Čo je korund?

Korund (Al2O3) má bohaté surovinové zásoby, ktoré tvoria asi 25 % hmotnosti zemskej kôry. Je lacný a má mnoho vynikajúcich vlastností. Existuje mnoho rôznych kryštálov Al2O3 a uvádza sa viac ako desať druhov variantov, existujú však tri hlavné, a to α-Al2O3, β-Al2O3 a γ-Al2O3.

Tabuľkový korund

γ-Al2O3 je spinelová štruktúra, ktorá je nestabilná pri vysokých teplotách a zriedka sa používa ako samostatný materiál. β-Al2 je v podstate hlinitan obsahujúci alkalické kovy alebo kovy alkalických zemín. Jeho chemické zloženie je možné priblížiť pomocou RO·3Al6O2 a R3O·2Al11O2, hexagonálna mriežka, hustota 3~3.30g/cm3.63, 3~1400 Začína sa rozkladať pri ℃ a transformuje sa na α-Al1500O2 pri 3 ℃. α-Al1600O2 je vysokoteplotná forma so stabilnou teplotou až do bodu topenia a hustotou 3~3.96 g/cm4.01, čo súvisí s obsahom nečistôt. Základná bunka je ostrý hranol, ktorý v prírode existuje vo forme prírodného korundu, rubínu a zafíru. α-Al3O2 má kompaktnú štruktúru, nízku aktivitu, dobré elektrické vlastnosti a vynikajúce mechanické vlastnosti. Tvrdosť podľa Mohsa je 3. α-Al9O2 patrí do hexagonálnej kryštálovej sústavy, štruktúra korundu, a=3, c=4.76.

Al2O3 má vysokú mechanickú pevnosť. Čím čistejšie je zloženie Al2O3, tým vyššia je pevnosť. Mechanickú pevnosť možno použiť na výrobu porcelánu zariadení a iných mechanických komponentov. Rezistivita Al2O3 je vysoká, elektrická izolácia je dobrá, merný odpor pri izbovej teplote je 1015Ω·cm a dielektrická pevnosť je 15kV/mm. Vďaka svojej izolácii a pevnosti je možné z neho vyrobiť substráty, zásuvky, zapaľovacie sviečky, plášte obvodov atď. Al2O3 má vysokú tvrdosť, tvrdosť podľa Mohsa 9, plus vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu, preto sa široko používa na výrobu nástrojov, brúsnych kotúčov, atď. brúsivá, lisovnice, ložiská, ložiskové puzdrá a umelé drahokamy. Al2O3 má vysoký bod topenia a odolnosť proti korózii. Má teplotu topenia 2050 °C. Má dobrú odolnosť proti erózii roztavených kovov ako sú Be, Sr, Ni, Al, V, Ti, Mn, Fe, CO a hydroxid sodný, sklo a troska. Má tiež vysokú odolnosť; v inertnej atmosfére neinteraguje so Si, P, Sb, Bi, preto sa môže použiť ako žiaruvzdorné materiály, pece, sklenené ťažné tégliky, duté gule, vlákna a ochranné kryty termočlánkov atď.

Al2O3 má vynikajúcu chemickú stabilitu. Mnohé komplexné sulfidy, fosfidy, arzenidy, chloridy, nitridy, bromidy, jodidy, suché fluoridy, kyselina sírová, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná a kyselina fluorovodíková neinteragujú s Al2O3. Preto sa z neho môžu vyrábať rastové tégliky z čistého kovu a monokryštálov, ľudské kĺby, umelé kosti atď. Al2O3 má optické vlastnosti a možno z neho vyrobiť materiály prepúšťajúce svetlo na výrobu trubíc sodíkových výbojok, mikrovlnných krytov, infračervených okien a laserov oscilačné komponenty. Iónová vodivosť Al2O3 sa používa ako materiál pre solárne články a akumulátory. Al2O3 sa bežne používa aj v technológii pokovovania keramických povrchov.

Hlavnou kryštalickou fázou taveného korundu na báze oxidu hlinitého je korundová fáza s veľkosťou 1.0-1.5 mm a prekladané kryštály. Zvyšok tvoria stopové množstvá rutilu, oxidu hlinitého a titaničitanu hlinitého a nachádzajú sa vo vnútri korundovej fázy alebo medzi kryštálovými fázami. Malé množstvo sklenej fázy. V Číne po viac ako desiatich rokoch neutíchajúceho úsilia dosiahol proces tavenia taveného korundu na báze bauxitu veľký pokrok s ročnou výrobnou kapacitou viac ako 110,000 2 ton. Tavený korund na báze bauxitu sa úspešne používa ako surovina pre rôzne pálené tehly a netvarované žiaruvzdorné materiály. Napríklad môže čiastočne nahradiť hustý korund vo vysokopecných odliatkoch a používa sa ako matricový materiál a zrnitý materiál na výrobu nízkeho tečenia. Tehly s vysokým obsahom oxidu hlinitého sa používajú na nahradenie bieleho korundu v iných žiaruvzdorných materiáloch Al3O2-SiOXNUMX na prípravu vysokovýkonných produktov.

Tavenie hnedého korundu je založené na základnom princípe, že hliník má väčšiu afinitu ku kyslíku ako železo, kremík, titán atď. Riadením množstva redukčného činidla sa redukčným tavením redukujú hlavné nečistoty v bauxite a redukované nečistoty vznikajú zliatiny ferosilicia. Oddelením z taveniny korundu sa získa hnedý korund s kryštálovou kvalitou spĺňajúcou požiadavky a obsahom Al2O3 vyšším ako 94.5 %. Fe2O3 sa redukuje za vzniku ferosilicínovej zliatiny a odstraňuje sa počas procesu tavenia, ale v produkte stále zostáva malé množstvo oxidu železa a oxidu hlinitého vyrobeného spinelu. TiO2 sa pri procese tavenia čiastočne redukuje do zliatiny ferosilicia a jeho značná časť zostáva v hnedom korunde, ktorý je hlavným faktorom pri farbení hnedého korundu. CaO a MgO sa ťažko redukujú počas procesu tavenia a väčšina CaO a MgO v surovinách stále existuje v produkte. Hoci Na2O a K2O môžu pri vysokej teplote počas procesu tavenia prchať, nedajú sa redukovať a zostávajú v hnedom korunde, čo má veľký vplyv na kvalitu.

Hnedý korund

Surovina hnedého korundu je zložená zo zŕn kryštálov α-oxidu hlinitého a malého množstva sklenej fázy, kryštály α-oxidu hlinitého sú zložené z tuhého roztoku Al2O3 obsahujúceho Ti2O3 a sklenená fáza je zložená prevažne z oxidu titaničitého a oxidu kremičitého a iných stopová oxidácia existujúca v elektrickej oblúkovej peci.物组合。 Materiálové zloženie. Tieto oxidy tvoria sklenú fázu a majú len nízku rozpustnosť v kryštálovej štruktúre zŕn oxidu hlinitého. Ti2O3 je jediný oxid, ktorý Ti dokáže rozpustiť v zrnách oxidu hlinitého. TiO2 je termodynamicky stabilný oxid Ti. Pri tavení a redukcii hnedého korundu sa časť TiO2 redukuje na suboxidáciu titánu. (Ti2O3), nad 1000 ℃, kyslík môže difundovať do zŕn Ga-oxidu hlinitého, oxidovať Ti2O3 na stabilnejší TiO2 a potom ho obaliť do zŕn α-oxidu hlinitého, takže väčšina oxidu titaničitého je α-oxid hlinitý Pevný roztok kryštálu zrná existujú.

Nadbytočný TiO2 v hnedom korunde nemôže zostať v sklenej fáze, ale reaguje s oxidom hlinitým za vzniku titaničitanu hlinitého (TiO2·Al2O3). Titaničitan hlinitý je treťou fázou na rozhraní medzi zrnami α-oxidu hlinitého a sklenou fázou; Húževnatosť hnedého korundu sa zvyšuje s rastom kryštálových zárodkov TiO2. Fáza Ti2 rovnomerne dispergovaná v zrnách kryštálov a-oxidu hlinitého spevňuje častice a-oxidu hlinitého. Tuhý roztok hnedého korundu Ti2O3 spôsobuje, že hnedý korund sa javí modrý.

Ti2O3 je jediný oxid, ktorý Ti dokáže rozpustiť v zrnách oxidu hlinitého. TiO2 je termodynamicky stabilný oxid Ti. Pri tavení a redukcii hnedého korundu sa časť TiO2 redukuje na suboxidáciu titánu. (Ti2O3), nad 1000 ℃, kyslík môže difundovať do zŕn Ga-oxidu hlinitého, oxidovať Ti2O3 na stabilnejší TiO2 a potom ho obaliť do zŕn α-oxidu hlinitého, takže väčšina oxidu titaničitého je α-oxid hlinitý Pevný roztok kryštálu zrná existujú. Nadbytočný TiO2 v hnedom korunde nemôže zostať v sklenej fáze, ale reaguje s oxidom hlinitým za vzniku titaničitanu hlinitého (TiO2·Al2O3). Titaničitan hlinitý je treťou fázou na rozhraní medzi zrnami α-oxidu hlinitého a sklenou fázou; Húževnatosť hnedého korundu sa zvyšuje s rastom kryštálových zárodkov TiO2. Fáza Ti2 rovnomerne dispergovaná v zrnách kryštálov a-oxidu hlinitého spevňuje častice a-oxidu hlinitého. Tuhý roztok hnedého korundu Ti2O3 spôsobuje, že hnedý korund sa javí modrý.