Що таке корунд?

Корунд (Al2O3) володіє багатими запасами сировини, що становить близько 25% маси земної кори. Він недорогий і має багато чудових властивостей. Існує багато різних кристалів Al2O3, і відомо більше десяти видів варіантів, але є три основних, а саме α-Al2O3, β-Al2O3 та γ-Al2O3.

Табличний корунд

γ-Al2O3 – це структура шпінелі, яка нестабільна при високих температурах і рідко використовується як один матеріал. β-Al2O3 по суті є алюмінатом, що містить лужні або лужноземельні метали. Його хімічний склад можна приблизно оцінити RO·6Al2O3 і R2O·11Al2O3, гексагональна решітка, щільність 3.30~3.63 г/см3, 1400~1500 Він починає розкладатися при ℃ і перетворюється в α-Al2O3 при 1600. α-Al2O3 є високотемпературною формою, зі стабільною температурою, що досягає температури плавлення, і щільністю 3.96~4.01 г/см3, що пов’язано з вмістом домішок. Елементарна комірка являє собою гостру призму, яка в природі існує у вигляді природного корунду, рубіну і сапфіра. α-Al2O3 має компактну структуру, низьку активність, хороші електричні властивості та чудові механічні властивості. Твердість за Моосом 9. α-Al2O3 належить до гексагональної кристалічної системи, структура корунду, a=4.76, c=12.99.

Al2O3 має високу механічну міцність. Чим чистіший склад Al2O3, тим вище міцність. Механічна міцність може бути використана для виготовлення порцеляни та інших механічних компонентів пристрою. Питомий опір Al2O3 високий, електрична ізоляція хороша, питомий опір при кімнатній температурі становить 1015 Ом·см, а діелектрична міцність становить 15 кВ/мм. Використовуючи ізоляцію та міцність, з нього можна виготовляти підкладки, розетки, свічки запалювання, корпуси ланцюгів тощо. Al2O3 має високу твердість, твердість за Моосом 9, а також чудову зносостійкість, тому широко використовується для виробництва інструментів, шліфувальних кругів, абразиви, волочильні матриці, підшипники, підшипники та штучні дорогоцінні камені. Al2O3 має високу температуру плавлення і стійкість до корозії. Має температуру плавлення 2050°C. Має хорошу стійкість до ерозії розплавлених металів, таких як Be, Sr, Ni, Al, V, Ti, Mn, Fe, CO та гідроксиду натрію, скла та шлаку. Також має високу стійкість; не взаємодіє з Si, P, Sb, Bi в інертній атмосфері, тому може використовуватися як вогнетривкі матеріали, топкові труби, скляні тиглі для витягування, порожнисті кульки, волокна та захисні кришки для термопар тощо.

Al2O3 має чудову хімічну стабільність. Багато складні сульфіди, фосфіди, арсеніди, хлориди, нітриди, броміди, йодиди, сухі фториди, сірчана кислота, соляна кислота, азотна кислота і плавикова кислота не взаємодіють з Al2O3. Таким чином, з нього можуть бути виготовлені чисті металеві та монокристалічні тигли для росту, людські суглоби, штучні кістки тощо. Al2O3 має оптичні властивості та може бути перероблений у світлопропускаючі матеріали для виготовлення трубок натрієвої лампи, мікрохвильових обтічників, інфрачервоних вікон та лазерів. компоненти коливань. Іонна провідність Al2O3 використовується як матеріал для сонячних елементів і акумуляторних батарей. Al2O3 також широко використовується в технології металізації керамічної поверхні.

Основною кристалічною фазою плавленого корунду на основі оксиду алюмінію є корундова фаза розміром 1.0-1.5 мм і переплетені кристали. Решта – це сліди рутилу, оксиду алюмінію та титанату алюмінію, і вони знаходяться всередині фази корунду або між кристалічними фазами. Невелика кількість скляної фази. У Китаї після більш ніж десяти років невпинних зусиль процес плавки плавленого корунду на основі бокситів досяг значного прогресу, з річною виробничою потужністю понад 110,000 2 тонн. Плавлений корунд на основі бокситів успішно використовується як сировина для різноманітної випаленої цегли та неформованих вогнетривких матеріалів. Наприклад, він може частково замінити щільний корунд у доменних виливках і використовується як матеріал матриці та гранульований матеріал для отримання низької повзучості. Цегла з високим вмістом глинозему використовується для заміни білого корунду в інших вогнетривках Al3O2-SiOXNUMX для приготування високоефективних продуктів.

Виплавка коричневого корунду заснована на основному принципі, що алюміній має більшу спорідненість до кисню, ніж залізо, кремній, титан тощо. Контролюючи кількість відновника, основні домішки в бокситі зменшуються шляхом відновної плавки, а відновлені домішки утворюються феросиліцієві сплави. Його відокремлюють від корундового розплаву для отримання коричневого коруду з кристалічною якістю, що відповідає вимогам, і вмістом Al2O3 більше 94.5%. Fe2O3 відновлюється для отримання феросиліцієвого сплаву та видаляється під час процесу плавки, але невелика кількість оксиду заліза та шпінелі, отриманої з глинозему, все ще залишається в продукті. TiO2 в процесі плавки частково відновлюється в феросиліційний сплав, а значна частина залишається в коричневому корунді, який є основним фактором забарвлення коричневого корунда. CaO і MgO важко відновити під час процесу плавки, і більшість CaO і MgO в сировині все ще існує в продукті. Хоча Na2O і K2O можуть випаровуватися при високій температурі під час процесу плавки, вони не можуть бути відновлені і залишаються в коричневому корунді, що має великий вплив на якість.

Коричневий корунд

Сировина коричневого корунду складається з кристалічних зерен α-глинозему та невеликої кількості скляної фази, α-кристали оксиду алюмінію складаються з твердого розчину Al2O3, що містить Ti2O3, а скляна фаза в основному складається з діоксиду титану та діоксиду кремнію та інших. сліди окислення, наявні в електродуговій печі.物组合。 Склад матеріалу. Ці оксиди становлять скляну фазу, і вони мають лише низьку розчинність у кристалічній структурі зерен глинозему. Ti2O3 є єдиним оксидом, який Ti може розчинити в зернах глинозему. TiO2 є термодинамічно стабільним оксидом Ti. Під час плавки та відновлення коричневого корунду частина TiO2 відновлюється до перекислення титану. (Ti2O3), вище 1000℃, кисень може дифундувати в зерна оксиду алюмінію Ga, окислювати Ti2O3 до більш стабільного TiO2, а потім загорнути його в зерна α-глинозему, тому більша частина діоксиду титану становить α-оксид алюмінію Твердий розчин кристала зерна існують.

Надлишок TiO2 в коричневому корунді не може залишатися у скляній фазі, а реагує з оксидом алюмінію з утворенням титанату алюмінію (TiO2·Al2O3). Титанат алюмінію є третьою фазою на межі розділу між зернами α-оксиду алюмінію та скляною фазою; В’язкість коричневого корунду збільшується із зростанням кристалічних ядер TiO2. Фаза TiO2, рівномірно диспергована в кристалічних зернах α-оксиду алюмінію, робить частинки α-глинозему жорсткими. Твердий розчин коричневого корунду Ti2O3 викликає синій колір коричневого корунду.

Ti2O3 є єдиним оксидом, який Ti може розчинити в зернах глинозему. TiO2 є термодинамічно стабільним оксидом Ti. Під час плавки та відновлення коричневого корунду частина TiO2 відновлюється до перекислення титану. (Ti2O3), вище 1000℃, кисень може дифундувати в зерна оксиду алюмінію Ga, окислювати Ti2O3 до більш стабільного TiO2, а потім загорнути його в зерна α-глинозему, тому більша частина діоксиду титану становить α-оксид алюмінію Твердий розчин кристала зерна існують. Надлишок TiO2 в коричневому корунді не може залишатися у скляній фазі, а реагує з оксидом алюмінію з утворенням титанату алюмінію (TiO2·Al2O3). Титанат алюмінію є третьою фазою на межі розділу між зернами α-оксиду алюмінію та скляною фазою; В’язкість коричневого корунду збільшується із зростанням кристалічних ядер TiO2. Фаза TiO2, рівномірно диспергована в кристалічних зернах α-оксиду алюмінію, зміцнює частинки α-оксиду алюмінію. Твердий розчин коричневого корунду Ti2O3 викликає синій колір коричневого корунду.