Corundum là gì?

Corundum (Al2O3) có trữ lượng nguyên liệu dồi dào, chiếm khoảng 25% trọng lượng vỏ trái đất. Nó không đắt và có nhiều đặc tính tuyệt vời. Có rất nhiều tinh thể khác nhau của Al2O3, và có hơn mười loại biến thể được báo cáo, nhưng có ba loại chính, đó là α-Al2O3, β-Al2O3 và γ-Al2O3.

Bảng tổng hợp

γ-Al2O3 là cấu trúc spinel, không bền ở nhiệt độ cao và hiếm khi được sử dụng làm vật liệu đơn lẻ. β-Al2O3 thực chất là một aluminat chứa các kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ. Thành phần hóa học của nó có thể được tính gần đúng bằng RO · 6Al2O3 và R2O · 11Al2O3, mạng tinh thể lục giác, mật độ 3.30 ~ 3.63g / cm3, 1400 ~ 1500 Nó bắt đầu phân hủy ở ℃ và chuyển thành α-Al2O3 ở 1600 ℃. α-Al2O3 là một dạng nhiệt độ cao, với nhiệt độ ổn định cao bằng điểm nóng chảy, và mật độ 3.96 ~ 4.01g / cm3, có liên quan đến hàm lượng tạp chất. Tế bào đơn vị là một lăng kính sắc nét, tồn tại ở dạng corundum tự nhiên, ruby ​​và sapphire trong tự nhiên. α-Al2O3 có cấu trúc nhỏ gọn, hoạt độ thấp, tính chất điện tốt và cơ tính tuyệt vời. Độ cứng Mohs là 9. α-Al2O3 thuộc hệ tinh thể lục phương, cấu trúc corundum, a = 4.76, c = 12.99.

Al2O3 có độ bền cơ học cao. Thành phần Al2O3 càng tinh khiết thì độ bền càng cao. Độ bền cơ học có thể được sử dụng để chế tạo sứ thiết bị và các thành phần cơ học khác. Điện trở suất của Al2O3 cao, hiệu suất cách điện tốt, điện trở suất ở nhiệt độ phòng là 1015Ω · cm và độ bền điện môi là 15kV / mm. Sử dụng cách điện và độ bền của nó, nó có thể được chế tạo thành đế, ổ cắm, bugi, vỏ mạch, … Al2O3 có độ cứng cao, độ cứng Mohs là 9, cộng với khả năng chống mài mòn tuyệt vời, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi để sản xuất công cụ, bánh mài, chất mài mòn, khuôn vẽ, vòng bi, ống lót ổ trục và đá quý nhân tạo. Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao và chống ăn mòn. Nó có nhiệt độ nóng chảy là 2050 ° C. Nó có khả năng chống ăn mòn tốt đối với sự ăn mòn của các kim loại nóng chảy như Be, Sr, Ni, Al, V, Ti, Mn, Fe, CO và natri hydroxit, thủy tinh và xỉ. Nó cũng có sức đề kháng cao; nó không tương tác với Si, P, Sb, Bi trong môi trường trơ, vì vậy nó có thể được sử dụng làm vật liệu chịu lửa, ống lò, chén vẽ thủy tinh, quả bóng rỗng, sợi và vỏ bảo vệ cặp nhiệt điện, v.v.

Al2O3 có tính ổn định hóa học tuyệt vời. Nhiều phức hợp sunfua, photphua, asenua, clorua, nitrua, bromua, iotua, florua khô, axit sunfuric, axit clohydric, axit nitric và axit flohiđric không tương tác với Al2O3. Do đó, nó có thể được chế tạo thành chén nung đơn tinh thể và kim loại nguyên chất, khớp người, xương nhân tạo, v.v … Al2O3 có tính chất quang học và có thể được chế tạo thành vật liệu truyền sáng để chế tạo ống đèn hơi Na, đèn vi sóng, cửa sổ hồng ngoại và laze. các thành phần dao động. Tính dẫn điện ion của Al2O3 được sử dụng làm vật liệu cho pin mặt trời và pin lưu trữ. Al2O3 cũng thường được sử dụng trong công nghệ kim loại hóa bề mặt gốm.

Pha kết tinh chính của corundum được nung chảy trên cơ sở alumin là pha corundum có kích thước 1.0-1.5mm và các tinh thể xen kẽ. Phần còn lại là một lượng nhỏ của rutil, alumina và nhôm titanat, và nằm bên trong pha corundum hoặc giữa các pha tinh thể. Một lượng nhỏ pha thủy tinh. Tại Trung Quốc, sau hơn mười năm nỗ lực không ngừng, quy trình nấu chảy corundum nóng chảy từ bô-xit đã có những bước phát triển vượt bậc, với công suất sản xuất hàng năm hơn 110,000 tấn. Corundum được nung chảy dựa trên bauxite đã được sử dụng thành công làm nguyên liệu cho các loại gạch nung và vật liệu chịu lửa không định hình. Ví dụ, nó có thể thay thế một phần corundum dày đặc trong các vật đúc bằng lò cao và được sử dụng làm vật liệu nền và vật liệu dạng hạt để tạo ra độ rão thấp. Gạch cao nhôm được sử dụng để thay thế corundum trắng trong vật liệu chịu lửa Al2O3-SiO2 khác để điều chế các sản phẩm hiệu suất cao.

Luyện corundum màu nâu dựa trên nguyên tắc cơ bản là nhôm có ái lực với oxy lớn hơn sắt, silic, titan, v.v … Bằng cách kiểm soát lượng chất khử, các tạp chất chính trong bôxít được giảm bớt bằng cách khử nấu chảy, và các tạp chất giảm hình thành hợp kim ferrosilicon. Nó được tách ra khỏi corundum nóng chảy để thu được corundum màu nâu với chất lượng tinh thể đạt yêu cầu và hàm lượng Al2O3 lớn hơn 94.5%. Fe2O3 bị khử để tạo ra hợp kim ferrosilicon và bị loại bỏ trong quá trình nấu chảy, nhưng một lượng nhỏ oxit sắt và spinel được tạo ra từ alumin vẫn còn lại trong sản phẩm. TiO2 bị khử một phần thành hợp kim ferrosilicon trong quá trình nấu chảy, và một phần đáng kể của nó vẫn còn trong corundum màu nâu, đây là yếu tố chính tạo nên màu của corundum màu nâu. CaO và MgO rất khó bị khử trong quá trình nấu chảy, và hầu hết CaO và MgO trong nguyên liệu vẫn tồn tại trong sản phẩm. Mặc dù Na2O và K2O có thể bay hơi ở nhiệt độ cao trong quá trình nấu luyện nhưng chúng không thể bị khử và vẫn còn trong corundum màu nâu, ảnh hưởng lớn đến chất lượng.

Corundum màu nâu

Nguyên liệu thô của corundum màu nâu bao gồm các hạt tinh thể α-alumina và một lượng nhỏ pha thủy tinh, các tinh thể α-alumina được cấu tạo bởi dung dịch rắn Al2O3 chứa Ti2O3, và pha thủy tinh chủ yếu bao gồm titan điôxít và silic điôxít và các vết ôxy hóa tồn tại trong lò điện hồ quang. 物 组合。 Thành phần nguyên liệu. Các oxit này tạo nên pha thủy tinh, và chúng chỉ có độ hòa tan thấp trong cấu trúc tinh thể của các hạt alumin. Ti2O3 là oxit duy nhất mà Ti có thể hòa tan trong các hạt alumin. TiO2 là oxit bền nhiệt động của Ti. Trong quá trình nấu chảy và khử corundum màu nâu, một phần của TiO2 bị khử thành quá trình oxy hóa phụ của titan. (Ti2O3), trên 1000 ℃, ôxy có thể khuếch tán vào hạt Ga-nhôm, ôxy hoá Ti2O3 thành TiO2 bền hơn và sau đó bọc nó trong các hạt α-alumina, vì vậy phần lớn titan đioxit là α-alumin Một dung dịch rắn tinh thể. ngũ cốc tồn tại.

TiO2 quá nhiều trong corundum màu nâu không thể ở lại trong pha thủy tinh, nhưng phản ứng với alumin để tạo thành nhôm titanat (TiO2 · Al2O3). Titanat nhôm là pha thứ ba ở mặt phân cách giữa các hạt α-alumina và pha thủy tinh; Độ dai của corundum màu nâu tăng lên cùng với sự lớn lên của hạt nhân tinh thể TiO2. Pha TiO2 phân tán đồng đều trong các hạt tinh thể α-alumina sẽ làm cứng các hạt α-alumina. Dung dịch rắn có corundum màu nâu Ti2O3 làm corundum màu nâu xuất hiện màu xanh lam.

Nguyên liệu thô của corundum màu nâu bao gồm các hạt tinh thể α-alumina và một lượng nhỏ pha thủy tinh, các tinh thể α-alumina được cấu tạo bởi dung dịch rắn Al2O3 chứa Ti2O3, và pha thủy tinh chủ yếu bao gồm titan điôxít và silic điôxít và các vết ôxy hóa tồn tại trong lò điện hồ quang. 物 组合。 Thành phần nguyên liệu. Các oxit này tạo nên pha thủy tinh, và chúng chỉ có độ hòa tan thấp trong cấu trúc tinh thể của các hạt alumin.

Ti2O3 là oxit duy nhất mà Ti có thể hòa tan trong các hạt alumin. TiO2 là oxit bền nhiệt động của Ti. Trong quá trình nấu chảy và khử corundum màu nâu, một phần của TiO2 bị khử thành quá trình oxy hóa phụ của titan. (Ti2O3), trên 1000 ℃, ôxy có thể khuếch tán vào hạt Ga-nhôm, ôxy hoá Ti2O3 thành TiO2 bền hơn và sau đó bọc nó trong các hạt α-alumina, vì vậy phần lớn titan đioxit là α-alumin Một dung dịch rắn tinh thể. ngũ cốc tồn tại. TiO2 quá nhiều trong corundum màu nâu không thể ở lại trong pha thủy tinh, nhưng phản ứng với alumin để tạo thành nhôm titanat (TiO2 · Al2O3). Titanat nhôm là pha thứ ba ở mặt phân cách giữa các hạt α-alumina và pha thủy tinh; Độ dai của corundum màu nâu tăng lên cùng với sự lớn lên của hạt nhân tinh thể TiO2. Pha TiO2 phân tán đồng đều trong các hạt tinh thể α-alumina sẽ làm cứng các hạt α-alumina. Dung dịch rắn có corundum màu nâu Ti2O3 làm corundum màu nâu xuất hiện màu xanh lam.