Alúmina


La alúmina es el óxido de aluminio (Al2O3). Junto con la sílice, es el componente más importante en la constitución de las arcillas y los esmaltes, confiriéndoles resistencia y aumentando su temperatura de maduración.

El óxido de aluminio existe en la naturaleza en forma de corindón y de esmeril. Tiene la particularidad de ser más duro que el aluminio y el punto de fusión de la alúmina son 2 072 °C (2 345,15 K) frente a los 660 °C (933,15 K) del aluminio, por lo que su soldadura debe hacerse a corriente continua.

Índice

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Alúmina
Corundum-3D-balls.png Alúmina
Nombre (IUPAC) sistemático
Óxido aluminio
Fórmula molecular Al2O3
Identificadores
Número CAS 1344-28-1[1]
PubChem 9989226
Propiedades físicas
Estado de agregación sólido
Densidad 3960 kg/m3; 3,96 g/cm3
Masa molar 101,96 g/mol
Punto de fusión 2 345 K (2 072 °C)
Punto de ebullición 3 250 K (2 977 °C)
Índice de refracción nω=1,768–1,772 nε=1,760–1,763 Birrefringencia 0.008
Propiedades químicas
Solubilidad en agua insoluble
Valores en el SI y en condiciones normales (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

Estructura cristalina

Los cristales de óxido de aluminio presentan un sistema cristalino hexagonal y de tamaño muy fino (nm).

 Propiedades

 Proceso de producción

La industria emplea el proceso Bayer para producir alúmina a partir de la bauxita. La alúmina es vital para la producción de aluminio (se requieren aproximadamente dos toneladas de alúmina para producir una tonelada de aluminio).

Artículo principal: Proceso Bayer.

En el proceso Bayer, la bauxita es lavada, pulverizada y disuelta en soda cáustica (hidróxido de sodio) a alta presión y temperatura; el líquido resultante contiene una solución de aluminato de sodio y residuos de bauxita que contienen hierro, silicio, y titanio. Estos residuos se van depositando gradualmente en el fondo del tanque y luego son eliminados. Se los conoce comúnmente como “barro rojo”. La solución de aluminato de sodio clarificada es bombeada dentro de un enorme tanque llamado precipitador. Se añaden finas partículas de alúmina con el fin de inducir la precipitación de partículas de alúmina puras (proceso de siembra), una vez que el líquido se enfría. Las partículas se depositan en el fondo del tanque, se extraen y luego se someten a 1 100 °C (1 373,15 K) en un horno o calcinador, a fin de eliminar el agua que contienen, producto de la cristalización. El resultado es un polvo blanco, alúmina pura. La sosa cáustica es devuelta al comienzo del proceso y usada nuevamente.

 Aplicaciones

La industria del aluminio primario utiliza la alúmina fundamentalmente como materia prima básica para la producción del aluminio. Además, la alúmina se utiliza por sus propias cualidades como material cerámico de altas prestaciones en aplicaciones donde se necesite emplear una aislante eléctrico, en condiciones de altas temperaturas o buenas propiedades tribológicas, como en:

  • Aislante térmico y eléctrico para la parte superior de las cubas electrolíticas.
  • Revestimiento de protección para evitar la oxidación de los ánodos de carbono.
  • Absorción de las emisiones provenientes de las cubas.
  • También es utilizada para el secado del aire comprimido ya que tiene la propiedad de adsorber y desorber el agua.
  • En el área sanitaria de las prótesis dentales, se utiliza como base de la estructura de coronas y puentes proporcionando gran dureza y resistencia, con bajo peso y estéticamente da buenos resultados gracias a su color blanco.
  • En molinos de bolas empleados para preparar esmaltes u otros materiales cerámicos como bolas de molienda.
  • En la fabricación de Termita mezclado al 50% con óxido ferroso.
  • Como aislante eléctrico en la bujías de los vehículos de gasolina.
  • Como abrasivo en muchos procesos industriales de acabado, púlido, mecanizado por ultrasonidos, …

Su regeneración (para el caso de la adsorción/desorción) es con aire seco y caliente y tiene una temperatura de punto de rocío de -40 °C (233,15 K).

También protege a los elementos de aluminio de la oxidación, a pesar de que el aluminio es uno de los metales que se oxidan más facilmente. Ésto es porque en la superfície del material se forma una capa de alúmina que protege el interior de la pieza. Ésta capa no se desprenderà ni se cuarteará porque el aluminio presenta un índice de Pilling-Bedworth ligeramente superior a 1 (de 1,28).

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