자체로 전기 절연체 역할을 하기도 합니다! 세라믹 재료의 핵심 구성 요소일 뿐만 아니라 다양한 특성을 가지고 있어 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되는 무기 화학 시약인 알루미나는 산업 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용됩니다!

알루미나는 바이엘 공정을 사용하여 보크사이트에서 추출한 후 정제하여 전자 및 첨단 소재 분야에 사용되는 고순도 소재를 생산할 수 있습니다. 가마나 용광로 같은 고온 장비에 사용되는 내화 재료에도 이 소재가 사용되며, 경도가 높아 사포, 연마 휠, 절삭 공구 등의 제품 생산에 사용되는 중요한 연마재이기도 합니다.

다른 형태의 알루미나로는 활성 알루미나 및 감마 알루미나가 있으며, 둘 다 수분을 제거하여 육각형 결정으로 탈수된 형태입니다. 소성 중에 가열하면 이러한 형태는 다양한 다형성 형태로 변형되며, 독특한 결정 구조에 따라 작동 여부가 결정됩니다.

알루미나는 일부 공정에서 연마제, 필터 및 촉매 지지체부터 세라믹의 내화물, 절연체 및 첨가제 역할에 이르기까지 다양한 용도로 사용됩니다. 또한, 첨가제로서 강도와 투과성을 향상시키기 위해 점토에 알루미나를 혼합하는 경우가 많으며, 지르코니아 입자 또는 탄화규소 수염과 혼합하면 인성이 향상됩니다.

알루미나는 연마제나 분산제로서 치약과 치과용 시멘트부터 식품에 이르기까지 다양한 소비재에 사용되며 혈액 투석과 같은 의료 시술에도 사용됩니다. 다른 미세먼지나 분말 형태의 물질과 마찬가지로 이 물질을 흡입하면 호흡기에 잠재적인 해를 끼칠 수 있습니다.

물리적 속성

알루미나(CaO3)는 우수한 물리적 특성을 지닌 단단하고 불활성인 소재입니다. 여기에는 압력과 무게에 따른 응력, 변형률, 인장 강도가 포함됩니다. 알루미나는 매우 높은 압축 강도를 자랑하면서도 녹는점이 낮아 용도에 따라 다양한 모양으로 성형할 수 있습니다. 또한 알루미나는 전기를 전도하지 않으며 내열성이 뛰어나 용광로 단열재나 점화 플러그 코팅에 적합합니다.

알루미나는 커런덤 또는 보크사이트 형태로 자연적으로 발견되며, 수산화 알루미늄 광물인 지브사이트, 디아스포어, 보마이트 및 티타니아를 추출하는 바이엘 공정을 사용하여 추가 정제를 통해 추출할 수 있습니다. 보크사이트는 사포의 연마재, 전기 절연체, 내화물 세라믹 촉매 페인트 안료의 촉매 지지 재료로 산업적으로 사용되는 순수 알루미나의 주요 공급원이며, 보석 품질의 코런덤 사파이어와 루비는 종종 성분 내에 존재하는 미량의 철과 티타늄을 함유하여 독특한 색상을 부여합니다.

구성 원자 간의 이온 결합이 강한 알파상 알루미나는 각 알루미늄 원자가 팔면체 틈새의 2/3를 채우고 1/3은 산소 이온으로 채워진 불규칙한 삼각형 브라베 격자 구조를 가지고 있어 가장 안정적인 형태입니다. 다른 결정 형태도 존재하지만 모두 고온에서 알파 상으로 되돌아가며 순도 90%의 밀도로 우수한 기계적 특성을 지닌 안정적인 알루미나 세라믹으로 되돌아갑니다.

알루미나 세라믹은 물, 산, 염기에 의한 부식에 매우 강하고 대부분의 화학물질과 용매에 의한 마모에 대한 내구성도 뛰어납니다. 내화성은 대부분의 산화물 세라믹을 능가하며, 실제로 모든 세라믹 중에서 가장 높은 강도와 강성, 최고의 유전체 특성을 자랑하며 유황 대기의 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 열 충격에도 영향을 받지 않습니다.

용도

알루미나(Al2O3)는 기술 세라믹의 산화물 그룹에 속하는 고급 내화 소재입니다. 기계적, 열적, 전기적, 화학적 특성이 강할 뿐만 아니라 녹는점이 매우 높아 내구성이 뛰어납니다. 알루미나의 커런덤 결정 형태는 크롬이나 철과 같은 광물 성분에서 색을 내는 루비, 사파이어, 에메랄드와 같은 보석의 기초를 형성하며, 알루미나는 경도 8등급으로 우수한 연마 재료로도 사용됩니다.

결합 알루미나로 만든 엔지니어링 세라믹은 표준 세라믹에 비해 우수한 내마모성, 높은 온도 안정성 및 열전도율이 요구되는 혹독한 용도에 자주 사용됩니다. 또한, 엔지니어링 세라믹은 장석이나 실리카 같은 천연 광물보다 화학 물질과 마모에 대한 저항력이 뛰어나 천연 세라믹보다 내화학성과 내마모성이 뛰어납니다.

30-55% Al2O3를 함유한 보크사이트는 알루미나의 주요 공급원입니다. 땅에서 채굴하여 가성소다에 녹인 후 여과하여 불순물을 제거하는 바이엘 공정을 통해 처리하면 알루미나 수화물이 생성되며, 이를 더 가공하여 무수 알루미늄 산화물을 형성할 수 있습니다.

무수 알루미나는 내화물에 사용하기 위해 거친 입자 크기와 미세 입자 크기로 분쇄할 수 있으며, 미세 입자 크기는 큰 입자 사이의 빈 공간을 채워 밀도를 개선하고 다공성을 감소시킵니다. 알루미나는 지르코니아 광물 원료와 결합하여 절삭 공구 복합재를 만들 수도 있으며, 마그네시아를 혼합하면 나트륨 증기 가로등에 사용되는 반투명 알루미나를 만들 수 있습니다.

알루미나는 시벡 효과를 통해 극한의 온도를 측정하는 데 사용되는 열전대에서도 발견할 수 있습니다. 열전대는 두 개의 금속 와이어가 서로 결합되어 극한의 온도에 노출된 상태에서 한 와이어는 알루미나 피복으로 보호되어 열전대 신호 판독을 방해하는 전위가 발생하는 것을 방지합니다. 알루미나의 다른 응용 분야로는 내화물 및 연마제 제조와 연마 공정, 안료 안료를 코팅하는 데 사용되는 제올라이트 및 티타늄 코팅 제조 등이 있습니다.

안전

알루미나는 연마재와 세라믹부터 연마 컴파운드, 연마 공구, 연마 컴파운드 및 연마 제품, 연마 기계, 연마 컴파운드 및 내화물에 이르기까지 다양한 용도로 사용됩니다. 또한 알루미나는 금속 기판의 코팅제로서 내식성 금속 코팅뿐만 아니라 단전자 트랜지스터 및 초전도 양자 간섭 소자와 같은 전자 장치에서 사파이어 기판 위에 실리콘이 포함된 사파이어 기판 위에 사용되는 실리콘 층 사이의 절연 층으로서 단전자 트랜지스터용 실리콘과 사파이어 기판 위에 조립된 전자 부품을 사용하는 전자 장치에서 절연체 역할을 하면서 내식성을 높이는 데 필수적인 부분을 담당합니다.

알루미나를 생산하기 위해 분쇄 및 세척된 보크사이트를 가성소다와 결합하여 슬러리를 만든 다음 약 530℃까지 가열하여 수산화 알루미늄 용액을 만든 다음 침전조 탱크로 펌핑하여 알루미늄 산화물의 고체 결정을 성장시키는 반응을 시작하고 두께가 적절한 수준에 도달하면 결국 용액에서 제거합니다.

알루미나를 취급하는 작업자는 부적절한 취급으로 인한 사고나 부상을 방지하기 위해 안경과 장갑을 포함한 적절한 개인 보호 장비를 사용해야 합니다. 또한 세안대 및 안전 샤워실과 같은 비상 시설의 위치와 유출 또는 화재 발생 시 대처 절차를 숙지해야 합니다.

알루미나 작업자는 깨끗하고 건조한 작업 환경을 유지해야 하며 폐 자극 및 기관지염을 비롯한 기타 건강 문제를 일으킬 수 있는 먼지 입자를 흡입하지 않도록 주의해야 합니다. 알루미나 흡입은 코와 목을 통해 유입되어 시간이 지나면서 만성 산업 기관지염과 폐섬유화를 일으킬 수 있으므로 특히 위험합니다.

알루미나에 공기 중에 노출되면 피부 자극과 피부염을 일으킬 수 있습니다. 따라서 노출된 사람은 취급 후 즉시 손을 씻어야 하며, 이 물질을 다루는 작업자는 입자를 흡입하지 않도록 마스크를 착용해야 안전합니다.

활성 알루미나는 습기가 없는 밀폐된 용기에 보관해야 하며, 선풍기나 환기구와 같은 공기 공급원으로부터 멀리 떨어진 곳, 산이나 알칼리와 같은 유사한 성질의 화학 물질을 사용하는 작업자가 자주 이용하는 장소로부터 멀리 떨어진 곳에 보관해야 하며, 이러한 물질을 흡수하여 위험한 가스를 생성할 수 있으므로 근처에 보관하지 않아야 합니다.