FEECO 혁신 센터와 만족스러운 알루미나

FEECO 혁신 센터에서는 알루미나의 테스트 배치를 평가하여 특정 용도에 대한 적합성을 확인합니다. 적합성이 확인되면 해당 소재는 소성 후 세라믹 소재로 가공되어 응용 분야 사양을 충족합니다.

알루미나는 카올린 함량으로 인한 수축을 줄이고 유약 용융물을 안정화하여 매우 낮은 수준(5% 미만)에서 유약에 매트함을 더할 수 있습니다.

내마모성

시멘트질 재료의 내산성은 산성 매체의 종류와 농도, 평가에 사용되는 테스트 방법론에 따라 달라집니다.

최근 알루미나 기반 바인더의 유변학적 거동, 경화 특성 및 구조적 특성이 극적으로 발전했습니다. 이는 화학적 및 물리적 형성 과정에 대한 이해의 발전과 기존 페놀 콘크리트 바인더보다 환경 발자국이 적은 새로운 유형의 저탄소 활성제에 기인할 수 있습니다.

내산성은 AAB의 중요한 특성입니다. 그러나 내산성만으로 성능이 결정되는 것은 아니며, 사용되는 산의 종류와 농도, 골재의 표면 상태, 알루미나 자체 등 다른 요인들이 모두 성능에 영향을 미친다는 점을 기억해야 합니다.

보크사이트 광산과 정련소는 기생충, 전염병(말라리아, 결핵 등), 위험/독성 동물이 잠재적인 질병 위협이 되는 열대 기후에 위치한 경우가 많습니다. 이러한 장소의 작업장 안전 문제에는 소음, 진동, 인체공학적 외상, 피부나 눈에 가성소다가 튀는 것뿐만 아니라 호흡기, 피부과 및 심혈관 건강 문제를 평가하기 위한 소음 모니터링이 포함됩니다.

보크사이트 광석에는 미량의 우라늄(238U), 토륨(232Th), 칼륨(40K)이 포함되어 있으며, 이 모든 원소는 정제 과정에서 거의 전적으로 고체 잔류물(침전 전 바이엘 공정 물질, 진흙 잔류물, 모래 잔류물 및 알루미나)로 이동합니다. 서호주 핀자라 정유공장의 위치 및 개인 모니터링 결과, 이러한 잔류물 취급과 관련된 방사선량은 배경 방사선 노출 한도 이하로 유지되므로 이를 취급하는 직원에게 지나치게 위험한 노출 위험을 초래하지 않는 것으로 나타났습니다.

내산성

알루미나 산업은 제련을 위한 순수한 수산화알루미늄을 얻기 위해 화학 공정을 사용합니다. 보크사이트는 주원료로 사용되며 물리적 선광을 통해 제거할 수 있는 불순물을 포함하고 있지만, 항상 원하는 품질의 알루미나를 생산하는 것은 아니며 정제업체가 특성을 개선하기 위해 추가적인 화학 물질이 필요하며 최종 제품은 내화물 및 세라믹과 같은 산업 응용 분야에서 사용됩니다. 알루미나는 액체 침투는 물론 외부로부터의 가스 침투에 저항하는 비다공성 표면과 고밀도를 자랑하기 때문에 이 산업을 제조하는 주요 원료로 사용하기에 완벽한 후보입니다.

알루미나의 밀도는 존재하는 산소 이온에 의해 결정되는 다공성과 직접적인 관련이 있습니다. 산소 이온이 적은 알루미나는 밀도가 높습니다. 알루미나는 또한 수산화 이온과의 반응으로 인해 우수한 내산성을 나타내며, 이러한 특성으로 인해 발파 재료 및 내화 벽돌의 주성분으로 사용될 뿐만 아니라 의료용 세라믹을 만드는 데 필수적인 역할을 합니다.

알루미나의 내산성을 높이기 위해 다양한 산으로 처리하여 표면을 변화시킬 수 있습니다. 이러한 처리는 세라믹 입자의 형태와 화학적 구성을 모두 변경합니다. 최근 한 연구에서는 의료용 알루미나와 지르코니아 샘플을 세 가지 산 조합으로 에칭하여 주사 전자 현미경으로 외관을 관찰하고 EDS 매핑을 통해 화학적 구성에 대한 통찰력을 얻었습니다.

산성 에칭은 위험한 작업일 수 있으므로 작업자가 유해 화학물질에 노출되지 않도록 모든 예방 조치를 취해야 합니다. 이러한 조치에는 보호복과 고글 착용이 포함됩니다. 알루미나 정제소에서는 작업자의 소변 샘플에서 수은 수치가 ACGIH 직업적 노출 기준인 크레아티닌 20 mg/g보다 훨씬 낮기 때문에 일상적인 수은 검사를 실시하지 않습니다.

밀도

알루미나 세라믹 소재는 마모, 부식, 열, 침식에 대한 저항성이 뛰어나 극한의 서비스 환경에 매우 적합합니다. 또한 알루미나 기술 세라믹은 높은 유전체 값으로 변환되는 전기적 특성을 가진 우수한 단열재(DC 주파수를 GHz 주파수로 변환하는 데 사용)를 만듭니다. 또한 알루미나 세라믹은 자체 윤활 특성과 치수 안정성을 갖추고 있어 고도의 서비스 환경에서 탁월한 선택이 될 수 있습니다.

미세 입자 알루미나(Al2O3)는 성형성이 우수하여 사출 성형, 건식 프레스, 등방성 프레스, 열간 프레스, 슬립 주조 및 슬립 성형 응용 분야에 적합합니다. 금속화에 적합한 94%부터 고온 응용 분야에 적합한 99.8%까지 다양한 순도로 제공되므로 모든 종류의 제품을 만들 때 다용도로 사용할 수 있습니다.

지르코니아 강화 알루미나 화합물은 온도 저항성, 내마모성, 내마모성, 화학적 불활성 등 극한 환경에 매우 효과적인 세라믹 소재입니다. 펌프 라이너, 밸브 부품, 슬리브 피스톤 플러그 등의 제조 분야에 사용되는 알루미나 세라믹은 높은 파단 인성으로 인해 정밀 가공 공정에 탁월한 선택이 될 수 있습니다.

알루미나 잉곳 및 분말 형태는 기존의 그린 및 비스킷 가공 방법을 사용하여 가공할 수 있지만, 완전 치밀화에는 소결 공정이 필요하므로 정밀 가공을 위해 다이아몬드 공구가 필요한 상당한 수축을 초래합니다. 알루미나는 낮은 마찰 계수와 내구성으로 인해 연삭 및 절삭 작업에서 강철의 경제적인 대안으로 자주 사용되며, 운영 비용을 크게 낮춥니다.

알루미나는 물, 알코올, 산, 글리세린을 포함한 다양한 액체에 의해 담금질될 수 있으며, 후자는 끓는점과 분해점이 가장 높습니다. 순수 알루미나는 용해도가 낮기 때문에 강산과 알칼리에는 견딜 수 있지만 물에는 견딜 수 없어 화학적 부식에 대한 저항성도 높습니다.

내열성

고경도 알루미나는 제조 공정에서 중요한 특성으로, 강도가 높기 때문에 상대적으로 에너지 효율이 높습니다. 알루미나의 경도는 단단하게 밀집된 결정 구조 사이의 강한 결합으로 인해 발생하며, 이는 강도를 부여하는 동시에 파손에 저항합니다. 따라서 세계에서 가장 단단한 소재 중 하나로, 스테인리스 스틸보다 3배, 탄화규소보다 4배 더 단단합니다.

알루미늄 생산업체들은 오늘날 산업용 알루미나 환원 전지를 위한 불활성 음극을 개발하는 데 있어 가장 큰 도전 과제 중 하나에 직면해 있습니다. 처음에는 구리 음극이 적합한 대안으로 여겨졌지만, 전해질에 빠르게 용해되어 생산된 신선한 알루미늄을 손상시키고 빠르게 오염시켰기 때문에 탄소 음극만이 유일하게 실용적이고 실행 가능한 솔루션으로 남아 있습니다.

알루미늄 생산이 직면한 또 다른 과제는 에너지 절감입니다. 현재 알루미늄 산업은 생산에 필요한 에너지의 두 배에 달하는 13~11kWh/kg의 알루미늄을 소비하고 있습니다. 이는 대부분 석탄 화력 발전소가 이 에너지의 대부분을 공급하기 때문입니다. 에너지 사용량을 줄이면 환경 및 효율성 측면에서 긍정적인 효과를 가져와 알루미늄 생산 효율을 높일 수 있습니다.

알루미나는 양극 전지에서 생성되는 불화수소 가스를 포집하는 데 필수적인 역할을 합니다. 알루미나 분말은 이 가스를 흡수하는 동시에 미립자 사불화나트륨(NaAlF4) 입자와 같은 불소 응축물을 포집하여 제련 작업을 위해 생산 셀로 다시 돌아가기 전에 흄 처리 공장으로 되돌려 보냅니다. HF 가스 배출을 줄이면 알루미나 정제소와 광산 모두의 안전에 크게 기여할 수 있습니다.

경도

알루미나는 경도가 높고 강도가 뛰어나며 충격과 마모에 강해 산업용 제품 및 기계 생산에 이상적인 소재입니다. 또한 내열성은 석유화학 처리, 폐기물 소각, 시멘트 생산, 제철 및 제강과 같은 공정에 사용되는 내화물 산업에서 흔히 볼 수 있는 고온을 견디는 데 도움이 됩니다.

모스 경도 9의 알루미나는 경도 면에서 다이아몬드에 이어 두 번째로 높은 소재입니다. 강철 공의 마모는 물론 소형 무기 사격과 중형 구경 대포의 충격에도 견딜 수 있는 경도와 내구성 덕분에 보호 장갑 재료로도 적합합니다.

알루미나는 경도, 화학적 불활성, 오르토인산 및 불화수소산에 대한 내성 등 산성 공격에 대한 저항성으로 다른 소재와 차별화됩니다. 또한 전기 절연 특성과 순도가 최대 99%에 달해 전자 기판 및 절연체에 적합합니다.

ZTA(지르코니아 강화 알루미나)는 이 소재의 마모 특성을 최적화하기 위해 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)를 알루미나 매트릭스에 혼합하여 만든 합금입니다. 굴곡 강도, 파단 인성, 내마모성 및 내노화성을 증가시킴으로써 YSZ는 시간이 지남에 따라 ZTA가 노화되는 경향을 줄여줍니다.

ZTA 세라믹의 내마모성은 입자 구조 및 입자 분포와 직결되며, 최적의 성능을 위해서는 입자 크기가 고르게 분포된 조밀한 구조의 미세한 입자로 구성되어야 합니다. 굽힘 능력 또한 입자 구조에 크게 좌우되며, 템퍼는 개별 입자 간의 결합 강도를 결정하기 때문에 굽힘성을 최적화하는 데 필수적인 역할을 합니다.