Какво е корунд?

Корундът (Al2O3) има изобилие от суровини, които представляват около 25% от теглото на земната кора. Той е евтин и има много отлични свойства. Има много различни кристали на Al2O3 и има повече от десет вида съобщени варианти, но има три основни, а именно α-Al2O3, β-Al2O3 и γ-Al2O3.

Таблицен корунд

γ-Al2O3 е шпинелна структура, която е нестабилна при високи температури и рядко се използва като единичен материал. β-Al2O3 по същество е алуминат, съдържащ алкални метали или алкалоземни метали. Неговият химичен състав може да се оцени приблизително с RO·6Al2O3 и R2O·11Al2O3, хексагонална решетка, плътност 3.30~3.63g/cm3, 1400~1500 Започва да се разлага при ℃ и се трансформира в α-Al2O3 при 1600. α-Al2O3 е високотемпературна форма, със стабилна температура толкова висока, колкото точката на топене, и плътност от 3.96~4.01g/cm3, което е свързано със съдържанието на примеси. Единичната клетка е остра призма, която съществува в природата под формата на естествен корунд, рубин и сапфир. α-Al2O3 има компактна структура, ниска активност, добри електрически свойства и отлични механични свойства. Твърдостта по Моос е 9. α-Al2O3 принадлежи към хексагонална кристална система, корундова структура, a=4.76, c=12.99.

Al2O3 има висока механична якост. Колкото по-чист е съставът на Al2O3, толкова по-висока е якостта. Механичната якост може да се използва за направата на порцелан на устройството и други механични компоненти. Съпротивлението на Al2O3 е високо, електрическата изолация е добра, съпротивлението при стайна температура е 1015Ω·cm, а диелектричната якост е 15kV/mm. Използвайки своята изолация и здравина, може да се направи в субстрати, гнезда, свещи, черупки на вериги и др. Al2O3 има висока твърдост, твърдост по Моос 9, плюс отлична устойчивост на износване, така че се използва широко за производство на инструменти, шлифовъчни колела, абразиви, матрици за изтегляне, лагери, носещи втулки и изкуствени скъпоценни камъни. Al2O3 има висока точка на топене и устойчивост на корозия. Има точка на топене 2050°C. Има добра устойчивост на ерозия на разтопени метали като Be, Sr, Ni, Al, V, Ti, Mn, Fe, CO и натриев хидроксид, стъкло и шлака. Освен това има висока устойчивост; не взаимодейства със Si, P, Sb, Bi в инертна атмосфера, така че може да се използва като огнеупорни материали, пещни тръби, тигели за изтегляне на стъкло, кухи топки, влакна и защитни капаци за термодвойки и др.

Al2O3 има отлична химическа стабилност. Много сложни сулфиди, фосфиди, арсениди, хлориди, нитриди, бромиди, йодиди, сухи флуориди, сярна киселина, солна киселина, азотна киселина и флуороводородна киселина не взаимодействат с Al2O3. Следователно, той може да бъде направен в тигели за растеж от чист метал и монокристали, човешки стави, изкуствени кости и т.н. Al2O3 има оптични свойства и може да бъде направен в пропускащи светлина материали за направата на тръби с натриева изпарена лампа, микровълнови обтекатели, инфрачервени прозорци и лазерни осцилационни компоненти. Йонната проводимост на Al2O3 се използва като материал за слънчеви клетки и акумулаторни батерии. Al2O3 също се използва често в технологията за метализация на керамичната повърхност.

Основната кристална фаза на разтопения корунд на основата на алуминиев триоксид е корундовата фаза с размер 1.0-1.5 mm и преплетени кристали. Останалите са следи от рутил, алуминиев оксид и алуминиев титанат и се намират вътре в корундовата фаза или между кристалните фази. Малко количество стъклена фаза. В Китай, след повече от десет години непрестанни усилия, процесът на топене на стопен корунд на базата на боксит постигна голям напредък, с годишен производствен капацитет от над 110,000 2 тона. Разтопеният корунд на базата на боксит се използва успешно като суровина за различни изпечени тухли и неоформени огнеупорни материали. Например, той може частично да замени плътния корунд в отливките за доменни пещи и се използва като матричен материал и гранулиран материал за получаване на ниско пълзене. Тухлите с високо съдържание на алуминиев оксид се използват за заместване на белия корунд в други огнеупорни материали Al3O2-SiOXNUMX за приготвяне на високоефективни продукти.

Топенето на кафяв корунд се основава на основния принцип, че алуминият има по-голям афинитет към кислорода от желязото, силиция, титана и т.н. Чрез контролиране на количеството на редуциращия агент основните примеси в боксита се редуцират чрез редукционно топене и се образуват намалените примеси феросилициеви сплави. Отделя се от корундовата стопилка, за да се получи кафяв корунд с кристално качество, отговарящо на изискванията и съдържание на Al2O3 над 94.5%. Fe2O3 се редуцира до получаване на феросилициева сплав и се отстранява по време на процеса на топене, но малко количество шпинел, произведен от железен оксид и алуминиев оксид, все още остава в продукта. TiO2 се редуцира частично във феросилициева сплав по време на процеса на топене, а значителна част от него остава в кафявия корунд, който е основният фактор за оцветяването на кафявия корунд. CaO и MgO трудно се редуцират по време на процеса на топене, а повечето от CaO и MgO в суровините все още съществуват в продукта. Въпреки че Na2O и K2O могат да се изпарят при висока температура по време на процеса на топене, те не могат да бъдат редуцирани и остават в кафявия корунд, което оказва голямо влияние върху качеството.

Кафяв корунд

Суровият материал от кафяв корунд се състои от α-алуминиеви кристални зърна и малко количество стъклена фаза, α-алуминиеви кристали са съставени от твърд разтвор на Al2O3, съдържащ Ti2O3, а стъклената фаза се състои предимно от титанов диоксид и силициев диоксид и други следи от окисление, съществуващи в електродъговата пещ.物组合。 Състав на материала. Тези оксиди съставляват стъклената фаза и имат само ниска разтворимост в кристалната структура на алуминиевите зърна. Ti2O3 е единственият оксид, който Ti може да разтвори в алуминиевите зърна. TiO2 е термодинамично стабилният оксид на Ti. По време на топенето и редуцирането на кафявия корунд част от TiO2 се редуцира до подокисляване на титана. (Ti2O3), над 1000℃, кислородът може да дифундира в Ga-алуминиевите зърна, да окисли Ti2O3 в по-стабилен TiO2 и след това да го обвие в α-алуминиевите зърна, така че по-голямата част от титановия диоксид е α-алуминиев оксид Твърд разтвор на кристал зърната съществуват.

Излишният TiO2 в кафявия корунд не може да остане в стъклената фаза, но реагира с алуминиев оксид, за да образува алуминиев титанат (TiO2·Al2O3). Алуминиевият титанат е третата фаза на интерфейса между α-алуминиевите зърна и стъклената фаза; Издръжливостта на кафявия корунд се увеличава с нарастването на кристалните ядра на TiO2. Фазата TiO2, равномерно диспергирана в α-алуминиевите кристални зърна, заздравява частиците α-алуминиев триоксид. Твърдият разтвор на кафяв корунд Ti2O3 кара кафявия корунд да изглежда син.

Ti2O3 е единственият оксид, който Ti може да разтвори в алуминиевите зърна. TiO2 е термодинамично стабилният оксид на Ti. По време на топенето и редуцирането на кафявия корунд част от TiO2 се редуцира до подокисляване на титана. (Ti2O3), над 1000℃, кислородът може да дифундира в Ga-алуминиевите зърна, да окисли Ti2O3 в по-стабилен TiO2 и след това да го обвие в α-алуминиевите зърна, така че по-голямата част от титановия диоксид е α-алуминиев оксид Твърд разтвор на кристал зърната съществуват. Излишният TiO2 в кафявия корунд не може да остане в стъклената фаза, но реагира с алуминиев оксид, за да образува алуминиев титанат (TiO2·Al2O3). Алуминиевият титанат е третата фаза на интерфейса между α-алуминиевите зърна и стъклената фаза; Издръжливостта на кафявия корунд се увеличава с нарастването на кристалните ядра на TiO2. Фазата TiO2, равномерно диспергирана в α-алуминиевите кристални зърна, заздравява частиците α-алуминиев триоксид. Твърдият разтвор на кафяв корунд Ti2O3 кара кафявия корунд да изглежда син.