I. Gi?i thi?u v? alumina
Alumina, ký hi?u hóa h?c: Al 2 O 3, tr?ng l??ng phân t? 102, alumina nguyên ch?t là m?t lo?i b?t vô ??nh hình màu tr?ng, còn ???c g?i là bauxite trong khai thác, g?m s? và khoa h?c v?t li?u, m?t ?? 3,9-4,0g / cm3, ?i?m nóng ch?y 2050 ° C, ?i?m sôi 2980 ° C, không hòa tan trong n??c, là m?t oxit l??ng tính, hòa tan trong axit vô c? và dung d?ch ki?m. Alumina có 9 lo?i tr?ng thái tinh th?, ch? y?u là hai lo?i lo?i α và lo?i, có th? ???c chi?t xu?t công nghi?p t? bauxite. Nó là nguyên li?u chính trong s?n xu?t ?i?n phân nhôm. Alumina là m?t v?t li?u ?i?n hình trong g?m k?t c?u. Nó th??ng ???c áp d?ng cho các b? ph?n k?t c?u c?n ch?u ???c áp l?c c? h?c, ??c bi?t là b?i ?i?m nóng ch?y cao, ?? c?ng cao, ch?ng ?n mòn và cách ?i?n. Nó có th? ???c s? d?ng trong các ?i?u ki?n kh?c nghi?t. Alumina có trong t? nhiên ???c g?i là corundum (α-Al 2 O 3) và là s?n ph?m c?a các v? phun trào núi l?a. Nó không k?t tinh trong ?á, và c?ng có th? ???c nhu?m thành tinh th? màu v?i các t?p ch?t alumina khác (oxit crom và oxit s?t, v.v.), màu ?? ???c g?i là ruby, và các lo?i ?á quý corundum khác ???c g?i là sapphire.
Alumina công nghi?p là m?t s?n ph?m kh? n??c c?a các hydrat alumina khác nhau ???c phân h?y b?ng nhi?t. Chúng t?o thành m?t lo?t các tinh th? ??ng hình, m?t s? ? pha phân tán và m?t s? ? tr?ng thái chuy?n ti?p.
Các lo?i c?u trúc c?a alumina th??ng ???c s? d?ng nh? sau:
?? al-alumina. Còn ???c g?i là c?u trúc corundum, nó ?n ??nh nh?t ? d?ng tinh th? c?a alumina. Nó là c?u trúc ??i di?n c?a oxit lo?i M2O3. C?u trúc ki?u corundum có l?p nguyên t? oxy ?óng gói g?n nh?t và kho?ng cách 2/3 c?a s? ph?i h?p bát di?n gi?a các nguyên t? oxy ???c l?p ??y b?i nguyên t? kim lo?i. ?i?u ?ó có ngh?a là, α-alumina là m?t lo?i ph?i h?p octa trong ?ó m?t ion nhôm hình thành liên k?t ion v?i ion oxy và m?t nguyên t? nhôm ???c bao quanh b?i sáu nguyên t? oxy ?? t?o thành m?t kh?i tám m?t. Do bán kính ion c?a các ion nhôm là nh? nh?t c?a M2O3, nên nó ???c k?t h?p ch?t ch? v?i các ion oxy ?? tr? thành oxit kim lo?i hóa tr? ba có ?? c?ng cao nh?t.
Alumina lo?i is không hòa tan trong n??c và axit, và là nguyên li?u c? b?n ?? s?n xu?t nhôm kim lo?i. Nó c?ng ???c s? d?ng trong s?n xu?t các lo?i g?ch ch?u l?a, bê tông ch?u l?a, ?ng ch?u l?a, d?ng c? thí nghi?m ch?u nhi?t ?? cao, nó c?ng có th? ???c s? d?ng làm v?t li?u mài mòn, ch?ng cháy. Alpha-alumina có ?? tinh khi?t cao c?ng là nguyên li?u thô ?? s?n xu?t corundum nhân t?o, h?ng ng?c t?ng h?p và saphia, nó c?ng ???c s? d?ng ?? s?n xu?t chân ?? cho các m?ch tích h?p quy mô l?n hi?n ??i.
γ-alumina,-Al2O3 là m?t alumina quá m?c ???c hình thành trong quá trình kh? n??c c?a alumina hydrat nh? gibbsite và nhôm hydroxit. Nó ???c chuy?n ??i thành c?u trúc dày ??c α-Al2O3 b?ng cách làm nóng ? 1350 ° C, và ?? co ngót b?n là c?c k? l?n. ?ánh giá t? c?u trúc, nó có m?t l? r?ng, có kh? n?ng h?p ph? t?t v?i các ch?t khác, có di?n tích b? m?t l?n và có ??c tính h?p ph? cao ??i v?i n??c và các ch?t khác, vì v?y nó có th? ???c s? d?ng làm ch?t h?p ph? và hút ?m. Ho?t tính hóa h?c, d? dàng làm vi?c v?i dung d?ch axit ho?c ki?m.
??-alumina. Nói ?úng ra,-Al2O3 không thu?c v? alumina. Thành ph?n hóa h?c có th? ???c x?p x? b?i MeO 6 Al 2 O 3 và Me 2 O Al 2 O 3. (MeO dùng ?? ch? các oxit kim lo?i ki?m th? nh? CaO, BaO và SrO, và Me2O dùng ?? ch? các oxit kim lo?i ki?m nh? Na 2 O, K 2 O và Li 2O.) Β-Al2O3 ch? là m?t h?p ch?t cao c?a các h?p ch?t polyaluminate. Hi?n t??ng phân c?c tình d?c và th? giãn, m?t ?i?n môi l?n, hi?u su?t cách ?i?n kém. Alumina cho luy?n nhôm ?i?n phân th??ng ???c s?n xu?t trong s?n xu?t alumina là h?n h?p c?a α-Al 2 O 3 và-Al 2 O 3.
Alumina cho s?n xu?t ?i?n phân nhôm ch? y?u bao g?m α-Al 2 O 3 và-Al 2 O 3. Ch?t l??ng c?a alumina ?nh h??ng tr?c ti?p ??n ?? tinh khi?t c?a nhôm kim lo?i và các ch? s? k? thu?t và kinh t? c?a s?n xu?t ?i?n phân nhôm. Do ?ó, alumina, m?t nguyên li?u thô ?? s?n xu?t ?i?n phân nhôm, có nh?ng yêu c?u nh?t ??nh v? ?? tinh khi?t hóa h?c và tính ch?t v?t lý c?a nó.
1. ?? tinh khi?t hóa h?c c?a alumina. Ngoài vi?c ch? y?u ch?a Al2O3, alumina còn ch?a m?t l??ng nh? t?p ch?t nh? SiO2, Fe2O3, Na2O và H2O. Alumina cho nhôm ?i?n phân ph?i có ?? tinh khi?t hóa h?c cao vì nó có ch?a t?p ch?t oxit (nh? Fe 2 O 3, SiO2, v.v.) d??ng h?n nhôm và các nguyên t? này tr??c tiên s? k?t t?a ? c?c âm trong quá trình ?i?n phân. Trong nhôm, nhôm là không tinh khi?t. Các t?p ch?t oxit kim lo?i (nh? Na 2 O), tích ?i?n âm h?n nhôm trong alumina, tác d?ng v?i ch?t ?i?n phân, làm thay ??i thành ph?n bình th??ng c?a ch?t ?i?n phân, không có l?i cho quá trình ?i?n phân.
N??c tinh th? còn l?i trong alumina ???c th? hi?n b?ng cách gi?m ?ánh l?a. Nó c?ng là m?t t?p ch?t có h?i. S? hình thành HF do tác ??ng c?a n??c và AlF3 trong ch?t ?i?n phân gây m?t mu?i florua và gây ô nhi?m môi tr??ng. Ngoài ra, khi alumina có ?? ?m cao ho?c cao ti?p xúc v?i ch?t ?i?n phân nóng ch?y ? nhi?t ?? cao, nó có th? gây n? ?i?n gi?i và gây nguy hi?m cho s? an toàn c?a ng??i v?n hành.
2. Tính ch?t v?t lý c?a alumina
Ngoài các yêu c?u hóa h?c nghiêm ng?t ??i v?i alumina ???c s? d?ng trong s?n xu?t ?i?n phân nhôm, ng??i ta c?ng yêu c?u alumina hòa tan nhanh trong quá trình tan ch?y cryolite, tr?m tích ? ?áy t? bào ít h?n và kh? n?ng cách ?i?n trong ch?t ?i?n phân t?t trong không khí. Nó không h?p th? ?? ?m, ít m?t bay và có tính l?u ??ng t?t, thu?n ti?n cho vi?c v?n chuy?n và thu?n ti?n cho vi?c t? ??ng cho t? bào ?i?n phân. T?t c? các tính ch?t này ph? thu?c vào tính ch?t v?t lý c?a alumina. Các ch? s? ???c s? d?ng cho các tính ch?t v?t lý c?a alumina là: góc ?? l?p l?i, hàm l??ng α-Al2O3, m?t ?? kh?i, kích th??c h?t và di?n tích b? m?t c? th?.
?? M?t góc ngh? ng?i. Nó ?? c?p ??n ?? nghiêng c?a v?t li?u tích l?y t? nhiên trên m?t m?t ph?ng m?n. Alumina v?i góc l?p l?n h?n hòa tan h?n trong ch?t ?i?n phân, và có th? ???c bao ph? t?t trên l?p v? ch?t ?i?n phân trong quá trình ?i?n phân, và t?n th?t bay c?ng nh?.
?? Hàm l??ng α- Al2O3. Hàm l??ng α-Al2O3 ph?n ánh m?c ?? nung c?a alumina. M?c ?? nung càng cao, hàm l??ng α-Al2O3 càng cao và ?? hút ?m c?a alumina gi?m khi t?ng hàm l??ng α-Al2O3. Do ?ó, alumina cho ?i?n phân là c?n thi?t ?? ch?a m?t l??ng nh?t ??nh α-Al 2 O 3. Tuy nhiên, ?? hòa tan c?a α-Al2O3 trong ch?t ?i?n phân kém h?n so v?i-Al2O3.
3 m?t ?? l?n. M?t ?? kh?i l??ng l?n c?a alumina ?? c?p ??n kh?i l??ng v?t li?u trên m?t ??n v? kh?i l??ng trong ?i?u ki?n t? nhiên. Thông th??ng, alumina có m?t ?? kh?i nh? t?o ?i?u ki?n hòa tan trong ch?t ?i?n phân.
Kích th??c 4 h?t. Kích th??c h?t c?a alumina ?? c?p ??n m?c ?? dày. Kích th??c h?t c?a alumina ph?i phù h?p, quá thô trong ch?t ?i?n phân ?? hòa tan ch?m, ho?c th?m chí k?t t?a, các quy t?c r?t d? bay m?t.
5 di?n tích b? m?t c? th?. Di?n tích b? m?t c? th? c?a alumina ?? c?p ??n t?ng di?n tích c?a t?ng di?n tích b? m?t bên ngoài trên m?t ??n v? tr?ng l??ng c?a v?t li?u và di?n tích b? m?t c?a l? chân lông bên trong. Nó là m?t ch? s? quan tr?ng c?a m?c ?? ho?t ??ng v?t ch?t. Alumina có di?n tích b? m?t riêng l?n có kh? n?ng hòa tan t?t trong ch?t ?i?n phân và ho?t ??ng, nh?ng hút ?m.
Theo tính ch?t v?t lý c?a alumina, Al2O3 th??ng có th? ???c chia thành ba lo?i: cát, b?t và trung gian. Ba lo?i Al2O3 này có s? khác bi?t l?n v? tính ch?t v?t lý.
Al2O3 gi?ng nh? cát có m?t ?? kh?i nh?, di?n tích b? m?t riêng l?n, góc nghiêng nh? h?n m?t chút và l??ng α-Al2O3 nh? h?n. Các h?t thô ??ng ??u và ??ng ??u h?n, c??ng ?? cao h?n. Alumina gi?ng nh? b?t có m?t ?? kh?i l?n, di?n tích b? m?t riêng nh? và ch?a m?t l??ng l?n α-Al2O3, và có kích th??c h?t l?n và ?? b?n kém. Các tính ch?t v?t lý c?a alumina trung gian n?m ? ?âu ?ó ? gi?a.
