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Alúmina

Alúmina
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Alumina 297px.jpg
Concepto:Alúmina es el oxido de aluminio (Al2O3).
Alúmina. Junto con la sílice, es el ingrediente más importante en la constitución de las arcillas y los barnices, impartiéndoles resistencia y aumentando su temperatura de maduración.

Introducción

La alumina es un material cerámico muy versátil, sus propiedades la hacen especialmente apta para aplicaciones en donde la temperatura es un factor critico, además de su relativa facilidad para adaptarse a diversos trabajos y usos.

Su dureza ha permitido darle forma a la industria del abrasivo, que es de las más antiguas, y rentables, ya que en el mundo, en un momento determinado, una empresa esta utilizando un abrasivo para dar forma a piezas de manufactura.

A continuación se presenta al lector una humilde recopilación de las propiedades, usos, obtención, así como también algunos ejemplos de empresas exitosas que han dedicado sus esfuerzos y obtenido grandes resultados con la empresa de la alúmina.

¿Donde está presente?

  • El oxido de aluminio existe en la naturaleza en forma de corindón, y de esmeril. Ciertas piedras preciosas, como el rubí, el zafiro, son formas de alumina coloreadas por indicios de óxidos de metales pesados; se pueden fabricar piedras artificiales por fusión en la llama oxhídrica.
  • También en forma de óxidos hidratados que son los componentes de la Bauxita y de la laterita (esta consta principalmente de hidróxidos aluminico y ferrico, sílice y menores proporciones de otros óxidos).

Propiedades

Propiedades Eléctricas

  • Constante Dieléctrica 9,0-10,1
  • Resistencia Dieléctrica (kV mm-1) 10-35
  • Resistividad de Volumen @25C (Ohmcm) >1014

Propiedades Físicas

  • Absorción de Agua – saturación (%) 0
  • Densidad (g cm-3) 3,9
  • Porosidad Aparente (%) 0

Propiedades Mecánicas

  • Dureza –Knoop (kgf mm ²) 2100
  • Dureza – Vickers (kgf mm ²) 1500-1650
  • Modulo de Tracción (GPa) 300-400
  • Resistencia a la Cizalla (MPa) 330
  • Resistencia a la Comprensión (Mpa) 2200-2600
  • Resistencia a la Tracción (MPa) 260-300

Propiedades Térmicas

  • Calor Especifico @25C (J K ¹ kg ¹) 850-900
  • Temperatura Máxima de Utilización Continua (C) 1700
  • Dilatación Térmica, 20-1000C ( x 10 K ¹) 8,0
  • Conductividad Térmica @20C (W m ¹ K ¹) 26-35
  • Punto de Recocido (C) 2100

Resistencia Química Ácidos – concentrados Buena Ácidos – diluidos Buena Álcalis Buena Metales Buena Halógenos Buena

Materiales, Unidades Valor

  • Material Al2O3

- Densidad g/cm³ 3,80 - Resistencia flexión Kg/cm² 340 - Resistencia Kg/cm² 2200

  • Comprensión

- Modulo de Young Kg/cm² 3.4x10- - Dureza HV10 1350 - Coef. Expansión 10 C ¹ 7,9

  • Térmica

- Conductividad W/mK 24

Tipos de Alúmina

  1. Alúmina activada o adsorbente: Es una forma porosa y adsorbente que se produce calentando los hidratos a temperatura superficie para expulsar la mayor parte del agua combinada. Es necesario regular el calentamiento, pues si la temperatura es demasiado alta no se obtiene la extensión máxima de superficie. La sustancia comercial viene en granos gruesos, en terrones, bolas y tabletas de diversos tamaños.
  2. Alfa Alúmina (α, corindón): Se usa principalmente para la obtención de aluminio metálico, para lo cual debe de ajustarse a ciertas normas de pureza, con propiedades físicas adecuadas para la reducción electrolítica. A cause de la gran proporción de alúmina que contiene la bauxita, y de que se puede refinar económicamente, esta es la principal sustancia comercial de que se obtiene esta alúmina. El proceso Bayer, generalmente se emplea para la refinación de la Bauxita. Se produce α-Alúmina sin otras fases cristalinas cuando por varias horas se calienta cualquiera de las alúminas hidratadas puras o γ-Alúmina a 1250°C o mas.

Esta variedad de alúmina tiene multitud de aplicaciones en la industria y se producen diversas calidades conforme la necesidad. Uno de los caracteres notables de la α-Alúmina es como abrasivo, para lechos en el tratamiento de aceros especiales de aleación, como fundente en la fusión de aceros especiales, componente de vidrios de poca dilatación térmica y de vidriados para porcelana y como materia prima para la fabricación de porcelanas dentales. En poca proporción como material refractario para aisladores eléctricos, en los que conviene que no halla carbonato.

  1. Alúmina tabular: Es una variedad porosa de poca área, que conserva su porosidad a temperaturas comprendidas en el intervalo de fusión de la alúmina. En vista de su gran estabilidad, se recomienda como portador de agentes activos en reacciones en que no es necesaria gran superficie. Las reacciones de oxidación son de esta índole; por ejemplo: se puede convertir naftaleno en anhídrido ftálico sobre alúmina o algún catalizador con soporte de alúmina.

La gran pureza y estabilidad de esta clase de alúmina la hace adecuada como material inerte para intercambio de calor o reserva de calor a reservas catalizadas. Bolas de alúmina tabular calentadas a alta temperatura por combustión superficial se usan en el cracking térmico de gases de hidrocarburos para la obtención de olefinas. Es un material excelente para cuerpos de aisladores eléctricos para la industria del radio y para cuerpos de aisladores de bujías de encendido para aeroplanos y automóviles. Se usan también como portador de catalizadores cuando es indispensable la estabilidad a altas temperaturas. Aunque se emplea alúmina refinada para cuerpos refractarios, se hacen ladrillos refractarios y otras formas de alúmina menos pura.

  1. Beta Alúmina (β): Hay referencias de una forma llamada β-Alúmina, pero Ridgway y sus colaboradores observaron que esta alúmina solo se forma en presencia de un álcali; por consiguiente, es esencialmente un aluminato cuya composición aproximada es Na2O.11Al2O3 o Na2.O12Al2O3.
  2. Gama Alúmina (γ): Cuando se calienta a temperatura suficientemente alta los trihidratos de alumina o el alfa-monohidrato, pierden su agua combinada, y a 900°C. Se forma una nueva variedad cristalina de alúmina llamada γ-Alúmina.
  3. Alúminas hidratadas: Los precipitados que se forman cuando se tratan soluciones de sales de aluminio con iones hidroxilos contienen proporción variable de agua y se pueden representar con la formula AL2O3Xh2o. Ello no obstante, hay varias alúminas hidratadas que dan imágenes de rayos x bien definidas; son los monohidratos alfa y beta y los trihidratos alfa y beta, según la terminología introducida por Edwards.

Esta sustancia se conoce también en la literatura con el nombre de hidróxidos de aluminio. En este caso se suele asignar al trihidrato, la formula al(OH)3; el monohidrato se denomina también hidroxioxido con la formula alo(OH). En la industria, se dan al trihidrato de alúmina las denominaciones "Hidrato de Aluminio" y "Trihidrato de Aluminio" que no son correctas.

Método de obtención.

Se realiza con la explotación del yacimiento a cielo abierto, sin voladuras. El mineral se obtiene directamente de los diferentes bloques del yacimiento con el fin de obtener la calidad requerida del mineral, con palas que arrancan y cargan la bauxita en camiones que la transportaran hasta la estación de trituración. En el sistema de trituración, la bauxita es trasladada hasta un molino, que reducirá el material a un tamaño de grano inferior a los 100mm para su fácil manejo y traslado.

Predesilicación

Consta de 4 tanques calentadores de 1.7m3 y bombas destinados a controlar los niveles de sílice (SiO2), en el licor de proceso y la alúmina. El proceso consiste en elevar la temperatura de 650m3/h de pulpa de bauxita a la temperatura de 100°C, manteniéndola durante 8 horas, al tiempo que se agita el material.

Trituración y molienda

Tiene como función reducir el mineral de bauxita a un tamaño de partículas apropiado para extracción de alúmina.

Desarenado

Separa los desechos insolubles de tamaño comprendidos entre .1 y .5 mm, los cuales se producen en la etapa de disolución de la alúmina en el licor cáustico.

Separación y lavado de lodo

Esta área tiene como función la separación de la mayor parte de los desechos indisolubles, comúnmente llamados lodos rojos, producto de la disolución de alúmina en el licor cáustico y la recuperación de la mayor cantidad de soda cáustica asociada a estos desechos, empleando para ello una operación de lavado con agua en contracorriente.

Caustificación de carbonatos

Controla los niveles de contaminación del licor de proceso a través del carbonato de sodio (Na2 CO3). Capacidad: 600m3 de licor/hora, para la conversión de 4 toneladas de carbonato de sodio a carbonato de calcio (CaCO3) por hora, el cual se elimina el proceso.

Apagado de cal

Tiene la función de apagar la cal viva y producir una lechada de hidróxido de calcio que se utiliza en la separación y lavado del lodo, en la caustificacion de carbonatos y la filtración de seguridad.

Filtración de seguridad

Separa las trazas el lodo rojo en el licor madre saturado en alúmina.

Enfriamiento por expansión

Opera la reducción de la temperatura del licor madre al valor requerido para el proceso de precipitación de alúmina.

Precipitación

En esta área la alúmina es disuelta en el licor madre y en estado de sobresaturación es inducida a cristalizar en forma de trihidroxido de aluminio sobre una semilla del mismo compuesto.

Clasificación de hidrato

Clasificación por tamaño de partículas del trihidroxido de aluminio, conocido como hidrato, producto que se utiliza para calcinar semilla fina y semilla gruesa.

Filtración y calcinación de producto

En estas áreas se convierte el trihidroxido de aluminio en alúmina grado metalúrgico, con máxima reducción de sodio soluble asociado al hidrato.

Filtración de semilla final

Filtración y lavada con agua caliente de la semilla fina a ser reciclada en el área de precipitación, a fin de eliminar el oxalato de sodio y otras impurezas precipitadas en ella y así garantizar el control de granulometría del hidrato.

Filtración de semilla gruesa

Filtración de la semilla gruesa con el fin de reducir al máximo el reciclaje de licor agotado, con poca capacidad para precipitar el hidrato.

Fuentes