Óxido de alumínio Alumina

O óxido de alumínio (alumina) forma o material principal de muitas cerâmicas industriais. Ele tem propriedades duras e frágeis, com alto ponto de fusão, baixa condutividade elétrica e propriedades excepcionais de estabilidade térmica.

O corindo é composto principalmente de formas cristalinas romboédricas estáveis de alumina (a-Al2O3), que tem uma forma cristalina estável chamada corindo-alumina, com traços de cromo que proporcionam sua tonalidade vermelha característica, enquanto o ferro e o titânio contribuem com tonalidades de safira azul para variedades de safira azul de qualidade de gema, como os rubis.

Metais

O óxido de alumínio alumina é um material integral na produção de metais e usado para produzir ligas metálicas de alumínio. Devido ao seu alto ponto de fusão e às excelentes propriedades de resistência térmica, ela é usada com frequência em fornos, cerâmicas e revestimentos de fornos. O óxido de alumínio alumina também desempenha um papel essencial na produção de armaduras civis e militares devido à sua resistência, leveza e propriedades balísticas.

O óxido de alumínio (alumina) é produzido por meio do refino do minério de bauxita, em uma refinaria de alumina. Esse processo geralmente ocorre em grandes edifícios retangulares com cerca de um quilômetro de extensão que contêm centenas de células de redução conectadas à energia por meio de grandes cabos; quando combinadas, essas células produzem corindo ou óxido de alumínio como produto final.

O coríndon é a forma mais difundida de óxido de alumínio e fica atrás apenas do diamante em termos de dureza. As formas de corindo com qualidade de gema incluem rubis e safiras, que devem suas cores ricas a traços de impurezas, como átomos de cromo, ferro e titânio. O corindo é o principal ingrediente das ferramentas de corte, bem como de vários abrasivos usados em suas superfícies; também existem outras aplicações para o corindo.

As refinarias empregam óxido de alumínio e alumina como base para refratários industriais usados em processos termoquímicos e termomecânicos complexos, como a reforma autotérmica para conversão de hidrocarbonetos em gás de síntese (combustível de síntese). As cerâmicas de alumina de alta pureza proporcionam a inércia química superior necessária para o desempenho bem-sucedido dessas aplicações.

A alumina é frequentemente empregada como catalisador em refinarias para facilitar as reações que ocorrem ali, inclusive aquelas relacionadas à produção de enxofre elementar por meio do processo Claus ou para a transformação de álcoois em alcenos.

A alumina é frequentemente adicionada a produtos de cimento e concreto para aumentar sua resistência à tração, durabilidade e resistência à corrosão, bem como sua resistência a fatores ambientais. A alumina também pode ser adicionada a adesivos e selantes para aumentar a força de adesão, a resiliência e a resistência a produtos químicos; além disso, é amplamente utilizada na fabricação de implantes dentários e dispositivos protéticos.

Corindo

O óxido de alumínio (também conhecido por sua fórmula química Al2O3) é um composto de uso geral com inúmeras aplicações. Ele serve como matéria-prima fundamental na produção de alumínio metálico e de cerâmicas industriais; além disso, também pode ocorrer naturalmente em gemas preciosas, como rubis e safiras.

O coríndon é um óxido de alumínio com uma intrincada estrutura hexagonal compactada e abundantes íons de oxigênio, dois terços dos quais preenchem os interstícios octaédricos disponíveis, enquanto o espaço restante é preenchido por íons Al3+ para ligação com outros átomos, formando uma estrutura neutra sem cátions de balanceamento de carga necessários para sua estabilização.

O coríndon natural pode ser encontrado em rochas ígneas, metamórficas e sedimentares. Sua principal fonte é a bauxita, que produz pós de alumina de alta pureza (>99,9% Al2O3); o coríndon pode ser extraído desse material de origem por meio do processo Bayer; existem grandes depósitos na Austrália, Brasil, Índia e Mianmar (Birmânia).

O coríndon puro também é amplamente utilizado como material abrasivo em ambientes industriais e fora deles, principalmente como parte dos processos de fabricação de alumina de alta pureza. Devido à sua superfície dura e durável, o corindo puro geralmente incorpora pequenas quantidades de carbono, dióxido de silício e óxido de manganês para aumentar a resistência ao desgaste.

O corindo também pode ser utilizado como catalisador. A absorção de água e de outras moléculas polares permite que ele seja usado na cromatografia de adsorção; além disso, suas propriedades catalíticas permitem que ele remova o enxofre do sulfeto de hidrogênio, desidrate álcoois e isomerize olefinas.

As estruturas cristalinas do corindo podem variar consideravelmente devido às impurezas presentes em sua composição, incluindo substituintes elementares que contribuem com cores diferentes. Os rubis e as safiras devem suas cores a traços de íons Fe2+ e cromo encontrados neles, respectivamente.

O corindo é um material extremamente resistente que pode ser fabricado em vários formatos e tamanhos, dependendo de sua aplicação. Usinado para produtos abrasivos, bem como para aplicações que exigem resistência a altas temperaturas e boas propriedades de isolamento elétrico. Por meio de técnicas de colagem e conformação, ele também pode produzir material de alumina de granulação fina com propriedades superiores de resistência ao desgaste, que possui excelentes características de resistência ao desgaste.

Retardadores de chama

O óxido de alumínio pode ser encontrado em diversas aplicações como retardante de chamas e também é frequentemente empregado como isolante em placas de circuito impresso (PCBs) usadas em equipamentos eletrônicos. A capacidade do óxido de alumínio de bloquear os fluxos de corrente elétrica entre os componentes proporciona segurança e isolamento dos sistemas elétricos, enquanto suas propriedades isolantes reduzem os riscos de curto-circuito e de danos ao produto.

As propriedades retardantes de chama decorrem de sua capacidade de absorver e liberar calor lentamente, ajudando assim a evitar que os produtos se tornem inflamáveis. Seu uso como substituto de retardantes de chama orgânicos e halogenados está sendo gradualmente eliminado devido ao seu impacto ambiental negativo.

O tri-hidróxido de alumínio, mais comumente chamado de ATH, é um eficiente retardante de chamas à base de hidróxido de alumínio amplamente utilizado atualmente. Ele oferece uma alternativa eficaz aos produtos químicos halogenados, que emitem fumaça tóxica quando são decompostos, além dos problemas ambientais que criam após a decomposição. Os compostos de hidróxidos metálicos não são tóxicos e se decompõem em água e óxidos inertes quando aquecidos; além disso, são mais ecológicos do que os compostos organo-bromados, como os éteres bifenílicos polibromados (PBDE). Esses compostos se tornaram a base dos produtos químicos retardadores de fogo nos últimos anos.

A alumina de óxido de alumínio passa por vários tratamentos durante sua produção para aprimorar seus recursos retardadores de chamas. Os silanos são aplicados à sua superfície para filtrar partículas grossas e garantir uma distribuição uniforme do tamanho das partículas; isso ajuda a melhorar a dispersão com vários materiais e pode auxiliar nos processos de dispersão. Por fim, o tratamento de choque térmico aumenta ainda mais os recursos de retardamento de chamas.

Além das propriedades retardantes de chamas, o ATH apresenta excelente estabilidade oxidativa que pode prolongar a vida útil dos polímeros e de outros produtos que entram em contato com ele. Além disso, sua resistência à migração em condições de envelhecimento por calor ou umidade moderados e sua alta área de superfície ajudam a melhorar as propriedades mecânicas quando misturadas aos polímeros.

Plásticos

A alumina é um material inerte usado na fabricação de vidro ou no revestimento de metais para isolá-los do calor, além de ser derretida e moldada em formas. O óxido de alumínio também pode servir como isolante térmico em fornos e velas de ignição, com seu alto ponto de fusão, baixa gravidade específica e propriedades refratárias que permitem a produção de cerâmica.

Dura e bio-inerte, a cerâmica é o material preferido para rolamentos em próteses de quadril, implantes dentários e reforços de tecidos. Além disso, a cerâmica é encontrada em dispositivos médicos, como joelhos artificiais e stents, bem como em equipamentos de laboratório, como fornos de cadinhos e outras ferramentas.

O corindo é uma forma de alumina de óxido de alumínio encontrada em rubis e safiras de qualidade de gema com cores profundas, como os rubis e safiras do Brasil e do Sri Lanka. No entanto, suas cores não são provenientes do óxido de alumínio puro, mas contêm traços de impurezas, como ferro ou titânio, que dão às cores seus tons característicos. Devido à sua dureza, ele também pode ser transformado em abrasivos para ferramentas de corte.

Assim que a alumina se dissolve na água, formam-se grupos hidroxila que interagem com as proteínas, aumentando sua molhabilidade em comparação com várias ligas metálicas e tornando a alumina uma candidata ideal como material de revestimento protetor contra a corrosão. A alumina também é usada com frequência como mistura de argila em fornos para produzir esmaltes duros para uso como decoração de cerâmica e tratamentos de anodização em componentes de alumínio.

O óxido de alumínio é usado na produção de abrasivos, cerâmicas e alguns plásticos. Além disso, ele pode ser derretido e moldado para ser usado como isolamento de fornos, peças fundidas de metal ou revestimentos para termopares (instrumentos de medição de temperatura). Esses instrumentos funcionam por meio do efeito Seebeck: dois fios metálicos de temperaturas diferentes são unidos em uma extremidade com juntas soldadas antes de suas outras extremidades serem presas a um pedaço de cerâmica ou refratário que evita a perda de calor do metal mais frio na extremidade mais quente, criando assim uma diferença de potencial elétrico que pode ser medida eletronicamente por meio de um dispositivo eletrônico.