Oxid hlinitý Hliník

Oxid hlinitý (Alumina) tvorí základný materiál mnohých priemyselných keramických výrobkov. Má tvrdé, krehké vlastnosti s vysokým bodom topenia, nízkou elektrickou vodivosťou a výnimočnou tepelnou stabilitou.

Korund sa skladá predovšetkým zo stabilných romboedrických kryštálových foriem oxidu hlinitého (a-Al2O3), ktorý má stabilnú kryštalickú formu nazývanú korund-hliník, so stopovým množstvom chrómu, ktorý mu dodáva charakteristický červený odtieň, zatiaľ čo železo a titán prispievajú k modrému zafírovému odtieňu modrých zafírov drahokamovej kvality, ako sú rubíny.

Kovy

Oxid hlinitý je neoddeliteľným materiálom pri výrobe kovov a používa sa na výrobu kovových zliatin hliníka. Vzhľadom na jeho vysoký bod tavenia a vynikajúce tepelne odolné vlastnosti sa často používa v peciach, keramike a výmurovkách pecí. Oxid hlinitý hrá dôležitú úlohu aj pri výrobe civilných a vojenských pancierov vďaka svojej pevnosti, ľahkým vlastnostiam a balistickým vlastnostiam.

Oxid hlinitý (oxid hlinitý) sa vyrába rafináciou bauxitovej rudy v rafinérii oxidu hlinitého. Tento proces sa zvyčajne uskutočňuje vo veľkých obdĺžnikových budovách dlhých približne jeden kilometer, ktoré obsahujú stovky redukčných buniek napojených na elektrickú energiu prostredníctvom veľkých káblov; keď sa tieto bunky spoja, vznikne korund alebo oxid hlinitý ako konečný produkt.

Korund je najrozšírenejšou formou oxidu hlinitého a z hľadiska tvrdosti je druhý po diamante. K drahokamovým formám korundu patria rubíny a zafíry, ktoré za svoje sýte farby vďačia stopovým prímesiam, ako sú atómy chrómu, železa a titánu. Korund slúži ako hlavná zložka rezných nástrojov, ako aj mnohých brúsnych materiálov, ktoré sa používajú na jeho povrch; existujú aj ďalšie spôsoby použitia korundu.

Rafinérie používajú oxid hlinitý ako základ pre priemyselné žiaruvzdorné materiály používané v zložitých termochemických a termomechanických procesoch, ako je autotermický reforming na premenu uhľovodíkov na syntézny plyn (syntézne palivo). Keramika s vysokou čistotou oxidu hlinitého poskytuje vynikajúcu chemickú inertnosť potrebnú na úspešné vykonávanie takýchto aplikácií.

Oxid hlinitý sa často používa ako katalyzátor v rafinériách na uľahčenie reakcií, ktoré tam prebiehajú, vrátane reakcií súvisiacich s výrobou elementárnej síry Clausovým procesom alebo s premenou alkoholov na alkény.

Hliník sa často pridáva do cementu a betónových výrobkov, aby sa zvýšila ich pevnosť v ťahu, trvanlivosť a odolnosť proti korózii, ako aj ich odolnosť voči environmentálnym faktorom. Hliník sa môže pridávať aj do lepidiel a tmelov s cieľom zvýšiť pevnosť spojov, pružnosť a odolnosť voči chemikáliám; okrem toho sa široko používa pri výrobe zubných implantátov a protetických pomôcok.

Korund

Oxid hlinitý (známy aj pod chemickým vzorcom Al2O3) je univerzálna zlúčenina s mnohými aplikáciami. Slúži ako kľúčová surovina pri výrobe kovového hliníka, ako aj priemyselnej keramiky; okrem toho sa môže vyskytovať aj v prírode ako drahé kamene, napríklad rubíny a zafíry.

Korund je oxid hlinitý so zložitou hexagonálnou štruktúrou s tesným usporiadaním a s veľkým množstvom iónov kyslíka, z ktorých dve tretiny vypĺňajú dostupné oktaedrické medzery, zatiaľ čo zvyšný priestor vypĺňajú ióny Al3+, ktoré sa viažu s inými atómami a vytvárajú neutrálnu štruktúru bez katiónov vyrovnávajúcich náboj potrebný na jej stabilizáciu.

Prírodný korund sa nachádza vo vyvretých, metamorfovaných a sedimentárnych horninách. Jeho primárnym zdrojom je bauxit, z ktorého sa získava vysoko čistý oxid hlinitý v prášku (>99,9% Al2O3); korund sa z tohto východiskového materiálu môže extrahovať Bayerovým procesom; hlavné ložiská sa nachádzajú v Austrálii, Brazílii Indii Mjanmarsku (Barme).

Čistý korund sa tiež široko používa ako abrazívny materiál v priemyselnom prostredí aj mimo neho, najmä ako súčasť výrobných procesov pre vysoko čistý oxid hlinitý. Vďaka svojmu tvrdému a odolnému povrchu čistý korund často obsahuje malé množstvo uhlíka, oxidu kremičitého a oxidu manganičitého na zvýšenie odolnosti proti opotrebovaniu.

Korund sa môže použiť aj ako katalyzátor. Absorbuje vodu a iné polárne molekuly, čo umožňuje jeho použitie v adsorpčnej chromatografii; okrem toho jeho katalytické vlastnosti umožňujú odstraňovať síru zo sírovodíka, dehydratovať alkoholy a izomerizovať olefíny.

Kryštálové štruktúry korundu sa môžu značne líšiť v dôsledku nečistôt prítomných v jeho zložení, vrátane substituentov prvkov, ktoré prispievajú k rôznym farbám. Rubíny a zafíry vďačia za svoje farby stopovým množstvám iónov Fe2+ a chrómu, ktoré sa v nich nachádzajú.

Korund je mimoriadne pružný materiál, ktorý sa dá vyrobiť do rôznych tvarov a veľkostí v závislosti od jeho použitia. Obrába sa na abrazívne výrobky, ako aj na aplikácie vyžadujúce vysokú teplotnú odolnosť a dobré elektroizolačné vlastnosti. Prostredníctvom techník spájania a tvarovania sa z neho dá vyrobiť aj jemnozrnný materiál z oxidu hlinitého s vynikajúcimi vlastnosťami odolnosti proti opotrebovaniu, ktorý má vynikajúce vlastnosti odolnosti proti opotrebovaniu.

Spomaľovače horenia

Oxid hlinitý možno nájsť v mnohých aplikáciách ako spomaľovač horenia a často sa používa aj ako izolátor na doskách s plošnými spojmi (PCB) používaných v elektronických zariadeniach. Schopnosť oxidu hlinitého blokovať toky elektrického prúdu medzi komponentmi zabezpečuje bezpečnosť a izoláciu elektrických systémov, pričom jeho izolačné vlastnosti znižujú riziko skratu a poškodenia výrobkov.

Nehorľavosť vyplýva z jej schopnosti pomaly absorbovať a uvoľňovať teplo, čím pomáha výrobkom vyhnúť sa vznieteniu. Jeho používanie ako náhrady organických a halogénovaných spomaľovačov horenia sa postupne ukončuje z dôvodu ich negatívneho vplyvu na životné prostredie.

Trihydroxid hlinitý, častejšie označovaný ako ATH, je účinný hydroxid hlinitý, ktorý sa dnes bežne používa ako spomaľovač horenia. Ponúka účinnú alternatívu k halogénovaným chemikáliám, ktoré pri rozklade uvoľňujú toxické výpary, ako aj environmentálne problémy, ktoré vznikajú pri ich rozklade. Zlúčeniny hydroxidov kovov nie sú toxické a pri zahrievaní sa rozkladajú na vodu a inertné oxidy; okrem toho sú ekologickejšie ako organické zlúčeniny brómu, ako sú polybrómované bifenylétery (PBDE). Tie sa v posledných rokoch stali základom chemických látok na spomaľovanie horenia.

Oxid hlinitý prechádza počas výroby mnohými úpravami, aby sa zvýšili jeho nehorľavé vlastnosti. Na jeho povrch sa aplikujú silany, aby sa odstránili hrubé častice a zabezpečila sa rovnomerná distribúcia veľkosti častíc; to pomáha zlepšiť disperziu s rôznymi materiálmi a môže pomôcť pri disperzných procesoch. Nakoniec sa tepelným šokovým spracovaním ďalej zvyšujú schopnosti spomaľovania horenia.

Okrem vlastností spomaľovača horenia vykazuje ATH vynikajúcu oxidačnú stabilitu, ktorá môže predĺžiť životnosť polymérov a iných výrobkov, ktoré s ním prichádzajú do styku. Okrem toho jeho odolnosť voči migrácii v podmienkach starnutia za mierneho tepla alebo vlhkosti a vysoký povrch pomáhajú zlepšiť mechanické vlastnosti po primiešaní do polymérov.

Plasty

Oxid hlinitý je inertný materiál, ktorý sa používa na výrobu skla alebo na poťahovanie kovov s cieľom izolovať ich od tepla, ako aj na tavenie a odlievanie do tvarov. Oxid hlinitý môže slúžiť aj ako tepelný izolant v peciach a zapaľovacích sviečkach, pričom jeho vysoký bod topenia, nízka merná hmotnosť a žiaruvzdorné vlastnosti umožňujú výrobu keramiky.

Tvrdá a biologicky inertná keramika je materiálom voľby pre ložiská v náhradách bedrového kĺbu, zubných implantátoch a tkanivových výstuhách. Okrem toho sa keramika používa v zdravotníckych pomôckach, ako sú umelé kolená a stenty, ako aj v laboratórnom vybavení, napríklad v téglikoch a iných nástrojoch.

Korund je forma oxidu hlinitého, ktorá sa nachádza v rubínoch a zafíroch drahokamovej kvality so sýtymi farbami, ako sú rubíny a zafíry z Brazílie a Srí Lanky. Ich farby však nepochádzajú z čistého oxidu hlinitého, ale obsahujú stopové prímesi, ako je železo alebo titán, ktoré dodávajú ich farbám charakteristické odtiene. Vďaka svojej tvrdosti sa z neho dajú vytvoriť aj rezné brúsivá pre rezné nástroje.

Hneď ako sa oxid hlinitý rozpustí vo vode, vytvoria sa hydroxylové skupiny, ktoré interagujú s proteínmi a zvyšujú jeho zmáčavosť v porovnaní s rôznymi kovovými zliatinami a robia z oxidu hlinitého ideálneho kandidáta na náterový materiál na ochranu proti korózii. Hliník sa často používa aj ako prímes do hliny v peciach na výrobu tvrdých glazúr na použitie ako keramická dekorácia a na anodizačné úpravy hliníkových súčiastok.

Oxid hlinitý sa používa pri výrobe brúsnych materiálov, keramiky a niektorých plastov. Okrem toho sa môže taviť a formovať do tvaru, ktorý sa používa ako izolácia pecí alebo kovových odliatkov alebo plášťov termočlánkov (prístrojov na meranie teploty). Tieto prístroje fungujú na základe Seebeckovho javu: dva kovové drôty s rôznou teplotou sa na jednom konci spoja spájkovanými spojmi a potom sa ich druhé konce pripevnia ku kusu keramiky alebo žiaruvzdorného materiálu, ktorý zabraňuje úniku tepla z chladnejšieho kovu na horúcom konci, čím sa vytvorí rozdiel elektrických potenciálov, ktorý sa môže elektronicky merať pomocou elektronického zariadenia.