Алюминий оксид алюминия – Активный оксид — алюминий — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Алюминия Оксид - «Энциклопедия»

АЛЮМИНИЯ ОКСИД (глинозём), Al2О3. Основные кристаллические модификации: ромбоэдрический α-Al2О3 (наиболее стабильная) и кубический γ -Al2О3 (выше 850°С переходит в α -Al2О3). Аморфный Al2О3 - алюмогель - получают обезвоживанием геля гидроксида алюминия Al(ОН)3. В природе α-Al2О3 бесцветный минерал корунд, а также окрашенные кристаллы - сапфиры, рубины (корунд с примесями оксидов других металлов). Плотность α-Al2О3 3990 кг/м3, tпл 2044°С, tкип 3530°С, твёрдость по Моосу 9, теплопроводность плотной керамики 28 Вт/(м•К), удельное электрическое сопротивление 1016-1018 Ом •м. Полученный при температуре выше 1200°С алюминия оксид негигроскопичен, нерастворим в воде, кислотах, щелочах, растворим в расплаве криолита; выше 1000°С с щелочами и карбонатами щелочных металлов образует алюминаты. Высокодисперсный γ-Αl2О3 и алюмогель гигроскопичны, проявляют амфотерные свойства, реагируют с кислотами и щелочами.

Алюминия оксид получают из бокситов (реже из нефелинов, алунитов и др.). По способу Байера бокситы выщелачивают при температуре 225-250°С с помощью NaOH, выделяют из раствора Al(ОН)

3, из которого при прокаливании получают алюминия оксид, содержащий 15-60% α-Al2О3. Высококремнистое сырьё перед выщелачиванием спекают с известью и содой. Алюминия оксид применяют в производстве алюминия, абразивов, огнеупоров, технической керамики, адсорбентов, катализаторов и др.; монокристаллы - в лазерной технике, часовой и ювелирной промышленности; поликристаллические волокна и нитевидные кристаллы - в качестве наполнителей композиционных материалов, теплоизоляции.

Лит.: Производство глинозема. М., 1978; Запольский А. К. Сернокислотная переработка высококремнистого алюминиевого сырья. К., 1981; Кайнарский И. С., Дегтярева Э.В., Орлова И. Г. Корундовые огнеупоры и керамика. 2-е изд. М., 1981.

А. В. Беляков.

knowledge.su

Оксид (сесквиоксид) алюминия

Физические свойства.

O=Al-O-Al=O

Глинозем, корунд, окрашенный - рубин (красный), сапфир (синий).

t°пл.=2050°С. Данное вещество существует в нескольких кристаллических модификациях (a - Al2O3, g - Al2O3).

Сесквиоксид алюминия представляет собой белую очень тугоплавкую и нерастворимую в воде массу. Природный Al2O3 (минерал корунд), а также получаемый искусственно и затем сильно прокаленный, отличается большой твёрдостью и нерастворимостью в кислотах.

Химические свойства.

В растворимое состояние сесквиоксид алюминия можно перевести сплавлением со щелочами или K2S2O7 по реакциям:Al2O3 + 2 NaOH = h3O + 2 NaAlO2Al2O3 + 3 K2S2O7 = Al2(SO4)3 + 3 K2SO4

Амфотерный оксид с преобладанием основных свойств; с водой не реагирует.

1) Реагирует с кислотами и растворами щелочей:

Как основной оксид:

Al2O3 + 6HCl --> 2AlCl3 + 3h3O

Как кислотный оксид:

Al2O3 + 2NaOH + 3h3O --> 2Na[Al(OH)4]

2) Сплавляется со щелочами или карбонатами щелочных металлов:

Al2O3 + Na2CO3 --> 2NaAlO2(алюминатнатрия) + CO2

Al2O3 + 2NaOH --> 2NaAlO2 + h3O

Получение.

Получают из бокситов, нефелинов, каолина, алунитов.

4Al + 3O2 --> 2Al2O3

2Al(OH)3 --> Al2O3 + 3h3O

Применение.

Обычно загрязнённый оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твёрдости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т. п. В мелко раздробленном виде он под названием наждака служит для очистки металлических поверхностей и изготовления наждачной бумаги. Для тех же целей часто пользуются оксидом алюминия, получаемым сплавлением боксита (техническое название - алунд).

Чистый сесквиоксид алюминия (т. пл. 2050, т. кип. 3500 °С) непосредственно используется в производстве зубных цементов. Так, порошок одного из видов высококачественного зубного цемента получается сплавлением при 700-800 °С и последующим измельчением тщательно приготовленной смеси следующего состава: 28,4 % Al2O3, 20,9-SiO2, 19,7-Na2SiF6, 19,0-CaSiF6, 3,9-CaCO3, 4,1-h4PO4, 4,0-h4AsO4. Жидкость для замешивания такого цемента представляет собой крепкий раствор Al(h3PO4)3.

Изделия из плавленного сесквиоксида алюминия имеют плотность 4,0 г/см3, обладают очень высокой механической прочностью и сохраняют её до 1800 °С. Исключительно велика и их химическая стойкость. Вместе с тем они хорошо проводят тепло и переносят температурные колебания. Напылением расплавленного сесквиоксида алюминия может быть создано эффективное защитное покрытие на металлах.

Сплавление равных по массе количеств Al2O3 и SiO2 с последующим выдуванием их расплава было получено стекловолокно ("файберфракс"), характеризующееся высокой термической устойчивостью и большой устойчивостью к химическим воздействиям. Оно не изменяет свои свойства до 1250 °С, плавится лишь выше 1600 °С и особенно пригодно для изготовления теплоизоляционных материалов. На основе корунда был сконструирован сверхпрочный искусственный камень - "микролит". Он состоит из очень мелких (порядка микронов) зёрен корунда с небольшой добавкой связывающего стеклообразного материала. Микролитовые резцы сохраняют свою чрезвычайную твёрдость до 1200 °С и допускают поэтому очень большую скорость металлообработки.

Прозрачные кристаллы корунда, красиво окрашенные незначительными примесями других веществ, известны в качестве драгоценных камней: красного рубина (окраска от примеси хрома), синего сапфира (следы Ti и Fe) и др. В настоящее время драгоценные камни на основе оксида алюминия (рубины, сапфиры и др.) делают искусственно путём сплавления и последующей кристаллизации Al2O3 в присутствии соответствующих примесей. Подобные искусственные камни по своим качествам лучше природных.

mirznanii.com

Алюминий и его оксид

Оксид алюминия для хроматографии, II степени активности (содержащий 3% Н20). Продажный препарат этой марки обычно достаточно чист, но вследствие большой его гигроскопичности может содержать избыточную воду. Его надо перед применением прокаливать 4 ч при 600 °С. Другие препараты могут быть сильно загрязненными. Их надо после измельчения до частиц размером 0,1 мм обрабатывать 6-8 ч в аппарате Сокслета тетрахлоридом углерода, а потом после испарения СС14 смочить дистиллированной водой, перемешать и прокаливать 4 ч при 600 °С.[ ...]

Оксид железа (III) быстро утрачивает свою активность и селективность, так как в процессе восстановления оксидов азота переходит в Ре304. Для повышения активности катализатора в его состав вводят оксиды других металлов, например, А1203 и Сг203, смесь оксида титана с оксидом алюминия, алюмосиликаты и силикагель, повышающие его стабильность и термостойкость.[ ...]

Сварка алюминия и его сплавов затруднена тем, что при нагреве детали на ее поверхности образуется тугоплавкая пленка оксида, которая препятствует сварке. Температура плавления алюминия 657 °С, а его оксида AI2O3 2050 °С. Для изготовления ряда деталей машин и оборудования широко используются сплавы на основе алюминия и кремния, так называемые силумины (сплав АЛ-4, АЛ-5, ПЛ-11 и др.). Сварку таких деталей ведут электродугой плавящимся электродом, в среде защитных газов и ацетиленокислородным пламенем. Перед заваркой трещину разделывают под углом 60-90° по всей ее длине и подогревают до температуры 200 -350 °С.[ ...]

Миграция и трансформация серы имеют большое значение в биогеохимии почв (рис. 1). Почвы с дефицитом серы обычно встречаются на территориях, удаленных от антропогенных источников серы. В развитых промышленных районах Северной Америки и Европы, особенно при использовании в качестве топлива сернистых углей, атмосферный привнос серы значителен в результате эмиссии диоксида 502. Быстрый переход его в серную кислоту Н2804 оказывается причиной кислотных выпадений. Однако повышенная кислотность атмосферных выпадений связана не только с эмиссией газообразных оксидов серы, но и с миграцией сульфатов — основной формы серы в почвенном растворе. Они, в свою очередь, оказывают влияние на круговорот металлов — элементов питания (Са, №, К), а также токсичного для растений алюминия.[ ...]

Активный оксид алюминия успешно используют как фильтрующий материал; его регенерируют сульфатом алюминия или каустической содой и серной кислотой. Обменная емкость активного оксида алюминия колеблется в зависимости от первоначального содержания фтора в необработанной воде и условий работы от 0,3 до 4,5 г иона Р- на 1 л объема загрузки.[ ...]

Колонка с оксидом алюминия представляет собой стеклянную трубку длиной 10 см и диаметром 0,7—1,0 см с оттянутым нижним концом до диаметра 0,1 см. В трубку помещают стеклянную вату слоем 0,5 см, затем 2—3 см слоя оксида алюминия (приблизительно 1 г) и снова стеклянную вату. В качестве колонки можно использовать обычную пипетку, градуированную на 10 см. Слоя оксида алюминия в 2—3 см достаточно для поглощения 50—100 мг полярных соединений. Оксид алюминия в колонке меняют после каждой пробы. Использованный оксид алюминия можно регенерировать промыванием его четыреххлористым углеродом или хлороформом, испарением растворителя и последующим прокаливанием при 300—400°С в течение 4 ч.[ ...]

Силикагель и оксид алюминия обычно используют при про-боотборе в дополнение к активному углю, если нужно сконцентрировать из воздуха примеси полярных соединений. Силикагель является полярным адсорбентом, так как его поверхность содержит гидроксильные группы. Пары воды очень сильно адсорбируются силикагелем, который удерживает атмосферную влагу иногда предпочтительнее всех других веществ. Это приводит к дезактивации сорбента и гароскоку анализируемых .соединений при фронтальном концентрировании. Сродство к влаге ограничивает использование силикагеля, хотя в сухом воздухе он может быть отличным сорбентом. При отборе про бы на силикагель могут возникнуть также трудности, связанные с извлечением легкогидролизующихся соединений.[ ...]

Отработанный оксид алюминия можно регенерировать. Его прокаливают при 600 °С, охлаждают, помещают в склянку с притертой пробкой, добавляют 4% дистиллированной воды, перемешивают и используют через сутки.[ ...]

Степень извлечения оксида алюминия в раствор в результате этого резко повышается до 90 %. С увеличением температуры обжига до 850 °С и особенно до 900 °С извлечение глинозема в раствор снижается, что объясняется образованием у-АЬОз и муллита, трудно растворимых в серной кислоте. Кремнезем в растворах h3SO4 растворяется незначительно, и его содержание в сульфатном растворе невелико (0,1—0,2 г/дм3).[ ...]

При использовании чистого оксида алюминия возникают трудности, связанные с дезактивацией катализатора вследствие сульфатации его поверхности и воздействия влаги, с увеличением влагосодержа-ния от 5 до 35% конверсия сероводорода снижается в 2-2,5 раза. Для предотвращения избыточного накопления сульфатов поверхность А1203 обрабатывают сероводородом, однако такая обработка не позволяет полностью устранить дезактивирующее влияние сульфатации. Для повышения устойчивости катализаторов к образованию сульфатов предлагается пропитывать А1203 оксидами металлов VI и VIII групп периодической системы [53,54]. Однако имеются данные о том, что при газофазном окислении сероводорода кислородом или воздухом на оксиде алюминия, пропитанном платиной, степень превращения сероводорода в элементную серу при 250-310°С не превышает 80% [21], а поверхность оксида алюминия, содержащего 2% палладия, в интервале температур 140-260°С отравляется сероводородом [55].[ ...]

При использовании чистого оксида алюминия возникают трудности, связанные с дезактивацией катализатора вследствие сульфатации его поверхности и воздействия влаги, с увеличением влагосодержа-ния от 5 до 35% конверсия сероводорода снижается в 2-2,5 раза. Для предотвращения избыточного накопления сульфатов поверхность А1203 обрабатывают сероводородом, однако такая обработка не позволяет полностью устранить дезактивирующее влияние сульфатации. Для повышения устойчивости катализаторов к образованию сульфатов предлагается пропитывать А1203 оксидами металлов VI и VIII групп периодической системы [53,54]. Однако имеются данные о том, что при газофазном окислении сероводорода кислородом или воздухом на оксиде алюминия, пропитанном платиной, степень превращения сероводорода в элементную серу при 250-310°С не превышает 80% [21], а поверхность оксида алюминия, содержащего 2% палладия, в интервале температур 140-260°С отравляется сероводородом [55].[ ...]

Стандартная схема производства алюминия включает получение из руд его безводного оксида AI2O3 (глинозема), электролиз глинозема, растворенного в расплавленном криолите №зА1Рб> с выдачей металлического алюминия и его последующим рафинированием различными способами в зависимости от требуемой степени чистоты.[ ...]

Как следует из термодинамического и кинетического анализа, протекание реакции взаимодействия серы с водяными парами ухудшает показатели процесса, и поэтому катализаторы, активные в реакции Клауса, мало эффективны для селективного окисления сероводорода. С увеличением времени контакта их каталитическая активность в направлении получения серы будет падать, так как в атом случае снижается не только степень превращения сербводородов в серу, но и его суммарная конверсия. Хотя такой вывод может показаться тривиальным, но он весьма важен, так как для прямого окисления сероводорода в серу многие авторы пытаются использовать катализаторы, традиционно применяемые в процессе Клауса (оксид алюминия, бокситы и т.д.). Вероятно, по этой причине степени конверсии сероводорода в элементную серу, полученные на таких катализатопах, сравнительно небольшие.[ ...]

Цеолит 13Х прочно удерживает альдегиды и спирты, но его применяют лишь для улавливания из воздуха альдегидов, которые хорошо извлекаются из такой ловушки ледяной водой (см. раздел 4.6). На оксиде алюминия хорошо удерживаются полярные спирты, а Карбопаки лучше всего использовать для извлечения из воздуха примесей высококипящих ДОС.[ ...]

Для фторид-иона характерно интенсивное его поглощение почвами и породами, а также значительное влияние на свойства и состав загрязненных почв. Уровень связывания Р- определяется многими факторами. В первую очередь сорбция фтора почвами зависит от характера материнской породы. Почвы на известняках сорбируют примерно в 2 раза больше фтора, чем почвы на базальтах, и в 3—4 раза больше, чем песчаные почвы. Интенсивная сорбция фтора имеет важное экологическое значение; это, в частности, снижает поступление фтора в почвенно-грунтовые воды при химическом загрязнении. Преимущественные механизмы связывания — взаимодействие фторид-иона с оксидами и гидроксидами алюминия и железа. При хемосорбции фторида на гидроксидах, вероятно, обменно выделяется в раствор гидроксид-ион и pH равновесного раствора повышается. Связывание фторид-иона гидроксидами железа зависит от концентрации Р-, от pH и строения минеральной фазы. Минимальное связывание наблюдается при pH > 7. В кислой среде связывание фторид-иона увеличивается в ряду гематит [ ...]

В осадках содержатся соединения кремния, алюминия, железа, оксида кальция, магния, калия, натрия, никеля, хрома и др. Химический состав осадков оказывает большое влияние на их водоотдачу. Соединения железа, алюминия, хрома, меди, а также кислоты, щелочи и некоторые другие вещества, содержащиеся в производственных сточных водах, способствуют интенсификации процесса обезвоживания осадков и снижают расход химических реагентов на их коагуляцию перед обезвоживанием. Масла, жиры, азотные соединения, волокнистые вещества, наоборот являются неблагоприятными компонентами. Окружая частицы осадка, они нарушают процессы уплотнения и коагуляции, а также увеличивают содержание органических веществ в осадке, что сказывается на ухудшении его водоотдачи.[ ...]

С целью механизации производства сульфата алюминия предлагалось усовершенствовать загрузку и дозирование гидроксида алюминия в реактор путем приготовления водной суспензии, а также осуществлять непрерывную кристаллизацию концентрированного раствора сульфата алюминия на водоохлаждаемых барабанах, конвейерной ленте или в грануляционных аппаратах кипящего слоя. Применение аппаратов периодического действия затрудняет организацию производства большой мощности, обусловливает жесткую связь между периодически работающими реакторами и кристаллизаторами непрерывного действия. К недостаткам описанной технологии следует также отнести невозможность получения продукта с повышенным содержанием оксида алюминия и неудовлетворительный товарный вид сульфата алюминия, что сопряжено с определенными затруднениями при его транспортировании и употреблении на водоочистных станциях.[ ...]

Для создания материалов с повышенной термо- и износоустойчивостью используют плазменное напыление и резку металлов: с помощью газовых горелок на изделие направляется низкотемпературная плазма (ионизированный газ). В этот момент выделяется аэрозоль обрабатываемых и напыляемых металлов: оксид алюминия (III), диоксид циркония, вольфрама и его соединений, меди, оксидов азота и озона. Выбрасываемые из сопла горелки газовые турбулентные потоки являются источником интенсивного шума и ультразвука. Процесс плазменного напыления и резки — источник электромагнитного поля и коротковолновой ультрафиолетовой радиации.[ ...]

Наиболее широкое применение в ТСХ нашли силикагель и оксид алюминия. Силикагель для ТСХ должен иметь крупнопористое строение, размер зерен 40—100 мкм (150—400 меш) и влагоемкость не менее 90—100%. Для отделения примесей силикагель кипятят с разбавленной хлороводородной кислотой (1:1), а затем промывают дистиллированной водой до отсутствия ионов хлора в промывных водах. После чего его сушат на воздухе, а затем — при 120°С в течение 48 ч.[ ...]

К пробе добавляют при помощи пипетки 10 см3 хлороформа и экстрагируют в течение 15 мин при встряхивании. Затем экстракт фильтруют через фильтр «красная лента», ополаскивают колбу 5 см3 хлороформа и промывают им почву на фильтре, объединяя фильтраты. Фильтрат помещают в стаканчик вместимостью 50 см3 и досуха выпаривают в токе воздуха. Остаток растворяют в 5 см3 гексана. Полученный раствор переносят в хроматографическую колонку с 2 г оксида алюминия. Колонку промывают 10 см3 гексана, предварительно ополоснув им стаканчик. Элюат собирают в мерный цилиндр, записывают его объем и измеряют концентрацию нефтепродуктов в режиме «Измерение».[ ...]

Для реагентной обработки обычно применяют коагулянты и флоку-лянты минерального и органического происхождения. Из минеральных коагулянтов чаще всего применяют соли железа, алюминия и известь. Применяют также сочетание коагулянтов, например хлорного железа с известью. Вместо кристаллического хлорного железа можно применять его раствор, являющийся отходом химических производств; вместо сульфата железа — сульфат оксида железа и хотя для обработки осадков требуются при прочих равных условиях большие дозы сульфата оксида железа, применение его целесообразно, поскольку продукт этот дешевый.[ ...]

Затем стекло вынимают, высушивают на воздухе под тягой и вырезают скальпелем окрашенные пятна. Окрашенные участки адсорбента, содержащие фенол и о-крезол, обрабатывают отдельно изопропанольной смесью порциями по 10 мл и отфильтровывают оксид алюминия через стеклянный фильтр № 4 или отделяют его центрифугированием. Оптическую плотность полученных растворов измеряют в кювете с толщиной слоя 20 мм при X == 540 нм. По калибровочным графикам находят содержание фенола и о-крезола.[ ...]

Профиль светлозёмов практически не дифференцирован по илу и валовому содержанию оксида алюминия, но резко дифференцирован по оксидам железа за счет обеднения подзолистого горизонта его силикатными и несиликатными формами. Обесцвеченность, как следствие выноса соединений железа свидетельствует о подзолистой природе осветленного горизонта. Кроме того, для него характерно сравнительно высокое содержание слабоокрашенного фульватного гумуса (2-4%). Реакция почв кислая по всему профилю.[ ...]

Высушенный экстракт подвергают колоночной хроматографии на оксиде алюминия. Для этого в стеклянную колонку насыпают сорбент в таком количестве, чтобы после уплотнения высота слоя равнялась приблизительно 30 мм. Снаряженную колонку промывают гексаном, промывку отбрасывают. После этого в колонку наливают высушенный экстракт. Когда прокапает весь экстракт, колонку промывают 2—3 см3 гексана, собирая его в тот же бюкс. Последний помещают на водяную баню с температурой не выше 40 С и гексан испаряют с помощью вентилятора. В «сухой» бюкс переливают 1,0—1,5 см3 четыреххлористого углерода, промывая стенки, и растворитель упаривают аналогично гексану. Затем бюкс помещают на 5 мин в сушильный шкаф с температурой 100—120 С. При такой технологии обеспечивается полное удаление гексана и этанола из анализата.[ ...]

Заполняют хроматографическую колонку на 1 см стеклянной ватой и вносят 3—б г оксида алюминия в зависимости от загрязненности исследуемой воды. Колонку увлажняют тетрахлоридом углерода, следя, чтобы она была смочена полностью, и затем небольшими порциями вносят 10 мл полученного экстракта нефтепродуктов. Промывают колонку 15 мл чистого тетрахлорида углерода, также небольшими порциями, собирая его в тот же сосуд, где находится фильтрат пробы. В процессе фильтрования экстракта и промывания колонки чистым тетрахлоридом углерода необходимо следить, чтобы поверхность колонки не оставалась непокрытой раствором. В результате всей операции полярные углеводороды сорбируются оксидом алюминия, а неполярные проходят в фильтрат. При этом основной экстракт нефтепродуктов разбавляется в 2,5 раза.[ ...]

Детальные эколого-гигиенические исследования по загрязнению почв и вод были выполнены на вышеотмеченном российском полигоне ПО (введен в эксплуатацию в 1980 г.). Его общая площадь составляет 6,6 га, он расположен в отработанных песчаных карьерах глубиной от 5 до 10 м и полностью загружен шлаками переработки вторичного сырья цветной металлургии, имеющими следующий состав, %: черные металлы — 4-6; хлориды натрия и калия, оксид алюминия — по 20-30; металлический алюминий — 5-10; оксид кремния — 10-25; оксиды железа — 1-5; оксиды меди — 0,3-2,5; оксид кальция — 0,5-1,5; висмут, свинец, олово — сотые и тысячные доли.[ ...]

Одновременно готовят хроматографическую пластинку. На гладкую, чисто вымытую и высушенную пластинку насыпают немного оксида алюминия и распределяют его по поверхности так, чтобы образовались полосы толщиной I мм. На подготовленную хроматографическую пластинку переносят концентрат, полученный после испарения растворителя из экстракта. Концентрат помещают на середину полосы незакрепленного слоя оксида алюминия на расстоянии 6-7 мм от нижнего края. На шесть полос каждой пластинки можно поместить концентраты из шести проб. При нанесении концентратов следует следить за тем, чтобы диаметр пятна не превышал 0,4 см. Поэтому концентрат наносят малыми порциями (по 0,005 мл) с помощью капилляра, выжидая каждый раз, пока не испарится растворитель. Не следует допускать, чтобы количество смолистых компонентов, нанесенных на одну полосу тонкого слоя оксида алюминия, превысило 0,1 мг, так как при перегрузке сорбента ухудшается разделение смеси. Хроматографическую пластинку с нанесенной на нее полосами пробой помещают под углом 20° в хроматографическую камеру, насыщенную парами подвижной жидкой фазы (смесь н-гексана, тетрахлорида углерода и уксусной кислоты в соотношении 70:30:2 по объему), налитой на дно камеры слоем 0,5 см.[ ...]

При желании получить еще более точные результаты анализа можно выделить и взвесить кислотные вещества (нафтеновые кислоты, фенолы и т.п.). Для этого гексановый раствор до его пропускания через оксид алюминия переносят в делительную воронку, фильтруя через очень маленький фильтр, если он получился мутным, и промывая фильтр гексаном. Раствор в делительной воронке обрабатывают 1 н. раствором гидрооксида натрия или калия, разделяют водный и гексановый слои и промывают гексановый слой водой до исчезновения щелочной Реакции, присоединяя промывные воды к водному раствору. Гексановый раствор пропускают через оксид алюминия и заканчивают определение нефтепродуктов, как описано выше, а водный раствор подкисляют, извлекают из него кислотные соединения диэтиловым эфиром, отгоняют эфир и взвешивают.[ ...]

Эффективным направлением использования осадков, особенно в случае очистки маломутных вод, когда содержание оксида алюминия в них может достигать 40 % и более (на сухую массу), является получение (регенерация) коагулянта. Регенерацию коагулянтов целесообразно осуществлять на станциях большой и средней мощности, где потребляются большие количества коагулянтов и образуются большие объемы осадков. Коагулянты можно регенерировать путем растворения продуктов гидролиза в кислотах или щелочах, аналогично получению сульфата алюминия из его гидроксида, а также экстракцией органическими реагентами.[ ...]

Катализаторы окисления сероводорода часто. содержат диоксид титана, применяемый как в качестве активной фазы, так и в качестве носителя. Чистые титаноксидные катализаторы не отличаются высокой механической прочностью. Поэтому обычно в состав таких катализаторов вносятся специальные добавки, способствующие повышению прочности катализаторов. Повышение прочности катализаторов достигается введением в их состав добавок ЗЮ2, А1203, глины. Для повышения прочности титаноксидных катализаторов активную массу наносят также на оксид алюминия [61] или синтетический фаянсовый носитель ФН [62]. Алюмотитановый оксидный катализатор с содержанием ТЮ2 5-15% мае. проявляет весьма высокую активность в окислении сероводорода. При 230°С и объемной скорости 3000 ч ’ на этом катализаторе достигается почти полная конверсия сероводорода при селективности его превращения в элементную серу 95%. Повышение селективности алюмо-титанового оксидного катализатора может быть достигнуто введением в его состав 1-3% оксида магния [63]. Титаноксидные катализаторы применяются также для окисления кислых газов, содержащих помимо сероводорода и другие сернистые соединения [59, 64, 65]. Основными недостатками титаноксидных катализаторов, затрудняющими широкое их использование, являются высокие требования к чистоте реагентов, применяемых для синтеза катализаторов, а также сложная технология их приготовления.[ ...]

Распределение гумуса по профилю имеет два четко выраженных максимума, связанных с верхним гумусовым горизонтом на глубине 15 см и с культурным слоем - глубина 70 см. Содержание Si02 мало меняется по профилю. Только на глубине около 190 см отмечено заметное уменьшение, связанное со сменой почвообразующей породы более тяжелого гранулометрического состава. Распределение оксида алюминия отражает его иллювиирование на ранних (доантропогенных) этапах текстурной дифференциации темно-серой лесной почвы. Толща до глубины 90 см. включая КС и гумусовый горизонт погребенной почвы, образуют элювиальный по отношению к содержанию АЬОз горизонт, а нижележащие подгоризонты -иллювиальный горизонт. В распределении СаО обнаруживаются два пика. Верхний приходится на КС и связан с большим количеством известковой обмазки. Нижний, с содержанием СаО 12 % - составляет иллювиальнокарбонатный горизонт темно-серой лесной почвы, сформированный на ранних-доголоценовых этапах развития. Сходная картина распределения отмечается для содержания Р2О5. Ярко выраженный максимум оксида фосфора связан со скифским культурным слоем, нижний с карбонатным горизонтом. Распределение оксида натрия имеет максимум, приходящийся на гумусовый горизонт погребенной почвы, вероятно, являющийся барьером для осаждения легкорастворимых солей, вымываемых из пахотного горизонта. Их происхождение, по-видимому, связано с удобрениями, вносимыми на сельскохозяйственные поля, расположенные выше по рельефу. Это подтверждается распределение SO3 по профилю почв: накопление его в гор.[ ...]

Факторами, определяющими характеристики процесса (активность, селективность), для каждого выбранного катализатора являются условия его реализации (температура, объемная скорость и т.д.). Первым этапом исследований являлось проведение серии экспериментов по изучению влияния перечисленных факторов на поведение катализатора при повышенном содержании сероводорода в исходной газовой смеси. Объектами исследований были у - оксид алюминия (модельный катализатор) и нанесенный на у - оксид алюминия магнийхромоксидный катализатор, успешно зарекомендовавший себя в промышленных процессах окислительного катализа [69]. На рис.4.11 приведены результаты сравнительных исследований окисления сероводорода на алюмо-оксидном и магнийхромовом катализаторах. Видно, что катализатор на основе оксида алюминия не обеспечивает высоких показателей процесса окисления сероводорода: выход серы (произведение суммарной конверсии и селективности) не превышает 60% во всем диапазоне исследуемых температур.[ ...]

Пригодность сталеплавильного шлака к применению в качестве удобрения объясняется тем обстоятельством, что он содержит значительное количество оксида кальция при относительно меньшей доле оксида кремния. Это делает привлекательным утилизацию шлака как материала для известкования кислых почв взамен извести. Наличие в нем марганца, железа, кремния, алюминия и других элементов повышает его ценность в сравнении с известью, так как эти соединения в качестве микроэлементов необходимы для развития растений.[ ...]

Теплота этой реакции составляет 1340 кДж/моль глинозема при 25 °С. В результате спекания образуются безводные алюмоаммонийные квасцы — двойная соль сульфатов алюминия и аммония, диоксид кремния и в газовую фазу выделяются аммиак и вода. На протекание этой реакции большое влияние оказывают температура спекания, доза сульфата аммония и размер частиц алюминиевой руды. Извлечение оксида алюминия с увеличением молярного отношения (ЫН4) 2504/А1203 до 5/1 непрерывно повышается. Увеличение температуры спекания до 400— 450 °С способствует возрастанию степени извлечения оксида алюминия до 70—75 %. Дальнейшее повышение температуры спекания приводит к уменьшению извлечения АЬОа, что объясняется увеличением степени разложения сульфата аммония. Максимальное извлечение глинозема отмечается при продолжительности спекания 3 ч. Однако при увеличении длительности процесса повышается расход сульфата аммония за счет его разложения и удаления в газовую фазу аммиака и оксидов серы.[ ...]

При каталитическом крекинге перерабатывается сырье, имеющее температуру кипения 250—500°С, путем пропускания через оксидный твердый катализатор при 450—550 °С. Катализаторами являются синтетические оксиды кремния и алюминия или цеолиты. Это наиболее важный процесс для переработки сырой нефти, обогащенной тяжелыми фракциями. Продукты каталитического крекинга содержат большое количество оле[ ...]

В технологической схеме регенерации коагулянта обработкой 25% -ной серной кислотой необезвоженного осадка гидроксидов предусматривается отстаивание осадка, выпускаемого из отстойников, для освобождения его от излишней воды, смешение осадка с серной кислотой и фильтрование полученного раствора через песочный фильтр со скоростью 0,4 м/ч. Полученным» растворами обрабатывалась проба воды из р. Днепр, отобранная в районе г. Смоленска. Для создания оптимальных условий протекания коагуляции потребовалось ввести в воду количество такого раствора, содержащее 0,6— 0,8 мг/л А1203. Недостатком метода является малая степень извлечения оксида алюминия из осадка (около 30—34%).[ ...]

Дающий названию типу охристый горизонт (BAN) имеет насыщенный охристый или светло-охристый цвет, икряную структуру в виде однопорядковых водопрочных округлых отдельностей размером 1-5 мм, покрытых органо-железистыми оболочками. Свойства горизонта определяются минералогическим составом, который является продуктом трансформации пирокластических отложений. Для горизонта характерен эффект псевдотиксотропии (выделение влаги при разминании структурных отдельностей), а также низкие значения плотности ([ ...]

ru-ecology.info

Оксид алюминия Википедия

Окси́д алюми́ния Al2O3 — бинарное соединение алюминия и кислорода. В природе распространён как основная составляющая часть глинозёма[3], нестехиометрической смеси оксидов алюминия, калия, натрия, магния и т. д.

Свойства

Бесцветные нерастворимые в воде кристаллы. Амфотерный оксид. Практически не растворим в кислотах. Растворяется в горячих растворах и расплавах щелочей. Является диэлектриком[4][5][6], но некоторые[7][8] исследователи считают его полупроводником n-типа. Диэлектрическая проницаемость 9,5—10. Электрическая прочность 10 кВ/мм.

Плотность

МодификацияПлотность, г/см3
α-Al2O33,99[2]
θ-Al2O33,61[3]
γ-Al2O33,68[4]
κ-Al2O33,77[5]

Основные модификации оксида алюминия

В природе можно встретить только тригональную α-модификацию оксида алюминия в виде минерала корунда и его редких драгоценных разновидностей (рубин, сапфир и т. д.). Она является единственной термодинамически стабильной формой Al2O3. При термообработке гидроксидов алюминия около 400 °С получают кубическую γ-форму. При 1100—1200 °С с γ-модификацией происходит необратимое превращение в α-Al2O3, однако скорость этого процесса невелика, и для завершения фазового перехода необходимо либо наличие минерализаторов, либо повышение температуры обработки до 1400—1450 °С[9].

Известны также следующие кристаллические модификации оксида алюминия: кубическая η-фаза, моноклинная θ-фаза, гексагональная χ-фаза, орторомбическая κ-фаза. Спорным остаётся существование δ-фазы, которая может быть тетрагональной или орторомбической[9][10].

Вещество, иногда описываемое как β-Al2O3, на самом деле представляет собой не чистый оксид алюминия, а ряд алюминатов щелочных и щёлочноземельных металлов со следующими общими формулами: MeO·6Al2O3 и Me2O·11Al2O3, где МеО — это оксиды кальция, бария, стронция и т. д., а Ме2О — оксиды натрия, калия, лития и других щелочных металлов. При 1600—1700 °С β-модификация разлагается на α-Al2O3 и оксид соответствующего металла, который выделяется в виде пара.

Получение

Получают из бокситов, нефелинов, каолина, алунитов алюминатным или хлоридным методом. Сырьё в производстве алюминия, катализатор, адсорбент, огнеупорный и абразивный материал.

3Cu2O + 2Al →1000 ∘C 6Cu + Al2O3{\displaystyle {\mathsf {3Cu_{2}O\ +\ 2Al\ {\xrightarrow {1000\ ^{\circ }C}}\ 6Cu\ +\ Al_{2}O_{3}}}}

Плёнки оксида алюминия на поверхности алюминия получают электрохимическими или химическими методами. Так, например, получают диэлектрический слой в алюминиевых электролитических конденсаторах. В микроэлектронике также применяется эпитаксия оксида алюминия, которая многими учёными считается перспективной, например, в изоляции затворов полевых транзисторов.[5][6]

Применение

Оксид алюминия (Al2O3), как минерал, называется корунд. Крупные прозрачные кристаллы корунда используются как драгоценные камни. Из-за примесей корунд бывает окрашен в разные цвета: красный корунд (содержащий примеси хрома) называется рубином, синий, традиционно — сапфиром. Согласно принятым в ювелирном деле правилам, сапфиром называют кристаллический α-оксид алюминия любой окраски, кроме красной. В настоящее время кристаллы ювелирного корунда выращивают искусственно, но природные камни всё равно ценятся выше, хотя по виду не отличаются. Также корунд применяется как огнеупорный материал. Остальные кристаллические формы используются, как правило, в качестве катализаторов, адсорбентов, инертных наполнителей в физических исследованиях и химической промышленности.

Керамика на основе оксида алюминия обладает высокой твёрдостью, огнеупорностью и антифрикционными свойствами, а также является хорошим изолятором. Она используется в горелках газоразрядных ламп, подложек интегральных схем, в запорных элементах керамических трубопроводных кранов, в зубных протезах и т. д.

Так называемый β-оксид алюминия в действительности представляет собой смешанный оксид алюминия и натрия. Он и соединения с его структурой вызывают большой научный интерес в качестве металлопроводящего твёрдого электролита.

γ-Модификации оксида алюминия применяются в качестве носителя катализаторов, сырья для производства смешанных катализаторов, осушителя в различных процессах химических, нефтехимических производств (ГОСТ 8136-85).

Литература

  1. Pillet, S.; Souhassou, M.; Lecomte, C.; Schwarz, K. и др. Acta Crystallograica A (39, 1983-) (2001), 57, 209—303
  2. Husson, E.; Repelin, Y. Europen Journal of Solid State Inogranic Chemistry
  3. Gutierrez, M.; Taga, A.; Johansson, B. Physical Review, Serie 3. B — Condensed Matter (18, 1978-) (2001), 65, 0121011-0121014
  4. Smrcok, L.; Langer, V.; Halvarsson, M. Ruppi, S. Zeitschrift fuer Kristallographie (149, 1979-) (2001), 216, 409—412

См. также

Ссылки

Примечания

wikiredia.ru

Оксид алюминия — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Окси́д алюми́ния Al2O3 — бинарное соединение алюминия и кислорода. В природе распространён как основная составляющая часть глинозёма[2], нестехиометрической смеси оксидов алюминия, калия, натрия, магния и т. д.

Свойства

Бесцветные нерастворимые в воде кристаллы. Амфотерный оксид. Практически не растворим в кислотах. Растворяется в горячих растворах и расплавах щелочей. Является полупроводником n-типа, но несмотря на это, используется в качестве диэлектрика в алюминиевых электролитических конденсаторах. Диэлектрическая проницаемость 9,5—10. Электрическая прочность 10 кВ/мм.

Плотность

Модификация Плотность, г/см3
α-Al2O3 3,99[2]
θ-Al2O3 3,61[3]
γ-Al2O3 3,68[4]
κ-Al2O3 3,77[5]

Основные модификации оксида алюминия

В природе можно встретить только тригональную α-модификацию оксида алюминия в виде минерала корунда и его редких драгоценных разновидностей (рубин, сапфир и т. д.). Она является единственной термодинамически стабильной формой Al2O3. При термообработке гидроксидов алюминия около 400 °С получают кубическую γ-форму. При 1100—1200 °С с γ-модификацией происходит необратимое превращение в α-Al2O3, однако скорость этого процесса невелика, и для завершения фазового перехода необходимо либо наличие минерализаторов, либо повышение температуры обработки до 1400—1450 °С[3].

Известны также следующие кристаллические модификации оксида алюминия: кубическая η-фаза, моноклинная θ-фаза, гексагональная χ-фаза, орторомбическая κ-фаза. Спорным остаётся существование δ-фазы, которая может быть тетрагональной или орторомбической[3][4].

Вещество, иногда описываемое как β-Al2O3, на самом деле представляет собой не чистый оксид алюминия, а ряд алюминатов щелочных и щёлочноземельных металлов со следующими общими формулами: MeO·6Al2O3 и Me2O·11Al2O3, где МеО — это оксиды кальция, бария, стронция и т. д., а Ме2О — оксиды натрия, калия, лития и других щелочных металлов. При 1600—1700 °С β-модификация разлагается на α-Al2O3 и оксид соответствующего металла, который выделяется в виде пара.

Получение

Получают из бокситов, нефелинов, каолина, алунитов алюминатным или хлоридным методом. Сырьё в производстве алюминия, катализатор, адсорбент, огнеупорный и абразивный материал.

Применение

Оксид алюминия (α-Al2O3), как минерал, называется корунд. Крупные прозрачные кристаллы корунда используются как драгоценные камни. Из-за примесей корунд бывает окрашен в разные цвета: красный корунд (содержащий примеси хрома) называется рубином, синий, традиционно — сапфиром. Согласно принятым в ювелирном деле правилам, сапфиром называют кристаллический α-оксид алюминия любой окраски, кроме красной. В настоящее время кристаллы ювелирного корунда выращивают искусственно, но природные камни всё равно ценятся выше, хотя по виду не отличаются. Также корунд применяется как огнеупорный материал. Остальные кристаллические формы используются, как правило, в качестве катализаторов, адсорбентов, инертных наполнителей в физических исследованиях и химической промышленности.

Керамика на основе оксида алюминия обладает высокой твёрдостью, огнеупорностью и антифрикционными свойствами, а также является хорошим изолятором. Она используется в горелках газоразрядных ламп, подложек интегральных схем, в запорных элементах керамических трубопроводных кранов, в зубных протезах и т. д.

Так называемый β-оксид алюминия в действительности представляет собой смешанный оксид алюминия и натрия. Он и соединения с его структурой вызывают большой научный интерес качестве в металлопроводящего твёрдого электролита.

γ-Модификации оксида алюминия применяются в качестве носителя катализаторов, сырья для производства смешанных катализаторов, осушителя в различных процессах химических, нефтехимических производств (ГОСТ 8136-85).

Напишите отзыв о статье "Оксид алюминия"

Литература

  1. Pillet, S.; Souhassou, M.; Lecomte, C.; Schwarz, K. и др. Acta Crystallograica A (39, 1983-) (2001), 57, 209—303
  2. Husson, E.; Repelin, Y. Europen Journal of Solid State Inogranic Chemistry
  3. Gutierrez, M.; Taga, A.; Johansson, B. Physical Review, Serie 3. B — Condensed Matter (18, 1978-) (2001), 65, 0121011-0121014
  4. Smrcok, L.; Langer, V.; Halvarsson, M. Ruppi, S. Zeitschrift fuer Kristallographie (149, 1979-) (2001), 216, 409—412

См. также

Ссылки

  • [www.aluminiumleader.com/facts/extraction/ Получение и переработка глинозема]
  • [nanometer.ru/users/himlib.html Получение наноразмерного оксида алюминия]

Примечания

  1. Mallinckrodt Baker, MSDS [www.jtbaker.com/msds/englishhtml/a2844.htm Aluminum Oxide: Material Safety Data Sheet (A28440)]. [www.webcitation.org/6177mnd3L Архивировано из первоисточника 22 августа 2011].
  2. Глинозем // Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 4 т. — СПб., 1907—1909.
  3. 1 2 Paglia, G. [espace.library.curtin.edu.au/R?func=search-simple-go&ADJACENT=Y&REQUEST=adt-WCU20040621.123301 Determination of the Structure of γ-Alumina using Empirical and First Principles Calculations Combined with Supporting Experiments (PhD Thesis)]. — Curtin University of Technology, Perth, 2004.
  4. (1998) «[onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1151-2916.1998.tb02581.x/abstract Metastable Alumina Polymorphs: Crystal Structures and Transition Sequnces]». Journal of the American Ceramic Society 81 (8): 1995—2012. DOI:10.1111/j.1151-2916.1998.tb02581.x.

Отрывок, характеризующий Оксид алюминия

Пьер, улыбаясь, глядел на Долохова, не зная, что сказать ему. Долохов со слезами, выступившими ему на глаза, обнял и поцеловал Пьера.
Борис что то сказал своему генералу, и граф Бенигсен обратился к Пьеру и предложил ехать с собою вместе по линии.
– Вам это будет интересно, – сказал он.
– Да, очень интересно, – сказал Пьер.
Через полчаса Кутузов уехал в Татаринову, и Бенигсен со свитой, в числе которой был и Пьер, поехал по линии.

Бенигсен от Горок спустился по большой дороге к мосту, на который Пьеру указывал офицер с кургана как на центр позиции и у которого на берегу лежали ряды скошенной, пахнувшей сеном травы. Через мост они проехали в село Бородино, оттуда повернули влево и мимо огромного количества войск и пушек выехали к высокому кургану, на котором копали землю ополченцы. Это был редут, еще не имевший названия, потом получивший название редута Раевского, или курганной батареи.
Пьер не обратил особенного внимания на этот редут. Он не знал, что это место будет для него памятнее всех мест Бородинского поля. Потом они поехали через овраг к Семеновскому, в котором солдаты растаскивали последние бревна изб и овинов. Потом под гору и на гору они проехали вперед через поломанную, выбитую, как градом, рожь, по вновь проложенной артиллерией по колчам пашни дороге на флеши [род укрепления. (Примеч. Л.Н. Толстого.) ], тоже тогда еще копаемые.
Бенигсен остановился на флешах и стал смотреть вперед на (бывший еще вчера нашим) Шевардинский редут, на котором виднелось несколько всадников. Офицеры говорили, что там был Наполеон или Мюрат. И все жадно смотрели на эту кучку всадников. Пьер тоже смотрел туда, стараясь угадать, который из этих чуть видневшихся людей был Наполеон. Наконец всадники съехали с кургана и скрылись.
Бенигсен обратился к подошедшему к нему генералу и стал пояснять все положение наших войск. Пьер слушал слова Бенигсена, напрягая все свои умственные силы к тому, чтоб понять сущность предстоящего сражения, но с огорчением чувствовал, что умственные способности его для этого были недостаточны. Он ничего не понимал. Бенигсен перестал говорить, и заметив фигуру прислушивавшегося Пьера, сказал вдруг, обращаясь к нему:
– Вам, я думаю, неинтересно?
– Ах, напротив, очень интересно, – повторил Пьер не совсем правдиво.
С флеш они поехали еще левее дорогою, вьющеюся по частому, невысокому березовому лесу. В середине этого
леса выскочил перед ними на дорогу коричневый с белыми ногами заяц и, испуганный топотом большого количества лошадей, так растерялся, что долго прыгал по дороге впереди их, возбуждая общее внимание и смех, и, только когда в несколько голосов крикнули на него, бросился в сторону и скрылся в чаще. Проехав версты две по лесу, они выехали на поляну, на которой стояли войска корпуса Тучкова, долженствовавшего защищать левый фланг.
Здесь, на крайнем левом фланге, Бенигсен много и горячо говорил и сделал, как казалось Пьеру, важное в военном отношении распоряжение. Впереди расположения войск Тучкова находилось возвышение. Это возвышение не было занято войсками. Бенигсен громко критиковал эту ошибку, говоря, что было безумно оставить незанятою командующую местностью высоту и поставить войска под нею. Некоторые генералы выражали то же мнение. Один в особенности с воинской горячностью говорил о том, что их поставили тут на убой. Бенигсен приказал своим именем передвинуть войска на высоту.
Распоряжение это на левом фланге еще более заставило Пьера усумниться в его способности понять военное дело. Слушая Бенигсена и генералов, осуждавших положение войск под горою, Пьер вполне понимал их и разделял их мнение; но именно вследствие этого он не мог понять, каким образом мог тот, кто поставил их тут под горою, сделать такую очевидную и грубую ошибку.
Пьер не знал того, что войска эти были поставлены не для защиты позиции, как думал Бенигсен, а были поставлены в скрытое место для засады, то есть для того, чтобы быть незамеченными и вдруг ударить на подвигавшегося неприятеля. Бенигсен не знал этого и передвинул войска вперед по особенным соображениям, не сказав об этом главнокомандующему.

Князь Андрей в этот ясный августовский вечер 25 го числа лежал, облокотившись на руку, в разломанном сарае деревни Князькова, на краю расположения своего полка. В отверстие сломанной стены он смотрел на шедшую вдоль по забору полосу тридцатилетних берез с обрубленными нижними сучьями, на пашню с разбитыми на ней копнами овса и на кустарник, по которому виднелись дымы костров – солдатских кухонь.
Как ни тесна и никому не нужна и ни тяжка теперь казалась князю Андрею его жизнь, он так же, как и семь лет тому назад в Аустерлице накануне сражения, чувствовал себя взволнованным и раздраженным.
Приказания на завтрашнее сражение были отданы и получены им. Делать ему было больше нечего. Но мысли самые простые, ясные и потому страшные мысли не оставляли его в покое. Он знал, что завтрашнее сражение должно было быть самое страшное изо всех тех, в которых он участвовал, и возможность смерти в первый раз в его жизни, без всякого отношения к житейскому, без соображений о том, как она подействует на других, а только по отношению к нему самому, к его душе, с живостью, почти с достоверностью, просто и ужасно, представилась ему. И с высоты этого представления все, что прежде мучило и занимало его, вдруг осветилось холодным белым светом, без теней, без перспективы, без различия очертаний. Вся жизнь представилась ему волшебным фонарем, в который он долго смотрел сквозь стекло и при искусственном освещении. Теперь он увидал вдруг, без стекла, при ярком дневном свете, эти дурно намалеванные картины. «Да, да, вот они те волновавшие и восхищавшие и мучившие меня ложные образы, – говорил он себе, перебирая в своем воображении главные картины своего волшебного фонаря жизни, глядя теперь на них при этом холодном белом свете дня – ясной мысли о смерти. – Вот они, эти грубо намалеванные фигуры, которые представлялись чем то прекрасным и таинственным. Слава, общественное благо, любовь к женщине, самое отечество – как велики казались мне эти картины, какого глубокого смысла казались они исполненными! И все это так просто, бледно и грубо при холодном белом свете того утра, которое, я чувствую, поднимается для меня». Три главные горя его жизни в особенности останавливали его внимание. Его любовь к женщине, смерть его отца и французское нашествие, захватившее половину России. «Любовь!.. Эта девочка, мне казавшаяся преисполненною таинственных сил. Как же я любил ее! я делал поэтические планы о любви, о счастии с нею. О милый мальчик! – с злостью вслух проговорил он. – Как же! я верил в какую то идеальную любовь, которая должна была мне сохранить ее верность за целый год моего отсутствия! Как нежный голубок басни, она должна была зачахнуть в разлуке со мной. А все это гораздо проще… Все это ужасно просто, гадко!

wiki-org.ru

Оксид алюминия

Оксид алюминия. Структура.

Оксид алюминия

Оксид алюминия ( рус. алюминия оксид , англ. aluminium oxide , нем. Aluminiumoxyd ) - Соединение алюминия с кислородом Al 2 O 3 - бесцветная кристаллическая вещество. Синоним: глинозем.


1. Общее описание

Белые кристаллы, нерастворимые в воде, химически очень устойчивы, температура плавления 2050 ? C. В воде оксид алюминия не растворяется и не взаимодействует с ней. С кислотами он реагирует как основной оксид, а с лугами - как кислотный оксид:

  • Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
  • Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O

Встречается в природе в виде минералов корунда, рубина, сапфира. Применяют для получения алюминия, изготовление огнеупоров, абразивов, катализаторов, сорбентов и т.п..


1.1. Промышленное производство

Производство глинозема в мире в процентах для каждой отдельно взятой страны в 2005 году по сравнению с лидером Австралией (100% = 17704000 тонн).

Глинозем, или оксид алюминия, является основным исходным материалом для производства алюминия. Кроме этого, он используется и в других сферах народного хозяйства: для производства многих видов керамики, разных сортов стекла, нанесения покрытий для защиты металлов от окисления, воздействия агрессивных сред и эрозионного износа, и т. д.

Алюминий обладает высокой химической активностью и поэтому в природе встречается только в связанном состоянии, в форме различных минералов и горных пород. Около 250 различных минералов содержат алюминий. Однако основным сырьем для производства глинозема служит боксит (примерно 95% мирового производства глинозема). Объясняется это главным образом тем, что содержание оксида алюминия в промышленных сортах боксита выше, а кремнезема ниже, чем в других алюминиевых рудах, а также нефелинов и алунитов. Запасы сырьевых материалов в мире в целом ограничены, а в Украина вообще нет промышленных запасов этих минералов.

Многие виды небокситовои сырья выгодно отличаются от боксита тем, что содержат в своем составе, кроме оксида алюминия, и другие полезные элементы, как, например, натрий и калий в нефелин, щелочные металлы и сера в алунит и др.. Поэтому промышленная переработка этих руд на глинозем, несмотря даже на пониженное содержание в них оксида алюминия, вполне целесообразна и выгодна, если переработку вести комплексно, то есть с использованием не только оксида алюминия, но и других составляющих этих руд. Таким, например, является производство глинозема из глинистого сырья, при котором наряду с глиноземом можно получать соду, поташ и цемент. Особенно это актуально для Донецкой области, где многие месторождения глины, в том числе с высоким содержанием Al 2 O 3. Например часивьярська особая глина содержит до 35% А1 2 O 3


1.2. Способы получения

Открытый в 1899 г. Байером так называемый гидрохимический способ получения оксида алюминия из бокситов и по сей день является основным в мировой алюминиевой промышленности. Этот способ достаточно эффективен и прост, но он может применяться только при использовании высококачественных, низькокремнистих бокситов с небольшим содержанием примесей. Мировые запасы таких материалов ограничены.

Широкое распространение получил способ спекания - более дорогой, но универсальный, сырьем для которого служат бокситы низкого качества, нефелины, алунит, глинистое сырье, каолинит, каменноугольный пепел, серицит и другие алюмосиликатные породы, запасы которых практически неисчерпаемы. Поэтому переработка этого сырья способом спекания на глинозем, несмотря даже на пониженное содержание оксида алюминия, вполне целесообразна и выгодна, потому что кроме глинозема при способе спекания образуются побочные полезные продукты.

Кроме классических способов получения глинозема - гидрохимического и спекания, в производство внедрены и другие аппаратурно-технологические схемы производства глинозема:

  • параллельно и последовательно комбинированные способы Байер-спекания для переработки низькокремнистих и висококремнистих бокситов,
  • способ спекания для переработки висококремнистих бокситов и нефелинов,
  • восстановительно-щелочной способ для переработки алунитов, гидролужни способы для переработки низкокачественных бокситов и нефелинов.

1.3. Практический опыт получения в лаборатории

Исследуется возможность получить оксид алюминия способом спекания с глинистого сырья.

В качестве объекта исследования взяты глину часивьярську особое, которая имеет следующий химический состав: 35% Al 2 O 3, 4% Na 2 O, K 2 O, 50% SiO 2, 0,5% Fe 2 O 3 и 1% CaO (мас.%).

В лабораторных условиях на основе глины состояли смеси для спекания с карбонатной породой ( мел). Мел вводится в шихту по молярным соотношением СаО: SiO 2, равное 2,0 ? 0,03. Для получения малорастворимого ортосиликату кальция (2СаO-SiO 2).

Исходные материалы предварительно измельчались, дозувалися и тщательно смешивались. Подготовленную шихту спикалы при 1200 ? C с выдержкой в ​​течение 30 минут в муфельной электрической печи. Эта стадия направлена ​​на связывание оксида кремния и перевода оксида алюминия до растворимого в воде соединения. Этот процесс характеризуются следующей обобщенной химической реакцией :

(Na, K) 2 O ? Al 2O 3 ? 2SiO 2 + 4CaCO 3 = (Na, K) 2 O ? Al 2 O 3 + 2 (2CaO ? SiO 2) + 4CO 2

Измельченный испек для отделения алюминатов щелочных металлов от остальных СПИК подвергали выщелачиванию. Выщелачивания проводилось горячим насыщенным щелочным раствором. После вилуджування необходимо знекремниты раствор, то есть удалить кремнезем находится в растворе, для повышения качества глинозема. Знекремнення проводили в две стадии. На первой стадии создаются условия для наиболее полной кристаллизации гидроалюмосиликату натрия. Вторая стадия - это стадия глубокого знекремнення. Знекремнення проводилось длинным кипячением раствора на электрической плитке.

3CaO ? Al 2 O 3 ? mSiO 2 ? (6-2m) H 2 O + 3mNa 2 CO 3 + 2mH 2 O == 3CaCO 3 + mNa 2 SiO 2 (OH) 2 + 2NaAl (OH) 4 + 2 (2 -m) NaOH

Удаление гидрата алюминия осуществлялось путем карбонизации : в течение 5 часов при температуре 80 ? C в растворе медленно пропускался углекислый газ. При этом соединения натрия и калия, содержащегося в растворе, переводятся в гидрокарбонаты, что вызывает выпадение гидрата алюминия в осадок. Процесс по трем такими реакциями:

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O, NaAl (OH) 4 = NaOH + Al (OH) 3, Na 2 CO 3 + 2Al (OH) 3 = Na 2 O ? Al 2 O 3 ? 2CO 2 ? 2H 2 O + 2NaOH

На заключительном этапе гидрат видфильтровувався.

Предварительные лабораторные исследования показали, что можно изъять примерно 80% оксида алюминия, содержащийся в глине. Необходимы дальнейшие исследования, которые должны быть направлены на оптимизацию технологии, повышение эффективности изъятия глинозема.


См.. также

Источники

nado.znate.ru

«оксид алюминия»

Государственное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 325

Фрунзенского района Санкт-Петербурга

РЕФЕРАТ ПО ХИМИИ

«ОКСИД АЛЮМИНИЯ»

Работу выполнила ученица 9 «А»

Ершова Мария

Научный руководитель:

Рогова Е. В.

Научный консультант:

Головко Н. В.

Санкт-Петербург

2011г.

Содержание


  1. Введение……………………………………………………….3

  2. Содержание в природе………………………………………..4

  3. Драгоценные камни и их образование……………………….6

    1. Корунд..………………………………………………….……..6

    2. Сапфиры………………………………………………………..7

    3. Рубины…………………………………………………….……8

  4. Физические свойства……………………………………....…..9

  5. Химические свойства ……………………..............................10

  6. Применение……………………..………………………..…..12

    1. Получение алюминия…………………………………….…..12

    2. Использование физических свойств Al2O3………………......15

  7. Заключение……………………………………………….…....17

  8. Информационные источники…………………………..……..18

Введение

Драгоценности – это символ особого статуса, они украшают короны королей, как наглядное напоминание богатства и процветания того, кто их носит, а также и тех, кто это видит.

Знахари и целители приписывают некоторым драгоценным камням магическую силу. Легенды о знаменитых камнях, о счастье и бедах, которые они принесли своим владельцам, завораживают наше воображение.

Драгоценные камни – это именно сокровища. Их уникальные свойства ценились во все времена и по всему миру. Ценятся они, и по сей день. Возможно, внимание того, кто впервые поднял драгоценный камень, привлекла его яркая окраска или кристаллическая форма, а может быть, и цвет породы, в которую он был заключен.

Разнообразие цветов корунда зачаровывает и привлекает большинство людей, в особенности дам.

Чистый корунд бесцветен. Однако корунды используют не только, как драгоценность, есть еще множество применений этого минерала. А точнее то, из чего он состоит.

Цель работы: проанализировать свойства оксида алюминия и его применение в промышленности и в быту.

Задачи:


  1. Проанализировать литературу по теме «Оксид алюминия»

  2. Изучить исторический аспект явления вещества.

  3. Изучить применение оксида алюминия.

  4. Сделать выводы данной теме.

Содержание в природе

По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8,8% массы земной коры. Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых! Алюминий входит в огромное число минералов, главным образом, алюмосиликатов, и горных пород. Соединения алюминия содержат граниты, базальты, глины, полевые шпаты и др. Всего же известно более 250 минералов, в состав которых входит алюминий; большинство из них – алюмосиликаты, из которых и образована в основном земная кора.

Соединения алюминия были известны человеку с древних времён. Одними из них являлись вяжущие вещества, к которым относятся алюмо-калиевые квасцы КAl(SO4)2. Они находили широкое применение. Использовались в качестве протравы и как средство, останавливающее кровь. Пропитка древесины раствором алюмокалиевых квасцов делало её негорючей. Известен интересный исторический факт. Архелай, полководец из Рима, во время войны с персами приказал намазать башни, которые служили в качестве оборонительных сооружений, квасцами. Персам так и не удалось сжечь их.

При выветривании алюмосиликатов образуется глина, основу которой составляет минерал каолинит Al2O3·2SiO2·2H2O. Химический состав глин колеблется в широких пределах, и входящие в состав глин оксиды по разному влияют на процесс получения конечные свойства керамики. Оксид алюминия (глинозем – А1203) при повышенном его количестве в глине приводит к увеличению температуры обжига и интервала спекания. А изделия с низким содержанием глинозема обладают невысокой прочностью. Примеси железа обычно окрашивают глину в бурый цвет, но встречаются и белая глина – каолин, которую применяют для изготовления фарфоровых и фаянсовых изделий.

Глинозём, Аl2Оз - белое кристаллическое веществово, нерастворимое в воде, tпл =2050оС. Встречается в природе в виде минералов - корунда (бесцветный), рубина (красный), сапфира (синий). О корунде мы будем говорить в следующей главе.

Важнейший минерал алюминия – боксит, Al2O3·xH2O. Крупнейшие месторождения боксита находятся в Австралии, Бразилии, Гвинее и на Ямайке; промышленная добыча ведется и в других странах. Боксит (фр. bauxite) (по названию местности Baux на юге Франции) — алюминиевая руда, сырьё для получения глинозёма и глинозёмосодержащих огнеупоров. Содержание глинозёма в промышленных бокситах колеблется от 40 % до 60 % и выше. Используется также в качестве флюса в чёрной металлургии.

Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов — главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождения бокситов имеются в Сибири и на Урале. Промышленное значение имеют также алуниты и нефелины.

(Алунит, квасцовый камень (фр. alunite — квасцы) — минерал состава K2SO4*Al2(SO4)3*4Al(OH)3 или KAl3(SO4)2(OH)6. Цвет белый, серый.

Нефелин (элеолит) — породообразующий минерал, алюмосиликат калия и натрия ортокремниевой кислоты (Na,K)AlSiO4.)

Образование драгоценных камней

Семейство корундов, к которому принадлежит рубин и сапфир, имеет очень простую химическую формулу - Al2O3: в молекуле корунда содержится два атома алюминия и три атома кислорода.

Чистый корунд - бесцветное вещество, но в природе редко образуются идеальные драгоценные камни, и обычно корунд бывает окрашен. Хром и ванадий – это те самые акцессорные элементы, которые придают рубину характерный для него красный цвет; синий сапфир обязан своим цветом железу и титану, а зеленый, желтый и розовый сапфиры – другим сочетаниям элементов-спутников.

Корунд

Название «корунд» происходит от древних названий этого минерала: от тамильского kurundam и kurund на хинди.

Древние греки добывали корунд на острове Наксос в Эгейском море, и в наше время Наксос остается основным поставщиком абразивного наждака, используемого в промышленности в виде порошка, в быту мы встречаемся с ним в виде пилок для ногтей.

Чистый корунд бесцветен, сегодня он используется, как декоративный камень, в производстве часов, и как абразивный материал.

Месторождение корунда есть во многих странах мира.

Сапфиры

В быту слово «сапфир» ассоциируется исключительно с синими камнями. Традиционные цвета сапфиров – от бледно-голубого до глубокого синего (индиго). Сапфиры других цветов обычно называют «фантазийными апфирами», и среди них встречаются черные, фиолетовые, зеленые, темно-серые, желтые, оранжевые и белые. Сапфиры, как драгоценные камни получили признание еще в VIII веке до н.э. Правители древней Персии полагали, что небо голубое потому, что в нем отражаются сапфиры. Разными оттенками сапфиры обязаны примесям железа и титана, причем встречаются полосатые и пятнистые камни. Включения, присутствующие в сапфирах отражают свет, в результате чего возникает эффект, получивший название «шелк». Самая прозрачная и бесцветная разновидность сапфира называется лейкосапфир.

Обычно сапфиры находят в виде кристаллов, имеющих таблитчатую пирамидальную или ромбоэдрическую форму, а также форму бочонка. Для сапфиров характерно повторяющееся двойникование. Всем сапфирам присущ плеохроизм: стоит камень повернуть, как его цвет меняется.

Звездчатыми называют такие камни, в которых несколько включений рутила, похожих на тонкие иглы, так отражают свет, что возникает мерцающая шестиконечная звезда. Этот эффект называется астеризмом.

Самые ценные сапфиры добываются в Кашмире. Эти сапфиры обладают богатым бархатным блеском.

С 1902 года стали выпускать синтетические сапфиры, полученные из расплава оксида алюминия с добавлением титана.

Сапфир-падпарадша

Падпарадша – чрезвычайно редкая разновидность сапфира нежного розовато-оранжевого цвета, что объясняется наличием небольших количеств хрома, железа и ванадия. Название происходит от сингальского padmaragaya, что значит «цвет лотоса».

Самый дорогой камень из всех сапфиров. Добывают его в Шри-Ланка.

Рубины

Рубины – чрезвычайно редкие драгоценные камни. Известны рубины разных оттенков красного цвета – от розоватого до коричневато-красного. Интенсивность красного цвета зависит от количества хрома, усиливающего цвет. Коричневатый оттенок рубина свидетельствует о присутствии в них железа. Название происходит от латинского слова ruber , что значит «красный».

Рубины упоминаются еще в Библии. В Шри-Ланке их добычей занимаются более двух с половиной тысяч лет, а в Бирме с VI века.

Рубины встречаются в кристаллической известняке вместе со слюдой графитом, пирротитом и т. д.

Рубин- твердый камень, но двойниковые кристаллы ломаются довольно легко .

В 1902 году французский химик Огюст Вернейль разработал способ получения синтетических рубинов из оксида алюминия и красящего вещества.

Физические свойства

O=Al-O-Al=O

Оксид алюминия Al2O3 – белый тугоплавкий порошок, температура плавления 2044°С, температура кипения 3530°С, плотность 4 г/см3, по твердости близок к алмазу. Известно несколько кристаллических форм оксида алюминия, до 2044°С стабильна кристаллическая модификация α-Al2O3 – корунд.

Его кристаллическая структура представляет собой двухслойную плотнейшую шаровую упаковку из ионов кислорода, в октаэдрических пустотах которой размещены ионы алюминия, решетка ромбоэдрическая.

Химические свойства Al2O3

На воздухе алюминий покрывается тончайшей, но очень плотной плёнкой оксида, предохраняющей металл от дальнейшего окисления. В связи с этим поверхность его обычно имеет не блестящий, а матовый вид.

Образующаяся на поверхности алюминия в атмосферных условиях плёнка оксида имеет обычно толщину менее 1 нм, но очень прочно связана с металлом. Искусственно получаемые действием окислителей плёнки значительно толще. Хорошая защитная плёнка может быть получена, например, погружением алюминия в раствор, содержащий 20 % Na2SO4 и 10 % HNO3. С помощью подобранных наполнителей таким плёнкам можно придавать различную окраску.

Напротив, после контакта алюминия с раствором HgCl2 плёнка эта становится столь рыхлой, что уже не защищает металл от дальнейшего окисления. В результате он быстро обрастает “бородой” из водного оксида (Al2O3·xH2O) и постепенно окисляется нацело. Получившийся водный оксид, и сам по себе и после обезвоживания нагреванием, обладает высокой сорбционной активностью.

При нагревании стойкость оксидной плёнки значительно снижается. Особо следует отметить возможность заметной растворимости алюминия при кипячении его с разбавленными растворами некоторых органических кислот.

Лёгкость растворения алюминия в сильных щелочах обусловлена снятием с него защитной оксидной плёнки по схеме:

Al2O3 + 2КOH- + 3 H2O = 2К[Al(OH)4].

Al2O3 + 2 OH- + 3 H2O = 2 Al(OH)4-

Так как в ряду напряжений Al стоит значительнее левее водорода, обнажение чистой поверхности металла тотчас сопровождается реакциями по схемам:

2Al + 6H+·(из воды) = 2Al+3 + 3H2 и 2Al+3 + 8 OH- = 2Al(OH)4-.

Равновесие первой из них всё время смещается вправо за счёт второй. Аналогично протекает растворение в щелочах и других активных металлов, гидроксиды которых амфотерны (Sn, Zn и т. п.).

Оксид алюминия представляет собой белую очень тугоплавкую и нерастворимую в воде массу. Природный Al2O3 (минерал корунд), а также получаемый искусственно и затем сильно прокаленный, отличается большой твёрдостью и нерастворимостью в кислотах.

Оксид алюминия - амфотерный оксид с преобладанием основных свойств; с водой не реагирует.

1. Реагирует с кислотами и растворами щелочей:

а. Как основной оксид:

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O

б. Как кислотный оксид:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]

2) Сплавляется со щелочами или карбонатами щелочных металлов:

Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 (алюминат натрия) + CO2

Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O

Al2O3+2KOH = 2KAlO2 (метаалюминат K) + H2O

Сплавляя Al2O3 со щелочами, получают высокомолекулярные метааоксоалюминаты.

В алюмосиликатах алюминий играет такую же роль, как кремний: оба эти элемента образуют смешанное соединение – алюминат-силикат.

Кристаллические модификации Al2O3 химически очень стойки, не взаимодействуют с водой и кислотами. В растворимое состояние оксид (сесквиоксид) алюминия можно перевести сплавлением со щелочами или K2S2O7 по реакциям:

Al2O3 + 2 NaOH = H2O­ + 2 NaAlO2

Al2O3 + 3 K2S2O7 = Al2(SO4)3 + 3 K2SO4.

Применение Al2O3

1. Оксид алюминия - сырьё для получения алюминия; производится из алюминийсодержащих руд, преим. бокситов. Также алюминий получают из нефелинов, каолина, алунитов алюминатным или хлоридным методом. Сырьё в производстве алюминия, катализатор, адсорбент, огнеупорный и абразивный материал.

Первые попытки получить алюминий были сделаны только в середине XIX века. Попытка, предпринятая, датским учёным Х.К.Эрстедом увенчалась успехом. Для получения он использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида. Но что за металл был получен тогда выяснить так и не удалось. Через некоторое время, алюминий был получен немецким ученым-химиком Велером, который получил алюминий, используя нагревание безводного хлорида алюминия с металлическим калием.

Многие годы труда немецкого ученого не прошли даром. За 20 лет он сумел приготовить гранулированный металл. Он оказался похожим на серебро, но был значительно легче его. Алюминий был очень дорогим металлом, и вплоть до начала XX века, его стоимость была выше стоимости золота. Поэтому многие-многие годы алюминий использовался как музейный экспонат.

Около 1807 г. Дэви попытался провести электролиз глинозема, получил металл, который был назван алюмиумом (Alumium) или алюминумом (Aluminum), что в переводе с латинского - квасцы.

Получение алюминия из глин интересовало не только ученых-химиков, но и промышленников. Алюминий очень тяжело было отделить от других веществ, это способствовало тому, что он был дороже золота. В 1886 году химиком Ч.М. Холлом был предложен способ, который позволил получать металл в больших количествах. Проводя исследования, он в расплаве криолита AlF3•nNaF растворил оксид алюминия. Полученную смесь поместил в гранитный сосуд и пропустил через расплав постоянный электрический ток. Он был очень удивлен, когда через некоторое время на дне сосуда он обнаружил бляшки чистого алюминия. Этот способ и в настоящее время является основным для производства алюминия в промышленных масштабах. Полученный металл всем был хорош, кроме прочности, которая была необходима для промышленности. И эта проблема была решена. Немецкий химик Альфред Вильм сплавил алюминий с другими металлами: медью, марганцем и магнием. Получился сплав, который был значительно прочнее алюминия. В промышленных масштабах такой сплав был получен в немецком местечке Дюрене. Это произошло в 1911 году. Этот сплав был назван дюралюминием, в честь городка.

В промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозема Al2O3 в расплавленном криолите Na3AlF6 . Процесс ведут при температурах около 1000 °С в специальных электрических печах. Электролиз Al2O3 можно представить следующей условной схемой. В растворе оксид диссоциирует на ионы

Al2O3Al3++AlO3-3

На катоде разряжаются ионы Al3+: Al3++3e-=Al0

На аноде происходит процесс: 4AlO3-3 – 12e-=2Al2O3+3O2

На аноде выделяется кислород, а на катоде — жидкий алюминий. Последний собирается на дне печи, откуда его периодически и выпускают. Катодом служит корпус элекролизера, на котором выделяется жидкий алюминий. На графитовом аноде выделяется кислород, который окисляет графит до оксидов углерода. По мере сгорания анода его наращивают. Поскольку жидкий алюминий имеет более высокую плотность, чем расплав, он собирается на дне элекролизера.

Очистка алюминия от примесей трудна, поэтому необходимо, чтобы чисты были сами исходные материалы для его получения. Криолит обычно готовят искусственно путём совместного растворения Al(OН)3 и соды в плавиковой кислоте по реакции:

3 Na2CO3 + 2 Al(OH)3 + 12 HF = 2 Na3AlF6 + 3 CO2 + 9 H2O.

Природные бокситы, в состав которых входит 50-60 % Al2O3 и ряд примесей (SiO2, Fe2O3 и др), подвергаются предварительной химической переработке с целью выделения из них достаточно чистого сесквиоксида алюминия (содержащей не более 0,2 % SiO2 и 0,04 % Fe2O3). Методы такой переработки сильно зависит от состава исходного боксита и довольно сложны.

Печь для выплавки алюминия состоит из железного ящика, внутренние стенки и дно которого выложены теплоизолирующим слоем из огнеупорных материалов и поверх него — толстой угольной обкладкой, служащей при электролизе катодом. В качестве анода применяется массивный угольный электрод. Процесс ведут при температуре около 960 °С, напряжении около 5 В и силе тока около 140 тыс. А. Выделяющийся кислород образует с углём анода CO и CO2. Параллельно за счёт незначительного выделения фтора получаются небольшие количества CF4. Вследствие сгорания анода его приходится постепенно опускать вниз. Боковые стенки печи (и большая часть поверхности жидкости) покрыты твёрдой коркой электролита, препятствующий их разъединению выделяющимися у анода газами и предохраняющий расплав от охлаждения. Во время работы печи в неё периодически добавляется Al2O3 (и немного криолита), а расплавленный металл удаляется.

Выплавка алюминия весьма энергоемка: тонна металла требует затраты около 10 тыс. кВт·ч электроэнергии. Первичная его очистка осуществляется продувкой хлора. Продажный металл содержит обычно 99,7 % алюминия. Наряду с другими примесями (главным образом Si и Fe) в нём имеются и следы галия.
Постоянный и все возрастающий спрос на алюминий в 1980-е годы уже не мог удовлетворить запасы бокситов. По прогнозам ученых, к середине XXI столетия бокситовый источник начнет иссякать. Необходимо срочно найти другие виды сырья. Впервые в мировой практике, столкнувшийся с этой же проблемой, именно в СССР стали получать глинозем ( окись алюминия- Al2O3) из алунита – белых или серовато-желтых квасцов ( гидросульфатов калия и алюминия, содержащих до 37 % Al2O3).

2. Высокая прочность связи Al-O-Al и плотная кристаллическая структура предопределяют высокую температуру плавления (порядка 2050°С), твердость и огнеупорность оксида алюминия. Так, корунд по твердости уступает лишь алмазу и применяется в качестве абразивного материала в виде корундовых кругов и наждака. В качестве огнеупорного материала широко используется также искусственно, получаемый, из бокситов сильно прокаленный Al2O3 , называемый алундом. Благодаря высокой твердости, искусственно получаемые монокристаллы корунда (в частности рубины) используют как опорные камни в точных механизмах. Искусственные рубины используют в качестве квантовых генераторов (лазеры).

Обычно загрязнённый оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твёрдости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т. п. В мелко раздробленном виде он под названием наждака служит для очистки металлических поверхностей и изготовления наждачной бумаги. Для тех же целей часто пользуются оксидом алюминия, получаемым сплавлением боксита (техническое название — алунд).

Чистый оксид алюминия (т. пл. 2050, т. кип. 3500 °С) непосредственно используется в производстве зубных цементов. Так, порошок одного из видов высококачественного зубного цемента получается сплавлением при 700-800 °С и последующим измельчением тщательно приготовленной смеси следующего состава: 28,4 % Al2O3,20,9-SiO2, 19,7-Na2SiF6, 19,0-CaSiF6, 3,9-CaCO3, 4,1-H3PO4, 4,0-H3AsO4. Жидкость для замешивания такого цемента представляет собой крепкий раствор Al(H2PO4)3.

Изделия из оксида алюминия обладают очень высокой механической прочностью и сохраняют её до 1800 °С. Исключительно велика и их химическая стойкость. Вместе с тем они хорошо проводят тепло и переносят температурные колебания. Напылением расплавленного оксида алюминия может быть создано эффективное защитное покрытие на металлах.

Сплавление равных по массе количеств Al2O3 и SiO2 с последующим выдуванием их расплава было получено стекловолокно (“файберфракс”), характеризующееся высокой термической устойчивостью и большой устойчивостью к химическим воздействиям. Оно не изменяет свои свойства до 1250°С, плавится лишь выше 1600°С и особенно пригодно для изготовления теплоизоляционных материалов.

На основе корунда был сконструирован сверхпрочный искусственный камень — “микролит”. Он состоит из очень мелких (порядка микронов) зёрен корунда с небольшой добавкой связывающего стеклообразного материала. Микролитовые резцы сохраняют свою чрезвычайную твёрдость до 1200 °С и допускают поэтому очень большую скорость металлообработки.

На кристалле рубина была впервые (1960 г.) реализована идея оптического квантового генератора (“лазера”) — устройства, создающего направленный пучок монохроматического (т. е. имеющего одну определенную длину волны) излучения в видимой области спектра или вблизи неё. Действие лазера (как и родственного ему “мазера”, генерирующего аналогичный пучок коротких радиоволн) основано на выделение энергии за счёт одновременно происходящего определённого снижения энергетического уровня множества одинаковых частиц.

Заключение

Область применения оксида алюминия очень широка, увлекательная история его открытия начинается еще с древних времен. Еще в древнем Риме люди стремились узнать об этом веществе, узнавая все больше и больше о его свойствах. И уже сейчас существуют новые нано-технологии, в которых оксид алюминия играет главную роль. Возможно, в будущем с помощью этого вещества, будет разработана новая техника, появится еще один, а может и несколько видов драгоценных камней, полученных так же, как и ныне существующие, искусственным путем.

Информационные источники

1. Энциклопедия. Геология.М., «Аванта+»1995,с.304,306,357.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.М., «Высшая школа»1998.с.430-432.

3. Олдершоу.К. Атлас драгоценных камней.

4. Комкова Е.Г. Группа химических астероидов.М., «Просвещение» 1984.с.404,405

5.Сайт: http://schoolchemistry.by.ru Оксид Алюминия.

6.Сайт: http://www.alhimikov.net Алюминий.

l.120-bal.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о