Czy aluminium jest pierwiastkiem?

Aluminium występuje naturalnie tylko jako część złożonych związków, a nie w stanie czystym. Podobnie jak większość metali, aluminium należy jednak do rodziny metali - na przykład twardego żelaza i elektroprzewodzącej miedzi.

Tlenek glinu (określany również jako tlenek glinu lub korund) jest wydobywany z rudy boksytu w procesie Bayer i wykorzystywany w wielu zastosowaniach, w tym w izolatorach świec zapłonowych i zaawansowanych technicznych produktach ceramicznych, takich jak zaawansowana ceramika techniczna.

Pochodzenie

Aluminium jest jednym z najobficiej występujących metali w skorupie ziemskiej, ale nigdy nie występuje w czystej postaci. Zamiast tego aluminium łączy się z innymi pierwiastkami, tworząc liczne związki, w tym siarczan glinowo-potasowy (KAl(SO4)2*12H2O) i tlenek glinu (Al2O3). Prawie 8,2% skorupy ziemskiej składa się z tych dwóch materiałów. Tlenek glinu pochodzi z wydobycia boksytu z regionów tropikalnych i subtropikalnych, podczas gdy krzemionka pochodzi ze złóż bazaltowych w tych samych regionach. Wydobywany w procesie Bayera, aluminium jest ekstrahowane z rudy przy użyciu sody kaustycznej pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia w połączeniu z wysokimi temperaturami w celu dysocjacji minerałów zawierających aluminium z rudy boksytu. Gdy ten płyn Bayera zostanie poddany dalszej obróbce w celu oddzielenia skrystalizowanego tlenku glinu i cząstek glinianu sodu, filtrowanie rozdzieli ten roztwór dalej na skrystalizowany tlenek glinu i osady glinianu sodu w celu oddzielenia przed ostateczną obróbką termiczną czystych produktów z tlenku glinu w celu uzyskania ostatecznej czystości.

Tlenek glinu to biały proszek o bezwonnej i krystalicznej strukturze. Dzięki wysokiej temperaturze topnienia i odporności termicznej, tlenek glinu jest doskonałym materiałem do zastosowań przemysłowych, takich jak piece i produkcja ciężkich wyrobów glinianych. Ponadto tlenek glinu jest doskonałym materiałem ściernym w zastosowaniach związanych z papierem ściernym, a także jest chemicznie obojętny, dzięki czemu nadaje się do izolacji pieców.

Ze względu na swoje właściwości amfoteryczne, tlenek glinu reaguje z kwasami w podobny sposób jak tlenki magnezu i sodu. Po zmieszaniu z gorącym rozcieńczonym kwasem solnym powstaje na przykład chlorek glinu. Składnik ten stanowi integralną część produkcji aluminium metalicznego w procesie elektrolizy z wykorzystaniem tlenku glinu jako materiału źródłowego.

Ze względu na niski koszt i wytrzymałość, tlenek glinu jest wykorzystywany w milionach produktów w różnych branżach i jest niezbędny w wielu aspektach życia gospodarczego. Branża budowlana w dużej mierze polega na jego lekkiej wytrzymałości; cegły i tworzywa sztuczne powszechnie wykorzystują go jako wypełniacz; szafiry i rubiny mogą być wytwarzane przy jego użyciu jako ekonomiczny zamiennik diamentów przemysłowych; substancja ta odgrywa również kluczową rolę w produkcji części lotniczych.

Właściwości

Tlenek glinu (Al2O3) to zaawansowana ceramika techniczna, która jest powszechnie znana ze swoich doskonałych właściwości mechanicznych i chemicznych. Jest to obojętny, bezwonny, biały materiał krystaliczny o twardości wyższej niż diament, a jego przewodność elektryczna i cieplna pozostaje stabilna w podwyższonych temperaturach, co czyni go wysoce pożądanym w wielu zastosowaniach.

Tlenek glinu jest niezwykle twardym i gęstym materiałem, którego gęstość zmienia się w zależności od temperatury. Można go formować w różne kształty i rozmiary, dzięki czemu jest idealnym materiałem do różnych zastosowań przemysłowych ze względu na swoje właściwości ogniotrwałe i dielektryczne.

W przeciwieństwie do wielu innych materiałów, tlenek glinu może wytrzymać temperatury sięgające czerwonego żaru bez degradacji strukturalnej. Rozcieńczone kwasy atakują go powoli, podczas gdy stężony kwas solny szybko go rozkłada. Ponadto jest doskonałym izolatorem i jest odporny na wstrząsy elektryczne, a także na ataki alkaliów.

Rubiny i szafiry wykorzystują ją jako materiał bazowy, nadając swój kolor dzięki śladowym ilościom innych pierwiastków, takich jak chrom czy tytan. Boksyt, podstawowa ruda aluminium, również zawiera krzemionkę jako główny składnik.

Cząsteczki tlenku cyrkonu lub wiskery z węglika krzemu mogą zwiększyć wytrzymałość tlenku glinu, dzięki czemu nadaje się on do przemysłowych narzędzi tnących. Zwykle nieprzezroczysty materiał można również uczynić półprzezroczystym przy użyciu niewielkich ilości magnezu; półprzezroczysty tlenek glinu jest często stosowany jako pojemnik na gaz w wysokociśnieniowych lampach ulicznych na parę sodową.

Tlenek glinu może być formowany przy użyciu różnych technik konsolidacji i spiekania, tworząc kształty zbliżone do siatki w szeregu czystości. Wunder Mold posiada ponad 24-letnie doświadczenie w branży i jest w stanie zaoferować wysokiej jakości formowane wtryskowo elementy z tlenku glinu dostosowane do wszelkich specyficznych wymagań. Ich technologia formowania siatkowego DATsint minimalizuje wady powierzchniowe, które mogłyby zagrozić wydajności materiału, jednocześnie wytwarzając gęste materiały ceramiczne o ściśle kontrolowanych mikrostrukturach zoptymalizowanych pod kątem wydajności.

Zastosowania

Tlenek glinu (Al2O3) to biały proszek, który przypomina granulowany cukier lub sól kuchenną, a w dotyku przypomina gruboziarnisty piasek. Produkcja tlenku glinu polega na rafinacji boksytu jako podstawowej rudy aluminium.

Tlenek glinu jest szeroko stosowany w produkcji aluminium, ale jego wszechstronność wykracza daleko poza ten cel. Specjalistyczny tlenek glinu charakteryzuje się wysoką gęstością, odpornością na korozję i zużycie, dzięki czemu nadaje się do środowisk przetwarzania w wysokich temperaturach, takich jak piece i piece, działając jako materiał ścierny w zastosowaniach produkcyjnych lub wykorzystywany do powlekania pancerzy w celu ochrony personelu wojskowego lub sprzętu przed zagrożeniami związanymi z pociskami karabinowymi.

Ruda boksytu jest wydobywana z tropikalnych i subtropikalnych regionów na całym świecie poprzez wydobycie wierzchniej warstwy gleby, gdzie zawiera szereg minerałów, w tym gibbsyt (Al(OH)3), boehmit (AlO(OH)3) i diasporę (AlO(OH)4). Zanim zostanie on przekształcony w tlenek glinu, musi najpierw zostać przetworzony w procesie znanym jako proces Bayera; nazwany na cześć niemieckiego chemika Friedricha Wohlera, który wynalazł go w 1809 roku. Po tym procesie tlenek glinu jest gotowy do użycia.

Tlenek glinu jest często stosowany jako izolator elektryczny, a jednocześnie zapewnia doskonałą przewodność cieplną i odporność na działanie substancji chemicznych. Tlenek glinu jest również szeroko stosowany jako materiał nośny katalizatorów i do produkcji ceramiki; dodatkowe zastosowania obejmują produkcję papieru, izolatory świec zapłonowych, wyroby laboratoryjne, takie jak tygle i wyroby laboratoryjne, a także izolatory świec zapłonowych, izolatory świec zapłonowych, ogniotrwałe okładziny pieców przemysłowych oraz jako adsorbent gazów i pary wodnej.

Inne niezbędne związki glinu obejmują siarczan glinu (Al2(SO4)3), stosowany do wybielania tkanin; oraz wodorotlenek glinu, Al(OH)3, półprodukt w produkcji innych związków glinu. W połączeniu z wodorem tworzy tetrohydroaluminiany, takie jak wodorek litowo-glinowy (LiAlH4), który służy jako skuteczny środek redukujący w syntezie organicznej.

Wdychanie pyłu tlenku glinu może prowadzić do podrażnienia dróg oddechowych u osób wrażliwych i jest klasyfikowane jako substancja drażniąca płuca zarówno przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem, jak i Amerykańską Konferencję Rządowych Higienistów Przemysłowych. Pył tlenku glinu jest nierozpuszczalny i szybko usuwa się z płuc metodami naturalnymi i mechanicznymi, choć nadal może dochodzić do jego długotrwałej sekwestracji.

Zastosowania

Aluminium i jego stopy stały się nieodzownym materiałem w budowie samolotów, materiałów budowlanych, dóbr konsumpcyjnych trwałego użytku (takich jak lodówki i klimatyzatory), przewodników elektrycznych, zakładów przetwórstwa chemicznego i spożywczego, a także w produkcji ceramiki korundowej, która oferuje wyjątkową wytrzymałość, trwałość, odporność termiczną i chemiczną oraz liczne zastosowania w różnych dziedzinach.

Tlenek glinu może być produkowany zgodnie ze specyfikacjami klienta w wielu formach i kształtach. Chociaż zazwyczaj produkowany jest w postaci proszku lub granulek, tlenek glinu może być również odlewany w większe części o skomplikowanych kształtach za pomocą spoinowania; w tym procesie tlenek glinu jest wlewany do form gipsowych przed schłodzeniem i utwardzeniem w niezwykle twardy, mocny, a jednocześnie lekki produkt ceramiczny.

Ze względu na wyjątkową odporność termiczną i chemiczną, tlenek glinu jest integralnym składnikiem w produkcji zarówno cywilnego, jak i wojskowego sprzętu ochronnego. Jest szeroko stosowany do produkcji pancerzy pojazdów, pancerzy ciała i kuloodpornych okien; podczas gdy mieszanki gumowe wykorzystują go jako wypełniacz wzmacniający w celu zwiększenia wytrzymałości, elastyczności i odporności na zużycie.

Tlenek glinu może być stosowany w wielu narzędziach przemysłowych i najnowocześniejszych komponentach, od tarcz ściernych i szczotek po dysze strumienia wody. Materiały ogniotrwałe wykonane z tlenku glinu służą również jako izolacja lub świece zapłonowe; materiał ten okazał się również skuteczny jako kluczowy składnik wodorku litowo-glinowego w zastosowaniach chemii organicznej jako środek redukujący.

Tlenek glinu może być wykorzystywany do produkcji kamieni szlachetnych, takich jak rubiny i szafiry, z kolorem nadawanym przez śladowe zanieczyszczenia, takie jak chrom w rubinach i tytan w szafirach. Tlenek glinu jest również powszechnie stosowany do produkcji implantów dentystycznych, które mogą wytrzymać duże obciążenia mechaniczne stawów; dodatkowo jest niezbędnym składnikiem materiałów budowlanych, takich jak beton i zaprawa, zwiększając wytrzymałość, trwałość i odporność na chemikalia; ponadto odgrywa istotną rolę w klejach i uszczelniaczach, poprawiając siłę wiązania przy jednoczesnym spełnieniu warunków środowiskowych.