اکسید آلومینیوم یا آلومینا : خواص، تولید و کاربردها!

 

اکسید آلومینیوم که با نام آلومینا شناخته می شود، ماده ای جامد و یا به شکل پودر سفید رنگ و بدون بو است که اغلب در سرامیک های صنعتی به کار می رود.

 

این ماده به دلیل خواص برجسته ای که دارد به تعداد قابل توجهی از برنامه های کاربردی برای افزایش کیفیت زندگی و جامعه کمک کرده است. آلومینیوم اکسید در زمینه پزشکی و جنگ های مدرن به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

 

آلومینا یک ترکیب حرارتی ناپایدار و نامحلول است که به طور طبیعی در مواد معدنی مختلف مانند کوراندوم، یک نوع ترکیب کریستالی اکسید و بوکسیت وجود دارد که به عنوان سنگ معدن آلومینیوم اصلی آن محسوب می شود.

 

خواص و مشخصات شناسایی اکسید آلومینیوم

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                        جامد و پودر سفید فرمول شیمیایی                                                                         Al۲O۳
دانسیته                                                                   (g/cm۳)۳.۹۸۷ وزن مولکولی                                                       (g/mol) 101.960
نقطه ذوب                                                                          (۰C)2072 شماره (CAS No)                                                            ۱۳۴۴-۲۸-۱
حلالیت در آب                                                                  نامحلول ساختار کریستالی                                    تری گونال، hR30

 

آلومینا چگونه تولید می شود؟

 

بر اساس گزارش matmatch اکسید آلومینیوم غالباً توسط فرآیند بایر تولید می شود که به معنی تصفیه بوکسیت برای تولید آلومینا است. معادله شیمیایی قابل برگشت زیر زمینه فرآیند بایر را توصیف می کند:

 

Screenshot 2019-10-29 at 09.21.54.png

 

این فرایند با خشک کردن بوکسیت خرد شده و شسته شده شروع می شود، که معمولاً حاوی ۳۰تا ۵۵ درصد آلومینیوم اکسید می باشد.

 

بوکسیت در سود سوزآور حل شده و دوغابی تشکیل می دهد و در دمای حدود ۱۱۰–۲۷۰ درجه سانتیگراد گرم می شود. سپس این مخلوط فیلتر می شود تا باقیمانده ای به نام ناخالصی های “گل قرمز” پاک شود.

 

روند بایر در شکل زیر خلاصه شده است، که تمام مراحل و آنچه در هر مرحله اتفاق می افتد را نشان می دهد:

 

آلومینا چگونه تولید می شود؟ فرایند بایر

 

محلول فیلتر شده آلومینا سپس در مخازن رسوب آورنده منتقل شده یا پمپ می شود و در آنجا خنک می شود و شروع به بذر کاری می کند.

 

این دانه ها فرآیند رسوب را تحریک می کنند و اجازه می دهند بلورهای جامد هیدروکسید آلومینیوم تشکیل شود. تمام هیدروکسید آلومینیوم که در ته مخزن قرار می گیرند، خارج می شوند.

 

سود سوزآور باقیمانده از هیدروکسید آلومینیوم که تحت سطوح مختلف فیلتر قرار می گیرد، شسته می شود. در آخر، آن را گرم می کنند تا آب اضافی آن کاملاً خشک شود. پس از عبور از یک مرحله خنک کننده، پودر ریز سفید تولید می شود.

 

کاربردهای اکسید آلومینیوم

 

بیشتر آلومینا تولید شده برای تشکیل فلز آلومینیوم استفاده می شود. اکسیژن به طور معمول در واکنش با آلومینیوم فلز باعث خوردگی می شود.

 

با این حال، هنگامی که با اکسیژن پیوند می یابد و اکسید آلومینیوم تشکیل می شود، یک پوشش محافظ ایجاد می شود و از اکسیداسیون بیشتر جلوگیری می کند که موجب افزایش استحکام شده و میزان خراب شده مواد را کم می کند.

 

صنایعی که از اکسید آلومینیوم استفاده می کنند عبارتند از:

 

صنعت پزشکی

 

کاربردهای اکسید آلومینیوم

 

به دلیل سختی اکسید آلومینیوم و بی اثر بودن بیولوژیکی و خواص شیمیایی، این ماده برای بلبرینگ در جایگزینی مفصل ران، به عنوان پروتز، کاشت بیونیک، جایگزین پروتز چشم، تقویت کننده های بافت، تاج دندان، پایه ها، پل ها و سایر ایمپلنت های دندانی استفاده می شود.

 

این ماده همچنین در تجهیزات و ابزار تحقیقاتی مانند بوته ها، کوره ها و سایر تجهیزات آزمایشگاهی به کار برده می شود.

 

تجهیزات نظامی و محافظتی

 

استحکام و کیفیت سبک آلومینیوم اکسید به تقویت زره های بدن و همچنین زره های خودرو و هواپیما کمک می کند. از آلومینا در شیشه های ضد گلوله و یاقوت کبود مصنوعی یاقوت کبود نیز استفاده می شود.

 

صنعت برق و الکترونیک

 

نقاط ذوب و جوش زیاد اکسید آلومینیوم علاوه بر خاصیت مقاومت حرارتی عالی، آن را در ساخت عایق های کوره و الکتریکی با درجه حرارت بالا مطلوب می کند.

 

فیلم های آلومینا نیز از اجزای حیاتی در صنعت ریز تراشه ها هستند. برخی دیگر از کاربردهای آن شامل عایق های شمع، بسترهای میکرو الکتریکی و سینک های گرمایش عایق هستند.

 

آلومینا در صنعت گوهرشناسی

 

آلومینا در صنعت گوهرشناسی

 

اکسید آلومینیوم یک عنصر با ارزش در تشکیل یاقوت کبود است. شکل کریستالی آن، عنصر اصلی این سنگ های قیمتی است.

 

یاقوت قرمز رنگ عمیق خود را مدیون ناخالصی های کروم است در حالی که یاقوت کبود، رنگ های مختلف خود را از آثار آهن و تیتانیوم بدست می آورد.

 

کاربردهای صنعتی

 

از آنجا که آلومینا از نظر شیمیایی بی اثر است، از آن به عنوان ماده پرکننده در پلاستیک ها، آجرها و سایر ظروف رس سنگین مانند کوره ها استفاده می شود. به دلیل مقاومت و سختی بیش از حد، اغلب از آن به عنوان ساینده برای کاغذ سنباده استفاده می شود.

 

همچنین این ماده یک جایگزین اقتصادی برای الماس های صنعتی است. از اکسیدهای آلومینیوم برای تولید اجزای لوله کشی مانند سه راهی، لوله های مستقیم، سیکلون های آبی، گیرنده ها، نازل ها و شیرها استفاده می شود.

 

سایر کاربردهای اکسید آلومینیوم شامل تولید ابزارهای مختلف ماشینکاری، ابزارهای برش، غلاف ترموکوپل، پروانه های پمپ مقاوم در برابر سایش و صفحات دزدگیر است.