Allumina

Allumina, chiamata anche ossido di alluminio, ossido di alluminio prodotto sinteticamente, Al2O3, una sostanza cristallina bianca o quasi incolore che viene utilizzata come materiale di partenza per la fusione del metallo di alluminio. Serve anche come materia prima per una vasta gamma di prodotti ceramici avanzati e come agente attivo nella lavorazione chimica.

allumina opaca
allumina opaca

In allumina solidificata senza aiuti di sinterizzazione chimica, i pori sono intrappolati all’interno dei grani, diffondendo la luce e contribuendo all’opacità del materiale.

(In alto e al centro) W. H. Rhodes e G. C. Wei in R. W. Cahn e M. B. Bever (eds.), Encyclopedia of Materials Science and Engineering, Supplementary Vol. 3, © 1993 Pergamon Press; (in basso), General Electric Company

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L’allumina è costituita dalla bauxite, un minerale naturale contenente quantità variabili di ossidi di alluminio idrosolubili (contenenti acqua). L’Al2O3 libero si presenta in natura come il corindone minerale e le sue forme di pietre preziose, zaffiro e rubino; questi possono essere prodotti sinteticamente dall’allumina e in effetti sono occasionalmente indicati come allumina, ma il termine è più propriamente limitato al materiale impiegato nella metallurgia dell’alluminio, nella ceramica industriale e nella lavorazione chimica.

allumina traslucida
allumina traslucida

Allumina traslucida. Con l’uso della magnesia come aiuto di sinterizzazione, i pori si diffondono dal materiale e rimangono sui confini tra i grani, contribuendo alla traslucenza.

(In alto e al centro) W. H. Rhodes e G. C. Wei in R. W. Cahn e M. B. Bever (eds.), Encyclopedia of Materials Science and Engineering, Supplementary Vol. 3, © 1993 Pergamon Press; (in basso), General Electric Company

Alcuni allumina è ancora prodotto dalla fusione di bauxite in un forno elettrico, un processo concepito per il settore degli abrasivi all’inizio del 20mo secolo, ma la maggior parte ora viene estratto dalla bauxite attraverso il processo Bayer, che è stato sviluppato per l’industria dell’alluminio nel 1888. Nel processo Bayer la bauxite viene schiacciata, mescolata in una soluzione di idrossido di sodio e seminata con cristalli per precipitare l’idrossido di alluminio. L’idrossido viene riscaldato in un forno per allontanare l’acqua e produrre diversi gradi di allumina granulare o polverosa, tra cui allumina attivata, allumina di fusione e allumina calcinata.

L’allumina attivata è una sostanza porosa e granulare che viene utilizzata come substrato per catalizzatori e come adsorbente per rimuovere l’acqua da gas e liquidi. L’allumina di fonderia rappresenta il 90% di tutta l’allumina prodotta; viene trasportata negli impianti di alluminio, dove viene elettrolizzata in metallo di alluminio. L’allumina calcinata viene trasformata in una varietà di prodotti ceramici, tra cui isolatori a candela, pacchetti a circuito integrato, impianti ossei e dentali, articoli da laboratorio, grana di carta vetrata e mole e rivestimenti refrattari per forni industriali. Questi prodotti presentano le proprietà per le quali l’allumina è ben nota, tra cui bassa conduttività elettrica, resistenza all’attacco chimico, elevata resistenza, durezza estrema (9 sulla scala di durezza Mohs, il punteggio più alto è 10) e alto punto di fusione (circa 2.050 °C o 3.700 °F).

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La tenacità dell’allumina può essere migliorata con l’aggiunta di particelle di zirconio o baffi di carburo di silicio, rendendolo adatto per utensili da taglio industriali. Inoltre, il materiale normalmente opaco può essere reso traslucido aggiungendo piccole quantità di magnesia. L’allumina traslucida è impiegata come contenitore di gas in lampioni a vapore sodico ad alta pressione.

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