Co to jest korund?

Korund (Al2O3) ma duże rezerwy surowcowe, stanowiące około 25% masy skorupy ziemskiej. Jest niedrogi i ma wiele doskonałych właściwości. Istnieje wiele różnych kryształów Al2O3 i opisano ponad dziesięć rodzajów wariantów, ale istnieją trzy główne, a mianowicie α-Al2O3, β-Al2O3 i γ-Al2O3.

Korund tabularny

γ-Al2O3 jest strukturą spinelową, która jest niestabilna w wysokich temperaturach i rzadko jest stosowana jako pojedynczy materiał. β-Al2O3 jest zasadniczo glinianem zawierającym metale alkaliczne lub metale ziem alkalicznych. Jego skład chemiczny można w przybliżeniu określić jako RO·6Al2O3 i R2O·11Al2O3, siatka heksagonalna, gęstość 3.30~3.63g/cm3, 1400~1500. Zaczyna się rozkładać w ℃ i przekształca się w α-Al2O3 w 1600℃. α-Al2O3 jest formą wysokotemperaturową, o stabilnej temperaturze tak wysokiej jak temperatura topnienia i gęstości 3.96 ~ 4.01 g/cm3, co jest związane z zawartością zanieczyszczeń. Komórka elementarna to ostry pryzmat, który występuje w postaci naturalnego korundu, rubinu i szafiru w naturze. α-Al2O3 ma zwartą strukturę, niską aktywność, dobre właściwości elektryczne i doskonałe właściwości mechaniczne. Twardość Mohsa wynosi 9. α-Al2O3 należy do heksagonalnego układu kryształów, struktura korundowa, a=4.76, c=12.99.

Al2O3 ma wysoką wytrzymałość mechaniczną. Im czystszy skład Al2O3, tym wyższa wytrzymałość. Wytrzymałość mechaniczna może być wykorzystana do wykonania porcelany urządzeń i innych elementów mechanicznych. Rezystywność Al2O3 jest wysoka, izolacja elektryczna dobra, oporność w temperaturze pokojowej wynosi 1015Ω·cm, a wytrzymałość dielektryczna 15kV/mm. Wykorzystując swoją izolację i wytrzymałość, można z niego wykonać podłoża, gniazda, świece zapłonowe, osłony obwodów itp. Al2O3 ma wysoką twardość, twardość w skali Mohsa 9, a także doskonałą odporność na zużycie, dzięki czemu jest szeroko stosowany do produkcji narzędzi, ściernic, materiały ścierne, ciągadła, łożyska, tuleje łożyskowe i sztuczne klejnoty. Al2O3 ma wysoką temperaturę topnienia i odporność na korozję. Ma temperaturę topnienia 2050°C. Ma dobrą odporność na erozję stopionych metali, takich jak Be, Sr, Ni, Al, V, Ti, Mn, Fe, CO oraz wodorotlenek sodu, szkło i żużel. Posiada również wysoką odporność; nie wchodzi w interakcje z Si, P, Sb, Bi w atmosferze obojętnej, dzięki czemu może być stosowany jako materiały ogniotrwałe, rury piecowe, tygle do ciągnienia szkła, puste kule, włókna i osłony termopar itp.

Al2O3 ma doskonałą stabilność chemiczną. Wiele złożonych siarczków, fosforków, arsenków, chlorków, azotków, bromków, jodków, suchych fluorków, kwasu siarkowego, kwasu solnego, kwasu azotowego i kwasu fluorowodorowego nie oddziałuje z Al2O3. W związku z tym można go przerobić na tygle do wzrostu z czystego metalu i monokryształów, ludzkie stawy, sztuczne kości itp. Al2O3 ma właściwości optyczne i można go przetworzyć na materiały przepuszczające światło, aby uzyskać lampy parowe Na, owiewki mikrofalowe, okna na podczerwień i laser elementy oscylacyjne. Przewodnictwo jonowe Al2O3 jest wykorzystywane jako materiał do ogniw słonecznych i akumulatorów. Al2O3 jest również powszechnie stosowany w technologii metalizacji powierzchni ceramicznych.

Główną fazą krystaliczną stopionego korundu na bazie tlenku glinu jest faza korundowa o wielkości 1.0-1.5 mm z przeplatanymi kryształami. Reszta to śladowe ilości rutylu, tlenku glinu i tytanianu glinu, które znajdują się wewnątrz fazy korundowej lub pomiędzy fazami krystalicznymi. Niewielka ilość fazy szklanej. W Chinach, po ponad dziesięciu latach nieustannych wysiłków, proces wytapiania stopionego korundu na bazie boksytu poczynił ogromne postępy, a jego roczna zdolność produkcyjna wynosi ponad 110,000 2 ton. Topiony korund na bazie boksytu jest z powodzeniem stosowany jako surowiec do różnych wypalanych cegieł i nieukształtowanych materiałów ogniotrwałych. Na przykład może częściowo zastąpić gęsty korund w odlewach wielkopiecowych i jest stosowany jako materiał osnowy i materiał ziarnisty w celu uzyskania niskiego pełzania. Cegły o wysokiej zawartości tlenku glinu są używane do zastąpienia białego korundu w innych materiałach ogniotrwałych Al3O2-SiOXNUMX w celu przygotowania produktów o wysokiej wydajności.

Wytop brunatnego korundu opiera się na podstawowej zasadzie, że aluminium ma większe powinowactwo do tlenu niż żelazo, krzem, tytan itp. Kontrolując ilość środka redukującego, główne zanieczyszczenia w boksycie są redukowane przez wytapianie redukcyjne, a zredukowane zanieczyszczenia powstają stopy żelazokrzemu. Jest on oddzielany od stopionego korundu w celu uzyskania korundu brunatnego o jakości kryształów spełniającej wymagania i zawartości Al2O3 powyżej 94.5%. Fe2O3 jest redukowany w celu wytworzenia stopu żelazokrzemu i usuwany podczas procesu wytapiania, ale niewielka ilość wytworzonego spinelu tlenku żelaza i tlenku glinu nadal pozostaje w produkcie. TiO2 jest częściowo redukowany do stopu żelazokrzemu podczas procesu wytapiania, a znaczna jego część pozostaje w korundie brunatnym, który jest głównym czynnikiem barwiącym korund brunatny. CaO i MgO trudno jest zredukować podczas procesu wytapiania, a większość CaO i MgO w surowcach nadal występuje w produkcie. Chociaż Na2O i K2O mogą ulatniać się w wysokiej temperaturze podczas procesu wytapiania, nie można ich zredukować i pozostają w brunatnym korundie, co ma duży wpływ na jakość.

Brązowy korund

Surowiec brązowego korundu składa się z ziaren kryształu α-tlenku glinu i niewielkiej ilości fazy szkła, kryształy α-tlenku glinu składają się z roztworu stałego Al2O3 zawierającego Ti2O3, a faza szkła składa się głównie z dwutlenku tytanu i dwutlenku krzemu oraz innych śladowe utlenianie występujące w elektrycznym piecu łukowym.物组合。 Skład materiału. Tlenki te stanowią fazę szklistą i mają jedynie niską rozpuszczalność w strukturze krystalicznej ziaren tlenku glinu. Ti2O3 jest jedynym tlenkiem, który Ti może rozpuścić w ziarnach tlenku glinu. TiO2 jest termodynamicznie stabilnym tlenkiem Ti. Podczas wytapiania i redukcji brunatnego korundu część TiO2 ulega redukcji do podtlenienia tytanu. (Ti2O3), powyżej 1000 ℃, tlen może dyfundować do ziaren Ga-tlenku glinu, utleniać Ti2O3 do bardziej stabilnego TiO2, a następnie owijać go w ziarna α-tlenku glinu, więc większość dwutlenku tytanu to α-tlenek glinu Stały roztwór kryształu ziarna istnieją.

Nadmiar TiO2 w brązowym korundie nie może pozostać w fazie szkła, ale reaguje z tlenkiem glinu, tworząc tytanian glinu (TiO2·Al2O3). Tytanian glinu jest trzecią fazą na granicy między ziarnami α-tlenku glinu i fazą szklaną; Twardość brązowego korundu wzrasta wraz ze wzrostem zarodków kryształów TiO2. Faza TiO2 równomiernie rozproszona w ziarnach kryształów α-tlenku glinu wzmacnia cząstki α-tlenku glinu. Stały roztwór brązowego korundu Ti2O3 powoduje, że brązowy korund wydaje się niebieski.

Ti2O3 jest jedynym tlenkiem, który Ti może rozpuścić w ziarnach tlenku glinu. TiO2 jest termodynamicznie stabilnym tlenkiem Ti. Podczas wytapiania i redukcji brunatnego korundu część TiO2 ulega redukcji do podtlenienia tytanu. (Ti2O3), powyżej 1000 ℃, tlen może dyfundować do ziaren Ga-tlenku glinu, utleniać Ti2O3 do bardziej stabilnego TiO2, a następnie owijać go w ziarna α-tlenku glinu, więc większość dwutlenku tytanu to α-tlenek glinu Stały roztwór kryształu ziarna istnieją. Nadmiar TiO2 w brązowym korundie nie może pozostać w fazie szkła, ale reaguje z tlenkiem glinu, tworząc tytanian glinu (TiO2·Al2O3). Tytanian glinu jest trzecią fazą na granicy między ziarnami α-tlenku glinu i fazą szklaną; Twardość brązowego korundu wzrasta wraz ze wzrostem zarodków kryształów TiO2. Faza TiO2 równomiernie rozproszona w ziarnach kryształów α-tlenku glinu wzmacnia cząstki α-tlenku glinu. Stały roztwór brązowego korundu Ti2O3 powoduje, że brązowy korund wydaje się niebieski.