Alumina, comumente conhecido como óxido de alumínio (Al2O3), é um material amorfo branco, inerte e inodoro, frequentemente utilizado em cerâmicas industriais. Devido às suas propriedades excepcionais, a alumina tem contribuído para um número significativo de aplicações que prolongam a vida útil e aumentam a sociedade. É amplamente utilizada na área médica e na guerra moderna.
Óxido de alumínio é um composto termicamente instável e insolúvel que ocorre naturalmente em vários minerais como o coríndon, uma variante cristalina do óxido, e a bauxita, que é considerada como seu principal minério de alumínio .
Aqui, você vai aprender sobre:
- Quais são as principais propriedades do óxido de alumínio
- Como é produzido o óxido de alumínio
- Quais são as principais áreas de aplicação que utilizam óxido de alumínio
Propriedades do óxido de alumínio
Devem à sua excelente mecânica, qualidades químicas e térmicas, a alumina destaca-se de muitos materiais comparáveis ao fornecer soluções iguais ou melhores para a produção e fabricação de baixo custo.
O desempenho da alumina depende das seguintes propriedades , , , :
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Propriedade |
Valor |
| >>
Ponto de fusão > |
2,072 °C (3,762 °F; 2,345 K) |
| Ponto de fusão |
2,977 °C (5,391 °F; 3,250 K) |
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Dureza |
15 – 19 GPa (9 na escala de Mohs) |
| >
Resistividade eléctrica > |
>
1012 – 1013 Ωm |
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Força mecânica |
>
300 – 630 MPa |
|
Força de compressão |
>
2,000 – 4.000 MPa |
| >
Condutividade térmica > |
20 – 30 W/mK > |
| >
Massa molecular > |
>
101.96 g/mol > |
|
Densidade > |
>
3.95 g/cm3 > |
| >
Aspecto > |
>
>Sólido > |
Como é produzido o óxido de alumínio?
O óxido de alumínio é frequentemente produzido pelo processo Bayer, o que significa refinar a bauxita para produzir alumina. A seguinte equação química reversível descreve os fundamentos do processo Bayer:
Este processo começa com a secagem da bauxita britada e lavada, geralmente contendo 30-55% de Al2O3 . A bauxita é dissolvida em soda cáustica para formar uma lama, aquecida a temperaturas de cerca de 230-520 °F (110-270 °C). Esta mistura é então filtrada para remover o resíduo chamado “lama vermelha” impurezas.
A solução filtrada de alumina (hidróxido de alumínio) é então transferida ou bombeada para tanques de precipitadores onde arrefece e começa a semear. Estas sementes estimulam um processo de precipitação que permite a formação de cristais sólidos de hidróxido de alumínio. Todo o hidróxido de alumínio que se instala no fundo do tanque é removido.
A restante soda cáustica é lavada do hidróxido de alumínio, que passa por vários níveis de filtração. Finalmente, é aquecida para remover completamente o excesso de água. Após passar por uma etapa de resfriamento, o pó branco fino é produzido .
O processo Bayer é resumido na Figura 1, mostrando todas as etapas e o que acontece durante cada etapa.
Figure 1: processo Bayer na sua forma moderna (2017), já que as etapas de remoção de sílica e oxalato são adicionadas ao processo original da Bayer de 1892. Reproduzido da Figura 3.1 (p.51) da ref. 1.
Aplicações do óxido de alumínio
A maior parte do óxido de alumínio produzido é utilizado para formar o metal de alumínio. O oxigénio normalmente catalisa a corrosão em reacção com o metal alumínio. No entanto, quando ligado com oxigénio para formar o óxido de alumínio, forma-se um revestimento protector e previne uma maior oxidação. Isto adiciona resistência e torna o material menos vulnerável à deterioração .
Indústrias que usam óxido de alumínio incluem:
Indústria médica
Due à dureza, bio-inertness e propriedades químicas do óxido de alumínio, é um material preferido para rolamentos nas próteses da anca, como próteses, implantes biónicos, substitutos protéticos dos olhos, reforços de tecido, coroas dentárias, pilares, pontes, e outros implantes dentários. Também é utilizado em equipamentos e ferramentas de laboratório como cadinhos, fornos e outros artigos de laboratório .
Equipamentos militares e de protecção
Força do óxido de alumínio e qualidades leves contribuem para melhorar as armaduras do corpo, como as couraças peitorais, bem como as armaduras de veículos e aviões, que é o seu maior mercado. O óxido de alumínio também é utilizado em janelas e balaustradas sintéticas à prova de bala .
Indústria eléctrica e electrónica
Pontos de fusão e de ebulição elevados, para além das suas excelentes propriedades resistivas térmicas, tornam o óxido de alumínio desejável no fabrico de isolamentos para fornos a altas temperaturas e isoladores eléctricos. Os filmes de alumina também são componentes vitais na indústria de microchips. Alguns de seus outros usos incluem isoladores de velas de ignição, substratos microelétricos e dissipadores de calor isolantes.
Indústria Gem
Óxido de alumínio é um elemento valioso na formação de rubis e safiras. A sua forma cristalina, o corindo, é o elemento base para estas preciosas gemas. Os rubis devem a sua cor vermelha profunda às impurezas de crómio, enquanto as safiras obtêm as suas cores variantes a partir de vestígios de ferro e titânio .
Aplicações industriais
Desde que a alumina é quimicamente inerte, é utilizada como filler em plásticos, tijolos e outros artigos de barro pesados, como fornos. Devido à sua extrema resistência e dureza, é frequentemente utilizado como abrasivo para lixas. É também um substituto econômico para os diamantes industriais.
Óxidos de alumínio são usados, também, para a produção de componentes de tubulações como cotovelos, tês, tubos retos, hidrociclones, redutores, bicos e válvulas. Outras aplicações incluem a produção de várias ferramentas de usinagem, ferramentas de corte, bainhas de termopar, impulsores de bombas resistentes ao desgaste e placas defletoras .
