Óxido de alumínio Alumina

O óxido de alumínio (alumina) constitui o material de base de muitas cerâmicas industriais. Tem propriedades duras e quebradiças com um elevado ponto de fusão, baixa condutividade eléctrica e propriedades excepcionais de estabilidade térmica.

O corindo é constituído principalmente por formas cristalinas romboédricas estáveis de alumina (a-Al2O3), que tem uma forma cristalina estável chamada corindo-alumina, com vestígios de crómio que proporcionam a sua tonalidade vermelha caraterística, 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 utilizado para produzir ligas metálicas de alumínio. Devido ao seu elevado ponto de fusão e excelentes propriedades de resistência térmica, é frequentemente utilizada em fornos, cerâmicas e revestimentos de fornos. O óxido de alumínio alumina desempenha também 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 através da refinação do minério de bauxite, numa refinaria de alumina. Este processo ocorre normalmente em grandes edifícios rectangulares, com uma extensão estimada de um quilómetro, que contêm centenas de células de redução ligadas à energia através de grandes cabos; quando combinadas, produzem corindo ou óxido de alumínio como produto final.

O corindo é a forma mais difundida de óxido de alumínio e só perde para o diamante em termos de dureza. As formas de qualidade de gema do corindo incluem os rubis e as safiras, que devem as suas cores ricas a vestígios de impurezas como os átomos de crómio, ferro e titânio. O corindo é o principal ingrediente das ferramentas de corte, bem como de numerosos abrasivos utilizados nas suas superfícies; existem também outras aplicações para o corindo.

As refinarias utilizam óxido de alumínio-alumina como base para refractários industriais utilizados em processos termoquímicos e termomecânicos complexos, como a reforma autotérmica para a conversão de hidrocarbonetos em gás de síntese (combustível de síntese). As cerâmicas de alumina de elevada pureza proporcionam uma inércia química superior, necessária para o desempenho bem sucedido de tais aplicações.

A alumina é frequentemente utilizada como catalisador nas refinarias para facilitar as reacções que aí têm lugar, incluindo as relacionadas com a produção de enxofre elementar através do processo Claus ou para a transformação de álcoois em alcenos.

A alumina é frequentemente adicionada a produtos de cimento e betão para aumentar a sua resistência à tração, durabilidade e resistência à corrosão, bem como a sua resistência aos factores ambientais. A alumina também pode ser adicionada a adesivos e selantes para aumentar a força de ligação, a resiliência e a resistência contra produtos químicos; além disso, é amplamente utilizada no fabrico de implantes dentários e dispositivos protéticos.

Corindo

O óxido de alumínio (também conhecido pela sua fórmula química Al2O3) é um composto polivalente com inúmeras aplicações. É uma 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 corindo é um óxido de alumínio com uma estrutura hexagonal intrincada e iões de oxigénio abundantes; dois terços dos quais preenchem os interstícios octaédricos disponíveis, enquanto o espaço restante é preenchido por iões Al3+ que se ligam a outros átomos para formar uma estrutura neutra sem catiões de equilíbrio de carga necessários para a sua estabilização.

O corindo natural pode ser encontrado em rochas ígneas, metamórficas e sedimentares. A sua principal fonte é a bauxite, que produz pós de alumina de elevada pureza (>99,9% Al2O3); o corindo pode ser extraído deste material de origem através do processo Bayer; existem depósitos importantes na Austrália, Brasil, Índia e Myanmar (Birmânia).

O corindo puro é também amplamente utilizado como material abrasivo em ambientes industriais e não só, particularmente como parte dos processos de fabrico de alumina de alta pureza. Devido à sua superfície dura e duradoura, o corindo puro incorpora frequentemente pequenas quantidades de carbono, dióxido de silício e óxido de manganésio para aumentar a resistência ao desgaste.

O corindo também pode ser utilizado como catalisador. A absorção de água e de outras moléculas polares permite-lhe ser utilizado em cromatografia de adsorção; além disso, as suas propriedades catalíticas permitem-lhe remover o enxofre do sulfureto de hidrogénio, desidratar álcoois e isomerizar olefinas.

As estruturas cristalinas do corindo podem variar consideravelmente devido a impurezas presentes na sua composição, incluindo substituintes elementares que contribuem para cores diferentes. Os rubis e as safiras devem as suas cores a quantidades vestigiais de iões Fe2+ e crómio que se encontram no seu interior, respetivamente.

O corindo é um material extremamente resistente que pode ser fabricado em várias formas e tamanhos, consoante a sua aplicação. É maquinado para produtos abrasivos, bem como para aplicações que exigem resistência a altas temperaturas e boas propriedades de isolamento elétrico. Através de técnicas de ligação e conformação, também pode produzir material de alumina de grão fino com propriedades superiores de resistência ao desgaste que possui excelentes caraterísticas de resistência ao desgaste.

Retardadores de chama

O óxido de alumínio pode ser encontrado em numerosas aplicações como retardador de chama e é também frequentemente utilizado como isolante em placas de circuitos impressos (PCB) utilizadas em equipamento eletrónico. A capacidade do óxido de alumínio para bloquear os fluxos de corrente eléctrica entre os componentes proporciona segurança e isolamento dos sistemas eléctricos, enquanto as suas propriedades isolantes reduzem os riscos de curto-circuito e de danos nos produtos.

As propriedades retardadoras de chama resultam da sua capacidade de absorver e libertar calor lentamente, ajudando assim a evitar que os produtos se tornem inflamáveis. A sua utilização como substituto dos retardadores de chama orgânicos e halogenados está a ser gradualmente eliminada devido ao seu impacto ambiental negativo.

O tri-hidróxido de alumínio, mais vulgarmente designado por ATH, é um retardador de chama eficaz à base de hidróxido de alumínio, amplamente utilizado atualmente. Oferece uma alternativa eficaz aos produtos químicos halogenados que emitem fumos tóxicos quando se decompõem, bem como problemas ambientais que criam aquando da decomposição. Os compostos de hidróxidos metálicos não são tóxicos e decompõem-se em água e óxidos inertes quando aquecidos; além disso, são mais ecológicos do que os compostos organo-bromados, como os éteres bifenílicos polibromados (PBDE). Estes tornaram-se a base dos produtos químicos retardadores de fogo nos últimos anos.

A alumina de óxido de alumínio é submetida a vários tratamentos durante a sua produção para melhorar as suas capacidades retardadoras de chama. Os silanos são aplicados à sua superfície para filtrar as partículas grosseiras e assegurar uma distribuição uniforme do tamanho das partículas; isto ajuda a melhorar a dispersão com vários materiais e pode ajudar nos processos de dispersão. Finalmente, o tratamento de choque térmico aumenta ainda mais as capacidades de retardamento de chama.

Para além das propriedades retardadoras de chama, a alumina tri-hidratada apresenta uma excelente estabilidade oxidativa que pode prolongar a vida útil dos polímeros e de outros produtos que entram em contacto com ela. Além disso, a sua resistência à migração em condições de envelhecimento com calor ou humidade moderados e a sua elevada área de superfície ajudam a melhorar as propriedades mecânicas quando misturadas em polímeros.

Plásticos

A alumina é um material inerte utilizado no fabrico de vidro ou no revestimento de metais para os isolar do calor, bem como para ser fundido e moldado em formas. O óxido de alumínio pode também servir como isolante térmico em fornos e velas de ignição, com o seu elevado ponto de fusão, baixa gravidade específica e propriedades refractárias que permitem a produção de cerâmica.

Dura e bio-inerte, a cerâmica é o material de eleição para rolamentos em próteses da anca, implantes dentários e reforços de tecidos. Além disso, a cerâmica encontra-se em dispositivos médicos, como joelhos artificiais e stents, bem como em equipamento 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, as suas cores não provêm do óxido de alumínio puro, mas contêm vestígios de impurezas como o ferro ou o titânio, que conferem às suas cores as suas tonalidades caraterísticas. Devido à sua dureza, também pode ser transformado em abrasivos para ferramentas de corte.

Assim que a alumina se dissolve na água, formam-se grupos hidroxilo que interagem com as proteínas para aumentar a sua molhabilidade em comparação com várias ligas metálicas e fazem da alumina um candidato ideal como material de revestimento protetor da corrosão. A alumina também é frequentemente utilizada como mistura de argila em fornos para produzir esmaltes duros para utilização como decoração cerâmica e tratamentos de anodização em componentes de alumínio.

O óxido de alumínio é utilizado na produção de abrasivos, cerâmica e alguns plásticos. Além disso, pode ser derretido e moldado para ser utilizado como isolamento de fornos, peças metálicas fundidas ou bainhas para termopares (instrumentos de medição de temperatura). Estes instrumentos funcionam através do efeito Seebeck: dois fios metálicos de temperaturas diferentes são unidos numa extremidade com juntas soldadas antes de as suas outras extremidades serem ligadas a uma peça de cerâmica ou refractária que impede a perda de calor do metal mais frio para a extremidade mais quente, criando assim uma diferença de potencial elétrico que pode ser medida eletronicamente utilizando um dispositivo eletrónico.