Alumina / óxidos de alumínio

A alumina é o composto de oxigênio do elemento químico alumínio. No campo técnico, a alumina é referida como eletrocorundum (ELK).

alumina

Extração e apresentação

A partir da bauxite, o hidróxido de alumínio é obtido por digestão em solução de hidróxido de sódio (processo Bayer). Ao remover a água, por exemplo por cozedura, sinterização ou calcinação, é obtida alumina.

A preparação de alumina também pode ser feita por desidratação cuidadosa de gibbsita (hidrargilita) ou boemita.

O óxido de alumínio também é formado durante a combustão do pó de alumínio com perclorato de amônio em foguetes sólidos.

O alumínio de metal puro tem uma fina camada espontânea de óxido de alumínio (auto-passivação) após o armazenamento no ar, que protege contra a corrosão. Por meio de uma camada de óxido de alumínio aplicada eletroliticamente, as superfícies de alumínio dos objetos do dia-a-dia são dotadas de uma camada protetora extremamente dura (por exemplo, dureza de Mohs 9) e resistente à corrosão por anodização. Para a produção de capacitores eletrolíticos para usar esses graus de alumínio anodizado.

A produção global de alumina aumentou de 108 milhões de toneladas em 2014 para um valor estimado de 118 milhões de toneladas em 2015. Os três maiores produtores de alumina foram 2014 China (47,8 milhões de toneladas), Austrália (20,5 milhões de toneladas) e Brasil (10,6 milhões de toneladas). O USGS cotou preços médios de importação dos EUA para óxido de alumínio em 410 USD / tonelada em 2015, enquanto os preços de importação de bauxita no mesmo ano estavam em 28 USD / tonelada.

Como subproduto da produção de alumina, a lama vermelha, contendo soda cáustica corrosiva e metais pesados ​​tóxicos, é armazenada em todo o mundo em aterros abertos ou descarregados em rios.

Propriedades
modificações

As modificações mais importantes da alumina são:

o γ-Al2O3 cúbico (argila, material de partida para a produção de cerâmica e alumínio)
o α-Al2O3 romboédrico (trigonal) (conhecido como corindo mineral, safira ou - para dopagem de crómio - rubi, como abrasivo e cerâmica de alumina)
Da mesma forma, a β-alumina (β-Al2O3) é conhecida, isto é um erro histórico. É a combinação de Na2O e Al2O3 para Na2Al22O34 (Na2O · 11Al2O3), também conhecido pelo seu nome mineral Diaoyudaoit

Propriedades elétricas

O Al2O3 é um isolante muito bom e tem uma rigidez dielétrica muito alta de 35 kV / mm. A resistência específica em 20 ° C é 1012 Ω m, em 1000 ° C cai para 107 Ω · m. A permissividade relativa é 9-10 em 100 MHz, o fator de perda é cerca de 10-4.

Propriedades térmicas

Sob condições normais, a condutividade térmica é devida ao Phononenresonanz a uma comparativamente muito alta para o valor cerâmica de 35,6-39 W · m-1 · K-1 (corindo monocristalino: 40 W · m-1 · K-1, cerâmica densa com 96% Al2O3 ca. 25 W · m.K-1 1) que aumenta acentuadamente com a diminuição da temperatura e com o aumento da temperatura a 1000 ° C até cerca de 5 gotas W · m.K-1 1.

O coeficiente de expansão está no intervalo 6,5-8,9 · 10-6 K-1.

A temperatura de fusão é de 2072 ° C, portanto a temperatura de aplicação das cerâmicas de alumina de alta pureza deve estar abaixo de 1900 ° C.

Propriedades químicas

Al2O3 é um sal anfotérico, isto é, pode reagir como um ácido (em combinação com uma base) ou como uma base (em combinação com um ácido).

O γ-Al2O3 é um pó higroscópico, branco e solto que não é solúvel em água, mas em ácidos e bases fortes. Já a partir de 800 ° C, o γ-AL2O3 muda para o α-Al2O3, que geralmente é insolúvel em ácidos, como bases.

O γ-Al2O3 é um material poroso cuja estrutura superficial pode ser fortemente influenciada pelo processo de fabricação ou pela sua temperatura. Na cromatografia, é usado como uma fase estacionária.

O óxido de alumínio forma aluminatos com vários óxidos metálicos.

Propriedades mecânicas

As propriedades mecânicas das cerâmicas de alumina dependem da pureza e microestrutura da cerâmica produzida. Quanto mais pura for a variedade, melhores serão as propriedades, mas mais complexo será o processo de produção. Além das propriedades listadas na tabela abaixo, as cerâmicas de alumina também são caracterizadas por propriedades tribológicas muito boas e muito bom comportamento de atrito e desgaste:

Usar

Cerca de 70% da produção anual 120 mundial Foram utilizadas milhões de toneladas de óxido de alumínio 2016 na produção de alumínio metálico (processo Hall-Héroult).

Circuito híbrido em um substrato de cerâmica de alumina

Tubos de descarga de sódio de alta pressão com tubos de descarga (estas são as barras opacas no interior) feitas de cerâmica de alumina transparente

O α-Al2O3 tem uma dureza de Mohs de 9 para 9,5 e é processado, entre outras coisas, em pedras de rolamento de instrumentos de medição e relógios, bem como em abrasivos. A base para isso é muitas vezes o subproduto do Alundum que acumula aluminotermia.

aluminas calcinadas são utilizados na cerâmica (por ex. B. afundar, hotelware, vestuário à prova de bala) ou, no sentido mais lato, como um agente de polimento (por. exemplo, em produtos de limpeza de vidro cerâmico, produtos de cuidados de carro, calços de travões, pastas de dentes). Além disso, o α-Al2O3 sinterizado (corindo sinterizado) serve como material refratário em revestimentos de fornos ou equipamentos de laboratório.

Contaminado por pequenas quantidades de Cr2O3 ou TiO2, o coríndon forma as pedras preciosas rubi (pedras de relógio, pedras de desenho, laser de rubi) e safira.

Os cristais simples Al2O3 dopados com Ti2O3 formam o coração do laser Titan: safira.

O γ-Al2O3 serve como adsorvente e como suporte de catalisador, bem como um catalisador em si.

Em engenharia elétrica, a cerâmica de alumina é usada como um dielétrico devido ao seu baixo fator de perda dielétrica. O principal campo de aplicação é a realização de linhas de fita e capacitores em tecnologia de alta frequência. As placas cerâmicas de óxido de alumínio também servem como substrato para a tecnologia de filme espesso, tecnologia de filme fino e resistores de detecção de temperatura de platina (consulte PT100). A boa metalização da cerâmica também permite a soldagem direta de componentes eletrônicos, como resistores ou LEDs. A cerâmica também age como um dissipador de calor ao mesmo tempo. Esses sistemas eletrônicos de cerâmica são tão eficazes quanto os sistemas que contêm dissipadores de calor metálicos. Óxido de alumínio também é usado para a produção de corpos de segurança.

A alta rigidez dielétrica e a temperatura máxima de operação de até 1900 ° C fazem do óxido de alumínio o isolante ideal para as velas de ignição.

Cerâmicas de óxido de alumínio são usadas na construção de fábricas e máquinas, em particular para proteção contra desgaste e corrosão. Por exemplo, canais de transporte e calhas, moinhos de tambor e misturadores são revestidos com ladrilhos cerâmicos de alto desempenho para aumentar a vida útil dos sistemas. A resistência à corrosão das superfícies de vidro pode ser significativamente aumentada por uma camada de óxido de alumínio. Também na soldagem a plasma, os bicos de alumina são comprovados. Devido às boas propriedades tribológicas em componentes específicos, como rodas de vedação e regulagem, casquilhos e eixos de mancais, os guias de rosca na indústria têxtil e nas bandejas e bandejas de coxim têm sido comprovados em endopróteses. Também inovador é o uso de pinos cerâmicos na pista inrun de saltos de esqui.

A cerâmica de alta pureza, grande cristalina e portanto transparente de alumina é usada para produzir tubos queimadores de lâmpadas de descarga de gás de alta pressão (lâmpadas de vapor de sódio, lâmpadas de iodetos metálicos). Ele costumava ser usado como um material de janela transparente ultravioleta para EPROMs.

Os processos de sinterização mais recentes permitem o uso de alumina para a produção de vitrocerâmicas nanométricas extremamente fortes, para. B. Óculos de Pulso.

Cerâmicas Al2O3 também foram usadas recentemente em armaduras de veículos. Os azulejos cerâmicos são colados a um tecido de aramida ou Dyneema. Este tipo de blindagem atinge o dobro do efeito protetor do aço blindado com o mesmo peso básico. A cerâmica fragmenta o projétil e as fibras de aramida captam os fragmentos.

Al2O3 é comercializado como corindo, corindo semiprecioso e corindo normal conhecido como corindo (ELK). Em um forno elétrico, é feito em cerca de 2.000 ° C. O bolo fundido resultante é esmagado e peneirado de acordo com os tamanhos de grão especificados pela DIN. O corindo nobre é usado na arte como um abrasivo na fabricação de rodas abrasivas. Também é usado como um agente de jateamento e como um pó de polimento.

Outras aluminas

Para além do óxido de alumínio trivalente, são conhecidos dois outros óxidos de alumínio em estados de oxidação inferiores, óxido de alumínio (I) e óxido de alumínio (II). No entanto, estas são estáveis ​​apenas em altas temperaturas na fase gasosa

Preços de óxidos de alumínio

Preço para óxidos de alumínio -> preços para metais especiais