Оксид алюминия из алюминия: Как получают и как используют оксид алюминия

Как получают и как используют оксид алюминия

Как правило, в качестве сырья для получения оксида алюминия служат бокситы, алуниты, а также нефелины. При содержании в них оксида алюминия более 6−7% производство ведется основным способом — методом Байера, а при меньшем содержании вещества используют метод спекания руды с известью или содой.

Метод Байера — это гидрохимический способ получения глинозема из бокситов. Он представляет собой обработку измельченной породы в шаровых мельницах, затем бокситы обрабатывают щелочными растворами при температуре 225−250°С. Полученный таким образом состав алюмината натрия разбавляют водным раствором и фильтруют.

В процессе фильтрации шлам, содержащий оксид алюминия, свойства которого соответствуют стандартным, подвергают разложению на центрифугах. Выделяется около ½ образовавшегося при этом Аl (ОН)₃. Его отфильтровывают и прокаливают во вращающихся печах или в кипящем слое при температуре ~ 1200 °C. В результате получается глинозем, содержащий 15−60% α-Аl₂О₃. Применение данного метода позволяет сохранить маточный раствор для использования в последующих операциях по выщелачиванию бокситов.

Метод спекания руды с известью или содой работает следующим образом: высококремнистую измельченную руду (нефелин и др.) смешивают с содой и известняком и спекают во вращающихся печах при 1250−1300 °С. Полученную массу выщелачивают водным щелочным раствором. Раствор алюмината Na отделяют от шлама, затем освобождают от SiO₂, осаждая его в автоклаве при давлении около 0,6 Мпа, а затем известью при атмосферном давлении и разлагают алюминат газообразным СО₂. Полученный Аl (ОН)₃ отделяют от раствора и прокаливают при температуре около 1200 °C. При переработке нефелина, помимо глинозема, получают Na₂CO₃, K₂CO₃ и цемент.

При производстве глинозема из алунитов одновременно получают H₂SO₄ и K₂SO₄. Алунитовую руду обжигают при 500−580°С в восстановительной атмосфере и обрабатывают раствором NaOH по способу Байера.

Для производства высокопрочной корундовой керамики применяют порошок оксида алюминия, полученный термическим разложением некоторых солей алюминия, например, азотнокислого, алюмоаммиачных квасцов различной степени чистоты. Оксид алюминия, полученный при разложении солей, является высокодисперсным порошком γ-Al₂O₃ (при прокаливании до 1200°С) и обладает большой химической активностью.

Для получения ультра- и нанодисперсных порошков Аl₂O₃, которые используются в технологии конструкционной и инструментальной керамики, широкое распространение получил способ совместного осаждения гидроксидов (СОГ) и плазмохимического синтеза (ПХС).

Сущность метода СОГ заключается в растворении солей алюминия, например, AlCl₃ в растворе аммиака и последующем выпадении образующихся гидратов в осадок. Процесс ведут при низких температурах и больших сроках выдержки. Полученные гидроксиды сушат и прокаливают, в результате образуется порошок Аl₂O₃ с размером частиц 10−100 нм.

В технологии ПХС водный раствор Al (NO₃)₃ подается в сопло плазмотрона. В каплях раствора возникают чрезвычайно высокие температурные градиенты, происходит очень быстрый процесс синтеза и кристаллизации Аl₂O₃. Частицы порошка имеют сферическую форму и размер 0,1−1 мкм.

Альфа-оксид алюминия | Полезное | МикроИнтек

Оксид алюминия может находиться в одной из нескольких кристаллических форм, включая наиболее устойчивую – альфа-оксид алюминия.

Модификация α-Al₂O₃ встречается в природе в форме минерала корунда. Обыкновенный корунд представляет собой непрозрачный мелко- или крупнозернистый минерал, бесцветный или сероватый, иногда в виде крупных непрозрачных кристаллов. Крупные прозрачные кристаллы корунда являются драгоценными камнями. Кристаллы альфа-модификации также могут быть окрашены в красный (рубин), синий (сапфир), фиолетовый и другие цвета за счет наличия примесей в виде оксидов различных металлов.

 

Свойства и получение α-оксида алюминия

Оксид алюминия встречается в форме отдельных или объединенных в группы кристаллов, зерен, обособленных вкраплений, плотных зернистых агрегатов. Корунд имеет металлический блеск, в отдельных случаях наблюдается эффект астеризма за счет наличия включений тонких ориентированных рутиловых иголок.

Альфа-оксид алюминия имеет форму кристаллов, нерастворимых в воде, имеющих температуру плавления 2050°C, плотность 3960 кг/м³, температуру кипения выше 3000°C. Материал отличается химической стойкостью, нерастворим в кислотах.

Искусственную альфа-форму оксида алюминия получают из бокситов и других высокоглиноземных минералов методом термической обработки. Технический альфа-оксид алюминия может быть получен нагреванием гидроксида алюминия и его солей выше 900°C. Во время нагревания алюминиевых солей до температур более 600°C образуется кубическая гамма-форма оксида алюминия, которая после достижения температуры 900°C необратимо преобразуется в альфа-модификацию.

 

Применение альфа-оксида алюминия

В промышленности α-оксид алюминия, обладающий высокой температурой плавления, используют для изготовления огнеупорных изделий, электроизоляционной продукции, электрокерамики, радиокерамики и других специальных видов керамики, электрофарфора и различных эмалей. Керамика из оксида алюминия характеризуется повышенной твердостью, огнеупорностью, изоляционными и антифрикционными свойствами, что позволяет применять ее в подложках интегральных схем, горелках газоразрядных ламп и запорных элементах кранов.

Искусственный альфа-оксид алюминия благодаря высокой твердости используют в производстве абразивных, шлифовальных материалов и режущих дисков для шлифовально-режущего оборудования. Материал данной модификации также служит сырьем для промышленного получения алюминия, применяется в качестве катализатора, адсорбента, инертного наполнителя в химическом производстве.

Компания «Микроинтек» использует собственные технологии получения различных модификаций оксида алюминия. Наличие современных производственных мощностей позволяет нашему предприятию выпускать продукцию на основе оксида алюминия, характеристики которой полностью отвечают требованиям заказчика.

Разница между алюминием и глиноземом

Ключевое различие между алюминием и глиноземом заключается в том, что алюминий является химическим элементом, а глинозем представляет собой соединение, содержащее алюминий.

Хотя два термина алюминий и глинозем звучат одинаково, они разные. Глинозем представляет собой соединение, в состав которого входит химический элемент алюминия. Точно так же есть несколько других важных различий между алюминием и глиноземом, которые мы собираемся обсудить в этой статье.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое алюминий
3. Что такое глинозем
4. Сравнение бок о бок – алюминий и глинозем в табличной форме
5. Резюме

Что такое алюминий?

Алюминий (Al) — химический элемент группы 3 и периода 3, имеющий атомный номер 13. Электронная конфигурация этого элемента: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ¹ . И его атомный вес составляет около 27 г моль ^-1 . Мы можем классифицировать этот элемент как металл. Фактически, это самый распространенный металл в земной коре.

Кроме того, алюминий представляет собой твердое вещество серебристо-белого цвета. Это прочный и легкий металл. Кроме того, это металл с низкой плотностью. Кроме того, он не растворяется в воде при комнатной температуре. В то же время он обладает отличной проводимостью электричества. Кроме того, этот металл плохо воспламеняется.

Рисунок 01: Алюминиевая фольга

Что еще более важно, алюминий проявляет как металлические, так и неметаллические характеристики; следовательно, он амфотерный. Следовательно, мы можем отнести его к категории металлоидов, а не металлов. Как металлическая характеристика, он реагирует с кислотами, выделяя газообразный водород, образуя +3 заряженный ион алюминия. Как неметаллическая характеристика, он реагирует с горячими растворами щелочей и образует ионы алюмината.

Так как этот металл слишком реактивен, чтобы оставаться в свободной форме, естественно, он встречается в минеральных формах. Здесь основным алюминийсодержащим минералом является боксит. Кроме того, он встречается в таких минералах, как криолит, берилл, гранат и т.д. низкой плотностью и коррозионной стойкостью. Чистый алюминий мягкий, и ему не хватает прочности, чтобы его использовать, но мы можем смешать его с другими элементами, такими как железо или кремний (в небольших количествах), чтобы увеличить прочность и твердость.

Что такое глинозем?

Глинозем представляет собой оксид алюминия с формулой Al ₂ O ₃ . Это кристаллическое твердое вещество белого цвета. Поскольку алюминий слишком реакционноспособен, мы не можем найти его в природе в свободной форме (очень редко мы можем найти свободный Al). В природе алюминий бывает покрыт оксидным слоем, и этот поверхностный слой оксида алюминия защищает его от коррозии.

Рисунок 02: Хлопья оксида алюминия

Кроме того, молекулярная масса оксида алюминия составляет около 102 г моль ^-1 . Его температура плавления и кипения очень высоки и превышают 2000 900 21 o 900 22 C. Кроме того, это соединение нерастворимо в воде, но очень гигроскопично. Кроме того, глинозем не может проводить электричество, но является теплопроводником. Поскольку алюминий является амфотерным элементом, оксид алюминия также является амфотерным оксидом.

Глинозем обычно встречается в форме корунда, который является кристаллическим минералом. Он полезен при производстве металлического алюминия методом Холла. В этом процессе глинозем растворяют в расплавленном криолите, а полученную соль подвергают электролизу. После этого мы можем получить чистый металлический алюминий.

Кроме того, мы можем использовать этот состав в качестве абразива благодаря его твердости и прочности. Он также полезен в качестве катализатора для увеличения скорости химической реакции. Кроме того, он полезен в качестве поглотителя воды для очистки газов и наполнителя для пластмасс.

В чем разница между алюминием и глиноземом?

Алюминий представляет собой химический элемент с атомным номером 13 и химическим символом Al. Глинозем представляет собой химическое соединение, имеющее химическую формулу Al ₂ O _{3 9.0050 . Следовательно, ключевое различие между алюминием и оксидом алюминия заключается в том, что алюминий является химическим элементом, а оксид алюминия представляет собой соединение, содержащее алюминий. Более того, существенная разница между алюминием и оксидом алюминия заключается в том, что алюминий является хорошим проводником электричества, а оксид алюминия — электрическим изолятором.}

Другое заметное различие между алюминием и оксидом алюминия заключается в том, что алюминий в значительной степени реагирует с кислородом, кислотами или основаниями, но оксид алюминия не слишком реакционноспособен, как алюминий. Приведенная ниже инфографика показывает более подробную информацию о разнице между алюминием и глиноземом.

Резюме — алюминий по сравнению с глиноземом

Глинозем представляет собой химическое соединение, содержащее химический элемент алюминия. Таким образом, ключевое различие между алюминием и глиноземом заключается в том, что алюминий является химическим элементом, а глинозем представляет собой соединение, содержащее алюминий.

Ссылка:

1. Britannica, The Editors of Encyclopaedia. «Глинозем». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 28 ноября 2018 г. Доступно здесь  

Изображение предоставлено:

1. «37841673644» Марко Верха (CC BY 2.0) через Flickr
2. «РЭМ чешуек оксида алюминия с покрытием» Автор: Неизвестно — Merck KGaA Германия, Отдел качественных материалов (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

Глинозем | химическое соединение | Британика

непрозрачный оксид алюминия

См. все материалы

Связанные темы:

корунд кальцинированный глинозем активированный оксид алюминия искусственный корунд таблитчатый глинозем

См. всю соответствующую информацию →

оксид алюминия , также называемый оксид алюминия , синтетически полученный оксид алюминия, Al ₂ O ₃ , белое или почти бесцветное кристаллическое вещество, используемое в качестве исходного материала для плавки алюминиевый металл. Он также служит сырьем для широкого спектра передовых керамических изделий и активным агентом в химической обработке.

Глинозем изготавливается из бокситов, встречающихся в природе руд, содержащих различные количества гидросодержащих (водосодержащих) оксидов алюминия. Бесплатный Аль

2 O ₃ встречается в природе в виде минерала корунда и его драгоценных камней, сапфира и рубина; они могут быть получены синтетическим путем из глинозема и на самом деле иногда называются глиноземом, но этот термин более правильно ограничивается материалом, используемым в металлургии алюминия, промышленной керамике и химической обработке.

More From Britannica

обработка алюминия: оксид алюминия

Некоторое количество глинозема до сих пор производится путем плавления бокситов в электрической печи в процессе, разработанном для абразивной промышленности в начале 20-го века, но большая часть в настоящее время извлекается из бокситов с помощью процесса Байера, который был разработан для алюминиевой промышленности в 1888 году. В процессе Байера боксит измельчают, смешивают с раствором гидроксида натрия и засевают кристаллами для осаждения гидроксида алюминия. Гидроксид нагревают в печи для удаления воды и получения нескольких сортов гранулированного или порошкообразного оксида алюминия, включая активированный оксид алюминия, плавильный оксид алюминия и прокаленный оксид алюминия.

Активированный оксид алюминия представляет собой пористое гранулированное вещество, которое используется в качестве субстрата для катализаторов и в качестве адсорбента для удаления воды из газов и жидкостей. Глинозем плавильного качества составляет 90 процентов всего производимого глинозема; он транспортируется на алюминиевые заводы, где подвергается электролизу в металлический алюминий. Из кальцинированного оксида алюминия изготавливают различные керамические изделия, в том числе изоляторы свечей зажигания, корпуса интегральных схем, костные и зубные имплантаты, лабораторную посуду, наждачную бумагу и шлифовальные круги, а также огнеупорную футеровку для промышленных печей.