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Alúmina

Enviado por Francisco Castro



  1. Definición
  2. Tipo de material y estructura cristalina
  3. Propiedades
  4. Tipos de alúmina
  5. Métodos de obtención
  6. Obtención de polvos de alúmina para la industria
  7. Usos y aplicaciones de la alúmina
  8. Empresas que trabajan con Alúmina
  9. Conclusión
  10. Bibliografía

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.

DEFINICIÓN

Alumina es el oxido de aluminio (Al2O3). 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.

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. La alumina Al2O3 se halla 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).

El oxido de aluminio fundido y vuelto a cristalizar es idéntico en sus propiedades químicas y físicas al corindón natural. Solo le superan en dureza al diamante y algunas sustancias sintéticas, concretamente el carborundo o carburo de silicio. Tanto el corindón natural impuro (esmeril), como el corindón artificial puro (alundo) se utilizan como abrasivos. A temperatura ordinaria, el oxido de aluminio es insoluble en todos los reactivos químicos comunes.

TIPO DE MATERIAL Y ESTRUCTURA CRISTALINA

Los cristales de oxido de aluminio son normalmente hexagonales y de tamaño diminuto. Los tamaños mayores de los granos se forman de numerosos cristales, a diferencia de los grandes granos monocristalinos del carburo de silicio. Su peso especifico de 3.95; aproximadamente, y la dureza de hasta 2000 Knoop.

La estructura en forma de octaedro de alumina, en el cual 6 grupos hidroxilos (OH-)

o átomos de oxigeno están dispuestos de tal manera que cada uno forma un vértice de un octaedro que se mantiene unido por un átomo de aluminio en el centro, algunas veces el aluminio es sustituido por fierro en estado ferroso o ferrico. Los octaedros se encuentran unidos entre si en una hoja o lamina conocida como hoja de alumina u octaédrica.

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

térmica

TIPOS DE ALÚMINA

-Alúmina activada o adsorbente

La alúmina activada 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.

Una de las aplicaciones más importantes que tienen estas sustancias es la desencadenación de gases y líquidos. La alúmina activada tiene la propiedad de secar el aire hasta dejarle muy poca humedad. Los experimentos efectuados por el National Bureau of Standards indican la potencia de diversas desecantes.

La alúmina activada es un material con buenas propiedades de adsorción de fluoruros del agua y constituyen el material adsorbente mas usado para este fin.

Los tipos muy adsorbentes o alúminas activadas se expanden en forma granular y de tabletas de tamaño apropiado para lechos catalizadores fijos. La magnitud de su superficie depende del método de preparación y del grado de activación. Las formas comerciales tienen entre 100 y 400m2 de área por gramo. La mayoría de los tipos contienen carbonato sódico como impureza, pero en algunas variedades solo llega al 0.1% o menos. Algunas alúminas activadas tienen resistencia excepcional al calor y conservan su área a 800°C.

Se emplean las alúminas activadas en reacciones de deshidratación, como la conversión de alcohol etílico en etileno, y en otras reacciones en que el agua es el reactante o el producto.

Esta clase de alúmina tiene actividad para muchas otras reacciones; por ejemplo: la descomposición pirogenada (cracking), isomerización, deshidrogenación, desfluoración y desulfuración. Son tan estrictos los requisitos de un catalizador eficaz, que rara ves se ajusta a ellos un solo compuesto, y muchos catalizadores comerciales son mezclas de 2 o mas sustancias; la alúmina activada es una sustancia útil que entra en muchas de esas composiciones. Se suele emplear para conseguir gran área, más estabilidad, forma física más conveniente y bajo costo.

Los óxidos de molibdeno, cromo y vanadio que impregnan la alúmina activada son buenos catalizadores de la deshidrogenacion, como en la conversión de butano en butadieno, así como la deshidrogenación ciclizante, fuente de tolueno y otros hidrocarburos aromáticos. Los metales de actividad catalítica, como el níquel, el Hierro, cobalto y platino, se emplean con soporte de alúmina con el fin de elevar su potencia de hidrogenación y de síntesis.

Desafortunadamente la alúmina activada no se produce en el país y su adquisición resulta prohibitiva para algunas aplicaciones como las de salud pública.

-Alfa Alúmina (α, corindón)

La alúmina 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-Alumina sin otras fases cristalinas cuando por varias horas se calienta cualquiera de las alúminas hidratadas puras o γ-Alumina 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-Alumina es su dureza, 9 de la escala de Mohs; por consiguiente, puede servir bien como abrasivo.

Entre otras aplicaciones de la α-Alumina son de mencionar su empleo para lechos en el tratamiento de aceros especiales de aleaciσn, 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. Con poca proporción de carbonato sódico se usa como material refractario para aisladores eléctricos, en los que conviene que no halla carbonato.

-Alúmina tabular

La 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 alúmina tabular se obtiene en variedades con menos de 0.05% de carbonato sódico. 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.

La alúmina tabular se prepara calentando alúmina calcinada por el proceso Bayer, a temperatura no mucho menor del punto de fusión, y tiene la forma cristalina del corindón. Se obtiene en tamaños que varían desde terrones de unos 25mm hasta polvo pasado por el tamiz numero 300. Por razón de su punto de fusión relativamente alto, de su poca contracción y su inercia química, esta alúmina es conveniente como materia refractaria para altas temperaturas.

Tiene mucha aplicación en la fabricación de ladrillos de alta calidad y formas para hornos de fusión de metales, tanques de vidrio, boquillas de quemadores y usos similares en rudas condiciones de servicio. La alúmina tabular 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.

-Beta Alumina (β)

Hay referencias de una forma llamada β-Alumina, 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.

-Gama Alumina (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 alumina llamada γ-Alumina. Calentando la alumina a mas de 1000°C., se convierte en α-Alumina. En consecuencia la γ-Alumina es una forma cristalina intermedia del oxido. La formación de la γ-Alumina en la descomposición de un hidrato es progresiva, y la imagen de difracción de los rayos X cambia en complejidad y precisión de líneas al aumentarse la temperatura de calentamiento.

En la literatura se mencionan las aluminas gamma, gamma´ y algunas otras variedades de gamma o aluminas afines. La creciente perfección de la estructura cristalina de la γ-Alumina por la acción del calor, tiene relación intima con el crecimiento de los cristalinos. En determinadas condiciones de formación, particularmente con tensión de más de 100V, el recubrimiento anódico formado

Sobre el aluminio contiene γ-Alumina, segϊn indican las imágenes de refracción de rayos X.

-Aluminas 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 aluminas 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 alumina las denominaciones "Hidrato de Aluminio" y "Trihidrato de Aluminio" que no son correctas.

El monohidrato de alfa alumina es un componente de muchas bauxitas, de las que son representaciones típicas las bauxitas francesas.

Se forma rápidamente calentando el alfa trihidrato en solución acuosa diluida de álcali a temperatura de unos 200°C. El monohidrato preparado de esta manera tiene de ordinario cristales sumamente finos, da al tacto sensación parecida a la

Del talco y embadurna el vidrio. Su densidad aparente es muy baja, hasta de 80 gramos /dm3.

La conversión de alfa trihidrato en alfa monohidrato se efectúa lentamente calentando y dejando envejecer suspensiones de los trihidratos en álcali diluida a temperaturas algo menores a los 100°C. Por lo general, se forma algo de monohidrato cuando se expulsa el agua combinada del trihidrato por calentamiento en aire a temperaturas de 300 a 400Cuando se calienta el alfa monohidrato a unos 450°C pierde rápidamente el agua combinada y por lo común se observa una detención térmica a esa temperatura en la curva de calentamiento. El monohidrato se disuelve con menos facilidad en acido y álcali que el trihidrato.

El monohidrato de beta alumina se halla en la naturaleza en forma de mineral diásporo, que suele estar contaminado con arcilla y otros minerales y es difícil de obtener en forma pura. Según Laubengayer y Weisz, el diásporo se forma lentamente calentando gama alumina o alfa monohidrato en agua a presión, a unos 400°C, en presencia de cristales de diásporo que sirven de núcleo. El beta monohidrato es menos soluble que la forma alfa y se convierte en alfa alumina por calcinación.

El trihidrato de alfa alumina es el trihidrato cristalino que se produce en el proceso Bayer mediante siembra de núcleos y enfriamiento de la solución de aluminato sódico obtenido por digestión de la bauxita. Se halla en la naturaleza en forma del mineral gibbsita y es el principal componente de una variedad de bauxita.

El alfa trihidrato empieza a perder agua al pasar de unos 150°C; la perdida es rápida hacia 300°C y por lo general se observa una detención térmica a esta temperatura en la curva de temperatura y tiempo.

El alfa trihidrato se usa mucho para producir compuestos de aluminio, como el sulfato aluminico sin hierro, el aluminato sódico, el sulfato aluminico básico, el cloruro y el fosfato, puesto que reacciona fácilmente con ácidos inorgánicos y álcalis fuertes. Otras importantes aplicaciones son la fabricación de vidrio, esmaltes vítreos, esmaltes de cerámica, artículos de cerámica y vidriados para porcelana. Añadiendo este hidrato al vidrio, aumenta la resistencia mecánica de esta y su resistencia al choque térmico, y el vidrio se hace más resistente a la desvitrificación, a los agentes atmosféricos y al ataque de líquidos.

Este trihidrato es buena materia prima para la preparación de alumina activada. En la precipitación del hidrato por medio del proceso Bayer, los tanques quedan revestidos de una capa gruesa y dura del trihidrato. Este material machacado para convertirlo en terrones y granos y calentado para expulsar el agua combinada, es un magnifico adsorbente y portador de catalizadores.

El trihidrato de beta alumina se puede preparar neutralizando una solución de aluminato sódico con dióxido de carbono a temperatura de 20 a 30°C. Es indispensable para su formación la precipitación rápida. También se puede formar el beta trihidrato durante la precipitación de alumina por álcalis en soluciones de sales y aluminio. Este compuesto es meta estable y se convierte lentamente en alfa trihidrato cuando se deja reposar en contacto con álcali. La transformación se acelera por el calor. El beta trihidrato nos se halla en la naturaleza. Algunas veces se le da el nombre de bayerita.

El beta trihidrato y las mezclas de este y el alfa trihidrato se preparan en forma de polvos livianos y sedosos formados por partículas sumamente pequeñas y de tamaño uniforme. Estas aluminas finas son buenos pigmentos reforzadores del caucho. Se usan con algunos cauchos sintéticos, particularmente con el G-RS. Sirven también para glasear el papel, como base de polvos cosméticos, como un pigmento para pinturas de caseína y como material de relleno para compuestos plásticos moldeables.

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 de alto tonelaje 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 alumina. 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 alumina.

Desarenado

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

Enfriamiento por expansión

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

Precipitación

En esta área la alumina 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 alumina 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.

OBTENCIÓN DE POLVOS DE ALUMINA

PARA LA INDUSTRIA

NO-METALÚRGICA

Los distintos hidróxidos y óxidos de aluminio poseen una aplicación muy amplia en las industrias, sin embargo sus propiedades se ven limitadas por el contenido de óxido de sodio presente. En Venezuela la producción de alúmina a partir del proceso Bayer se destina exclusivamente a la obtención de aluminio primario, mientras que las empresas de otros sectores deben importar la alúmina que utilizan en sus productos.

En el presente trabajo se pretende realizar un estudio que permita la obtención de polvos de alúminas de transición y alúmina alfa, con bajos tenores de Na2O, mediante tratamientos térmicos de calcinación, lavados y adición de mineralizadores. Para ello se utilizó, como materia prima, hidróxido de aluminio proveniente del proceso Bayer, tomado antes de la calcinación, suministrado por la empresa nacional.

Al hidróxido de aluminio se le realizó un análisis térmico diferencial para determinar las temperaturas a utilizar en los tratamientos térmicos posteriores. La calcinación se llevó a cabo en un horno eléctrico en atmósfera de aire a temperaturas de 227, 305 y 554° C durante tiempos de 1, 2 y 5 horas para cada caso. A la muestra que presentó mayor área superficial se sometió a un máximo de tres lavados, con su posterior análisis químico. Seguidamente, a la muestra se le agregó AlF3 como mineralizador y se calcinó a 1150° C por 2 horas en aire para obtener alúmina alfa. La caracterización de estos polvos se realizó por difracción de rayos x (DRX), Microscopía electrónica de Barrido (MEB), ensayos de área superficial y análisis de densidad.

Los resultados revelaron que por las características del hidróxido de aluminio (gibosita) en estudio, no logra la obtención de alúminas de transición tipo Chi y kappa, sino que la transformación ocurre a través de la fase bohemita. Se logró disminuir el contenido de soda de la materia prima de 3200 ppm hasta 660 ppm en la alúmina alfa sin modificar el proceso Bayer.

USOS Y APLICACIONES DE LA ALUMINA

Alumina como catalizador y portador de catalizadores

La alumina tiene usos importantes como catalizador y portador de catalizadores, y para este fin se emplean diversos tipos, según las características que se deseen.

La alumina empleada como portador de catalizadores puede modificar notablemente la función del catalizador aunque por si misma tenga poca actividad respecto de la reacción catalizada. Es necesario escoger el tipo adecuado de alumina para determinada aplicación. Además es preciso determinar la cantidad de agente activo que ha de sostener la alumina, considerando debidamente la actividad, estabilidad y el costo de la composición.

Alumina como abrasivo y refractarios

La alumina calcinada ordinaria que resulta del proceso de Bayer tiene muchos usos como abrasivos. Sus propiedades su pueden modificar variando la temperatura de calcinación y el tamaño de partícula. Ciertas calidades se emplean en el acabado de metales, particularmente de superficies duras de acero inoxidable y chapado de cromo.

La alumina fundida de pureza ordinaria producida en horno de acero eléctrico tiene muchas aplicaciones como material abrasivo y para preparar materiales refractarios. Hay dos tipos principales de abrasivos artificiales: el carburo de silicio y el oxido de aluminio, que se complementan en los usos y, en general no compiten entre si. Por ejemplo, por su gran fragilidad, el carburo de silicio se usa para desgastar materiales de baja resistencia a la tracción, como la fundición de hierro y aluminio, y los abrasivos de alumina en virtud de su gran tenacidad, se usan sobre materiales de gran resistencia a la tracción, como el acero. Por muchos años la producción de abrasivos de alumina fundida ha sido por termino medio dos o tres veces mayor que la del carburo de silicio. La mayor parte del abrasivo artificial que se fabrica en el continente americano se hace en Canadá, y casi todo se envía en estado impuro a las plantas matrices en los Estados Unidos para su ulterior tratamiento.

Para ciertas operaciones de esmerilado, en particular las que requieren corte en frió, se necesita alumina fundida especial, algo mas pura y quebradiza que la ordinaria. El titanio, que da tenacidad al producto no se puede eliminar económicamente durante la producción de la alumina fundida, y, por consiguiente, la materia usada es un polvo blanco de alumina pura producida por el proceso Bayer.

La producción de alumina fundida especial es aun mas complicada que la calidad ordinaria. Se emplea la misma clase de horno, pero se necesitan electrodos de grafito para no introducir impurezas.

Es esencialmente un proceso de fusión, en el cual se introduce rápidamente la alumina. La sobre reducción origina la formación de carburo de aluminio que produce efecto perjudicial en el material acabado; este tiene color casi blanco y multitud de diminutos poros y perforaciones formados por pequeñas cantidades de vapor procedente del álcali que se usa en la preparación de la materia prima. Se puede aumentar la porosidad añadiendo a la carga carbonato sódico.

El análisis del producto da mas de 99% de oxido de aluminio. El consumo de energía es 50 a 60% del consumo para la calidad ordinaria, y el rendimiento es grande.

También se ha usado corindón natural puro como materia prima para este proceso, pero dado que contiene más impurezas que la alumina obtenida por el proceso de Bayer, la operación es intermedia entre la ordinaria y la especial arriba

Escrita. Se emplean virutas de hierro y cocque con adiciones para contrarrestar la sobre reducción y la formación de carburo de aluminio.

Un proceso reciente de reducción con carbono comienza con bauxita y emplea adiciones de sulfuro de hierro y cal para formar la mezcla fundida. Esta, además de alumina, contiene sulfuros de aluminio, hierro, calcio y magnesio que obran como disolventes de la alumina y de impurezas indeseables. Mediante el enfriamiento debidamente regulado de la mezcla fundida se separa la alumina en cristales de gran pureza, que crecen hasta adquirir tamaños diversos en el intervalo de los tamices 10 y 200. Estos cristales están incluidos en una matriz que contiene sulfuro y se descompone por la acción del vapor o el agua.

Los cristales de alumina en forma de granos son separados, lavados con acido, secados, tamizados, y entonces ya se pueden usar. Estos cristales sin poros son fuertes, ásperos y aguzados. Por razón de su eficiencia abrasiva mayor que la del grano que se produce triturando lingotes de alumina fundida, el material es particularmente eficaz para las ruedas que sirven para esmerilar aceros de gran resistencia.

Óxido de Aluminio Marrón (A)

Grano abrasivo robusto y poco friable. Es utilizado en operaciones de corte, desbaste y rectificación en aceros de bajo carbono, cuchillos, palancas, zapapicos, tijeras, etc. También es indicado para materiales no ferrosos como madera dura y aluminio.

Óxido de Aluminio Blanco (38A)

Operaciones de precisión (terminado) y afilado de herramientas de acero rápido. Es indicado para trabajar en materiales no ferrosos como madera y cuero.



Esmeril

El Esmeril sintético es un oxido de aluminio con un bajo contenido de oxido férrico, dando como resultado un mineral de alta durabilidad y resistencia en comparación del Esmeril tradicional. Se utiliza básicamente para pulidos manuales de materiales ferrosos y no ferrosos.

Óxido de Aluminio 19ª

Utilizado en operaciones específicas donde es necesaria la robustez del grano "A" con la friabilidad del grano "38A".
Óxido de Aluminio 25DR

Grano abrasivo friable, indicado para operaciones de afilado de herramientas, rectificaciones cilíndricas y planas y operaciones con puntas montadas.
Óxido de Aluminio 55A

Utilizado en operaciones de precisión, proporciona acción de corte rápido y friable con excelente mantenimiento de perfil.

Óxidos de Aluminio Cerámicos (SEEDED GEL®) 

Granos abrasivos con estructura cristalina submicrométrica derivada de un exclusivo proceso de aglomeración. Poseen dureza y resistencia superiores comparados a los óxidos de aluminio convencionales obtenidos por el proceso de fusión. Son indicados para la utilización en materiales de difícil rectificación, en que la productividad, calidad y reducción de costos necesitan ser minimizadas. Son producidos por proceso químico y cerámico que resulta en un material denso, duro y robusto. El proceso de fabricación produce un grano de óxido de aluminio de excepcional pureza que proporciona un abrasivo afilado micro-cristalino que produce resultados superiores.
Óxido de Aluminio Cerámico

Estos granos poseen un formato redondeado y extrema friabilidad. Son utilizados en rectificaciones de precisión, en herramentales y terminado, en rectificaciones cilíndricas e internas donde el más importante es la integridad metalúrgica de la pieza-obra.
Este grano es utilizado por NORTON con las siguientes especificaciones:
- 1SG: 10% de óxido de aluminio cerámico (Seeded Gel) y 90% de óxido de aluminio convencional.
- 3SG: 30% de óxido de aluminio cerámico (Seeded Gel) y 70% de óxido de aluminio convencional.
- 5SG: 50% de óxido de aluminio cerámico (Seeded Gel) y 50% de óxido de aluminio convencional.
Óxido de Aluminio Cerámico

El formato más puntiagudo de este grano hace que sea más friable, permitiendo así micro fracturas en operaciones de baja presión. Es indicado en operaciones de rectificación interna, principalmente en fabricantes de rodamientos en la rectificación de pista y agujero. Elimina el uso del producto tratado con azufre.
Este grano es utilizado por NORTON con las siguientes especificaciones:
- 1SGQ: 10% de óxido de aluminio cerámico (SGQ) e 90% de óxido de aluminio convencional;
- 3SGQ: 30% de óxido de aluminio cerámico (SGQ) e 70% de óxido de aluminio convencional;
- 5SGQ: 50% de óxido de aluminio cerámico (SGQ) y 50% de óxido de aluminio convencional.
Óxido de Aluminio Cerámico (Targa)

Grano de formato puntiagudo, proporcionando mayores tasas de remoción y menor generación de calor. Es utilizado en operaciones de desbaste pesado, rectificación cilíndrica e interna, operaciones de terminado y herramental.
Almohadillas de mano

Tipos: Uso industrial y comercial.
Tamaño: 150 mm x 230 mm (6" x 9")
Grano: óxido de aluminio y carburo de silicio.

Aplicaciones: acabados satinados en aluminio y acero inoxidable; eliminar rebabas pequeñas; preparar superficies para pintar; desvanecer rasguños leves; quitar corrosión y oxidación; limpiar y desmanchar acero inoxidable.

Rodillos de fibra

Tipos: Rollos de 9 m (30 ft).
Anchos: 50 mm y 100 mm (2" y 4")
Grano: óxido de aluminio y carburo de silicio.
Grado: ultra fino, muy fino, fino y mediano.

Aplicaciones: eliminar rebabas mínimas; quitar recubrimientos, corrosión de superficies y oxidación; desvanecer marcas de fresadora y rasguños leves.

Ruedas de acabado de fibra

Diámetros: 150 mm y 200 mm (6" y 8")
Grano: óxido de aluminio.
Grado: muy fino y mediano.

Aplicaciones: limpiar superficies de metal antes de cubrirlas; eliminar rebabas leves; limpiar fibras; aplicar acabado satinado; eliminar óxido; acabado de partes con contornos definidos.
Herramienta: esmeril de banco.

Bandas para acondicionamiento de superficies

Longitudes: 457 mm a 1524 mm (18" a 60")
Anchos: 12 mm a 150 mm (1/2" a 6")
Grano: óxido de aluminio.
Grado: muy fino, mediano y grueso.

Aplicaciones: pulir sin centro, desvanecer, pulir y acabar superficies metálicas; acabados No.3 y 4 en acero inoxidable; acondicionar el esmerilado; limpiar superficies de madera; acabado satinado en láminas metálicas y rollos de material; levantar el recubrimiento base; lijar rellenos.
Herramienta: esmeriladora de banda.


Discos para acondicionamiento de superficies

Tipos: Botón de plástico (cambio rápido) y de velcro.
Diámetros: 63 mm a 200 mm (1-1/2" a 8")
Grano: óxido de aluminio.
Grado: muy fino, mediano y grueso.

Aplicaciones: eliminar rasguños; eliminar destellos, corrosión y oxidación; eliminar rebabas leves; desvanecer fundiciones que sobresalen; retirar empaque; limpiar, emparejar y acondicionar superficies de metal.
Uso de la herramienta: esmeriladora pequeña de ángulo recto, esmeriladora neumática de ángulo recto y esmeriladora de troquel.

Ruedas de aletas

Tipos: con vástago y sin vástago.
Diámetros: 50 mm a 200 mm (2" a 8")
Grano: óxido de aluminio y carburo de silicio.
Grado: muy fino, fino y mediano.

Aplicaciones: acabado decorativo en general; acabados satinados; acabados antiguos; lijados finales; acabado de metal suave; eliminar óxidos de metales preciosos; eliminar rebabas finas en metal fileteado.
Uso de la herramienta: esmeril de banco, esmeriladora neumática de ángulo recto y esmeriladora de troquel.


Ruedas comprimidos

Tipos: MRO / Uso general, eliminación de rebabas y ruedas de alto rendimiento.
Diámetros: 150 mm a 300 mm (6" a 12")
Grano: óxido de aluminio y carburo de silicio.
Grado: fino y mediano.

Aplicaciones: limpiar y pulir superficies de metal; eliminar rebabas de partes metálicas troqueladas; eliminar líneas de abrasivos cubiertas; pulir y acabar partes de máquinas; eliminar líneas divisoras.
Uso de la herramienta: esmeril de banco.

Tipos: Serie 2 (Limpieza y acabado), Serie 4 (Uso general), Serie 6 (Limpieza de rebabas) y Serie 8 (Limpieza de rebabas de alto rendimiento y pulido).
Diámetros: 25 mm a 75 mm (1" a 3")
Grano: óxido de aluminio y carburo de silicio.
Grado: fino, mediano y grueso.

Aplicaciones: eliminar rebabas de superficies acabadas con maquinaria; eliminar decoloración por calor; eliminar corrosión y oxidación; desvanecer marcas de sierra y máquina.
Uso de la herramienta: esmeriladora neumática de ángulo recto y esmeriladora de troquel.

Discos de aletas abrasivas

Tipos: Tiger® Disc  para ambientes de mediano a alto producción incluye una línea completa de discos para aplicaciones específicos (Big Cat®, BobCat™. Esmerilado sin manchar) o Vortec™ Professional para ambientes de baja a mediano producción.

Tamaños: 2", 3", 4", 4-1/2", 5" y 7".
Grano: circonio y óxido de aluminio.
Aplicaciones: acabados; limpieza; industria del metal; industria del aluminio; limado de áreas soldadas; esmerilado y limpieza de rebabas de acero inoxidable; eliminación de material y revestimiento.

Uso de las herramientas: esmeril de ángulo recto, herramienta neumática de ángulo.


Discos de fibra de resina

Tamaños: 4", 4-1/2", 5", 7" y 9".

Grano: cerámico, circonio y óxido de aluminio.

Aplicaciones: eliminar material; desbastado y limpieza de soldaduras; esmerilado y aplicación de acabados en metal, plástico, madera y fibra de vidrio; eliminación de óxido y pintura.

Uso de las herramientas: esmeril de ángulo recto.

Discos AL-tra CUT™ para esmerilar aluminio

Tamaños: 2", 3", 4-1/2" y 7".

Grano: óxido de aluminio.

Aplicaciones: esmerilado de aluminio sin carga.

Uso de las herramientas: esmeril de ángulo recto, herramienta neumática de ángulo recto.

Tipos: de eje metálico y de botón de plástico.
Tamaños: 1-1/2", 2" y 3".
Grano: circonio, óxido de aluminio y óxido de aluminio de mayor calidad.

Aplicaciones: limado y aplicación de acabados a superficies de metal; eliminación de soldaduras leves; eliminación de marcas de manipulación, imperfecciones de superficies y marcas de fresado.
Uso de las herramientas: herramienta neumática de ángulo recto.

Discos TRIM-KUT®

Tamaños: 3" y 5".
Grano: óxido de aluminio.

Aplicaciones: eliminación de rebabas; limado de bordes; desbastado de uniones de soldaduras; preparación para pintura y aplicación de acabados a superficies.
Uso de las herramientas: herramienta neumática de ángulo recto.

Discos de aletas

Tipos: montadas y desmontadas.
Tamaños: 1", 1-1/2", 2", 2-1/2", 3", 4" y 6".
Grano: óxido de aluminio.

Aplicaciones: aplicación de acabados finales a superficies de metal;  eliminación de rebabas y remoción de desniveles en piezas fresadas; limado de bordes; desbastado y acabado de troqueles, moldes, herramientas, tubería y canales; limpieza de; desbastado de metal, plástico y madera; acabado previo a pintura o aplicación de chapa metálica.
Uso de las herramientas: herramienta neumática de ángulo recto y esmeril de troquel.

Cintas

Tamaños (anchos): 
1/4", 1/2", 3/4", 1", 2", 2-1/2", 3", 3-1/2", 4" y 6". Grano: circonio y óxido de aluminio.

Aplicaciones: aplicación de acabado decorativo a superficies de metal; eliminación de rebabas y remoción de galvanizado en piezas cortadas con sierra; desbastado y limpieza de bordes; desbastado de metal, plástico y madera; eliminación de marcas de fresado; aplicar acabados previo a pintura o aplicación de chapa metálica; eliminación de capa de escama de fundición; bordes de moldes de fundición por esmerilado.
Uso de las herramientas: lima portátil, banco, de pedestal o de soporte posterior portátil.

Bujías

El aislamiento de las bujías de encendido automotriz y de ciertas aplicaciones aeronáuticas, esta hecho de alumina, para una protección superior contra el calor.

Prótesis dentales

El oxido de alumina, por su excepcional dureza es usado en el área medica en prótesis dentales de apariencia real, esto quiere decir que se ven como el diente original y su resistencia asegura años de servicio sin problemas.

Refractarios

El alto punto de fusión y su dureza hacen de la alumina el candidato perfecto para fabricar refractarios para hornos.

 

EMPRESAS QUE TRABAJAN CON ALUMINA

Por ser un material con vastos usos, hay en el mundo una cantidad enorme de empresas y compañías que se encargan de obtener, distribuir y refinar los minerales en bruto para obtener alumina. A continuación se mencionan algunos ejemplos.

ALBEMARLE

Creando química para la vida, Albemarle se ha desarrollado en un productor internacional de químicos especiales al desarrollar una formula para el éxito basada en proveer química que mejora la vida de las personas y contribuye a la economía global.

En 1962 Albemarle Paper Manufacturing Company, fundada en Virginia en 1887, pidió un préstamo por 200 millones y compro Ethyl Corporation, una compañía mas de 13 veces el tamaño de la primera. En 1994, Ethyl expandió sus negocios químicos para crear una compañía independiente, llamada Albemarle Corporation.

Albemarle Corporation ha evolucionado en una empresa global reconocida en el campo de los químicos especiales.

NETCHEM

Netchem Inc. es el miembro más joven del grupo de compañías Peekay, que incluye Easton Coatings Corporation, Golden Eagle Trading Co Ltd. y Peekay Holdings Ltd, operando desde 1979.

Creado en 1991, Netchem se establece en Brantford, Canadá, al igual que todas las compañías del grupo.

Netchem distribuye los productos químicos especializados a través del hemisferio occidental, de almacenes estratégicamente localizados, para realizar entregas justo a tiempo.

Netchem se ocupa de un amplio espectro de industrias, proveyendo productos químicos de la calidad y de la pureza requerida por el cliente a precios bajos, con un nivel muy alto de servicio al cliente; similar al de las multinacionales establecidas en este negocio.

COMPAÑÍA QUÍMICA INDUSTRIAL NEUMANN

COMPAÑÍA QUÍMICA INDUSTRIAL NEUMANN S.A. de C.V. Es una empresa dedicada a la, comercialización, producción y distribución de productos químicos en general. La permanencia de COMPAÑÍA QUÍMICA INDUSTRIAL NEUMANN S.A. de C.V. Por casi 30 años en el mercado, han hecho de ella, una empresa confiable en los productos que ofrece dando la mejor calidad en todos ellos, para total satisfacción de nuestros clientes.

CONTYQUIM

Nuestra empresa cuenta con más de 10 años en el mercado ofreciendo materiales primas químicas, contenedores y desarrollo de especialidades

Nos respaldan los mejores proveedores en el ámbito nacional e internacional, ellos nos ayudan a mantener nuestro compromiso de CALIDAD, SERIEDAD y SERVICIO.

MARDUPOL

En 1935 se funda la compañía en Puebla para la distribución de los productos de DuPont dando servicio a la industria textil.

En 1943 DuPont otorga la distribución a nivel nacional de sus productos, y más tarde, durante la Segunda Guerra Mundial, las oficinas corporativas se trasladan a la Ciudad de México, con lo que empieza la expansión de la compañía en productos y sucursales.

Somos una compañía en la que creemos firmemente en el cliente, buscamos a través del servicio especializado, atenderlo y llegar a ser su proveedor confiable. Sabemos que contamos con ventajas estratégicas en nuestra gente, productos y ubicaciones con las que brindamos los beneficios que los mercados y clientes demandan.

KEMWATER DE MEXICO

Kemwater de México, S.A. de C.V. fue establecida en 1998 y hoy en día produce y comercializa coagulantes y polímeros en México y Centro América. La empresa también representa la división de Kemira Specialty Paper Chemicals, con diferentes aplicaciones en la producción de pulpa y papel. Una nueva línea de productos que tiene Kemwater en México son las enzimas usadas en la industria textil.

Kemwater forma parte del Grupo Kemira que es una empresa internacional de productos químicos con ventas netas de EUR 2,454 millones en 2001. Las áreas de crecimiento de Kemira incluyen productos químicos para la industria de celulosa y papel y para el tratamiento de aguas.

FANDELI

Somos una empresa mexicana, con más de setenta y cinco años de experiencia en la fabricación y aplicación de abrasivos, tratando de actualizar y modernizar al máximo nuestra organización.

FANDELI® es el principal productor de abrasivos revestidos en México, fabricante de productos de la más alta calidad incorporando la tecnología más avanzada en su ramo, con sistemas computarizados para el control y optimización de todas las operaciones y procesos productivos

DALTILE

El Esmeril sintético es un oxido de aluminio con un bajo contenido de oxido férrico, dando como resultado un mineral de alta durabilidad y resistencia en comparación del Esmeril tradicional. Se utiliza básicamente para pulidos manuales de materiales ferrosos y no ferrosos.

ALUNDUM, S.A.

ALUNDUM S.A., realiza material refractario silicoaluminoso prensado en semiseco utilizando para su fabricación arcillas aluminosas, chamotas y bauxitas, previamente seleccionadas y cocidas hasta 1.350 ºC de temperatura máxima.

Partiendo de estas primeras materias, nuestras instalaciones nos permiten fabricar piezas conformadas (ladrillos, placas y piezas especiales) tanto en calidades silicoaluminosas, como aluminosas, incluso superiores al 70% de alúmina.

CINASA

Compañía Nacional de Abrasivos S.A. de C.V. Fundada en 1961.

La empresa número uno en la venta de abrasivos sólidos y súper refractarios en México.

NORTON

Hace mas de un siglo, un grupo de ceramistas y empresarios emprendedores en Worcester, Massachusetts, se embarcaron con una meta: satisfacer la creciente demanda de la cada ves mas grande industria de los Estados Unidos, que necesitaba un suministro cada ves mayor de ruedas de esmeril para construir y mantener maquinaria. Norton fue fundada en 1885 para manufacturar la primera rueda de esmeril que podía ser fabricada con precisión y producida en masa.

Norton empezó a expandirse cuando los nuevos abrasivos vulcanizados alcanzaron a los consumidores a través de los Estados Unidos y Canadá. En 1909, una nueva planta fue construida en Europa. Ocho años después, Norton formo una empresa conjunta en Asia. En 1956, Norton creció con una adquisición en Sur América. Este crecimiento sostenido, basado en nuestra innovación, tecnología y atención hacia los clientes, ha continuado, y Norton ahora tiene presencia en 28 países alrededor del mundo.

CONCLUSIÓN

Con este trabajo, esperamos brindar a la comunidad universitaria un poco mas de información acerca del oxido de aluminio, conocido como alumina, su obtención y sus, que complementan lo visto en el curso regular.

Con la investigación encontramos que la alumina es un material sumamente útil, y relativamente barato, sin el cual no existiría el acero como lo conocemos, ya que se usa como refractario en sus hornos y moldes.

La alumina dio forma a la industria, al formar algunas piezas y refinar el acabado de otras, para que el desarrollo humano continuara.

No cabe duda que el oxido de aluminio seguirá por mucho tiempo siendo útil, ya que es un material natural, y debido a que existen reemplazos sintéticos pero muy caros, su uso seguirá siendo extenso.

BIBLIOGRAFÍA

Enciclopedia de terminología química

Edición.

Editorial Porrúa

México, 1968

Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones

3ª Edition

Flinn/Trojan

Ed. McGraw Hill

Ciencia de Materiales Para Ingeniería

1a Edición

Peter A. Thornton

Ed. Prentice Hall

Ciencia e Ingeniería de Materiales

3ª Edición

William F. Smith

Ed. McGraw Hill

www.ceramic-materials.com

www.Answers.com

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www.mardupol.com.mx

www.kemwater.com.mx

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www.contyquim.com.mx

www.cinasa.com.mx

 

 

Francisco Castro


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