مسحوق الألومينا

مسحوق الألومينا هو مادة أساسية ومواد حشو لا غنى عنها في المركبات النانوية، كما أنه بمثابة مركب داعم مهم للمحفزات الصناعية. ويُعد أسود الكربون المسامي مكونًا أساسيًا في مستحضرات التجميل نظرًا لقوامه السميك وقدرته على امتصاص الشوائب، بينما يُستخدم كأساس لمادة الكوراندوم، وهي مادة كاشطة تُستخدم في صقل الأحجار الكريمة.

الخصائص

يتم إنشاء مسحوق الألومينا عن طريق تكليس هيدروكسيد الألومنيوم في درجات حرارة عالية لإزالة الماء وإنتاج أكسيد الألومنيوم، ثم تتم معالجته بشكل أكبر لإنتاج أشكال مختلفة ذات خصائص وتطبيقات مختلفة.

وتبعًا لدرجته، قد تتراوح الألومينا في قوامها من الناعم إلى الخشن، كما أن لها مستويات مختلفة من النقاء الكيميائي ومساحة السطح. وتُعرف الدرجات ذات مستويات الشوائب المنخفضة للغاية باسم الألومينا عالية النقاء (HPA)، بينما تُعرف الدرجات ذات المساحات السطحية الكبيرة للغاية باسم الألومينا الحبيبية (GA)، مع انخفاض معدلات النقاء.

يمكن العثور على مساحيق الألومينا الناعمة في مركبات التلميع ومواد دعم المحفزات، فضلاً عن استخدامها كمواد حشو في عمليات إنتاج البلاستيك والمطاط. وعلاوة على ذلك، تُستخدم الألومينا عالية النقاء في إنتاج ركائز الياقوت للأجهزة الإلكترونية بالإضافة إلى استخدامها كمواد مغلفة بالمعدن لاستخدامها في عمليات اللحام بالنحاس في درجات الحرارة العالية - وباختصار، فهي تخدم استخدامات متعددة وتعمل كعازل كهربائي ممتاز.

كما يمكن استخدام الألومينا كطبقة واقية على المنتجات والآلات الصناعية، مما يساعد على حمايتها من التآكل. ونظراً لصلابتها وقوتها الفائقة، تُعد الألومينا عازلاً مثالياً للسيراميك وركائزه، فضلاً عن قدرتها الحرارية ونقطة انصهارها العالية مما يجعلها مفيدة في إنتاج المنتجات الحرارية المستخدمة في تطبيقات مثل معالجة البتروكيماويات وإنتاج الأسمنت وحرق النفايات وصناعة الحديد والصلب. كما يمكن خلط الألومينا بالزجاج لزيادة القوة.

التطبيقات

يُستخدم مسحوق الألومينا في تصنيع مجموعة واسعة من المنتجات الصناعية، مثل السيراميك والمعادن والإلكترونيات وإنتاج المحفزات. ونظرًا لخصائصه الحرارية والكيميائية والميكانيكية، تُعد الألومينا مادة مثالية للحراريات وعجلات الطحن والتطبيقات المقاومة للتآكل، بالإضافة إلى مستويات الاحتكاك المنخفضة التي تجعلها مناسبة للمركبات النانوية ذات متطلبات التوافق الحيوي.

ونظراً لارتفاع درجة انصهارها ومقاومتها الحرارية، تُستخدم الألومينا على نطاق واسع في إنتاج الأجهزة الكهربائية وأشباه الموصلات. وعلاوة على ذلك، تستخدمه المشتتات الحرارية كمكون رئيسي لتبديد الحرارة المتولدة في المكونات الإلكترونية، كما أن خصائصه المنخفضة الاحتكاك والعزل تجعله خياراً ممتازاً من المواد لصنع طلاءات مضادة للتآكل.

تُستخدم الألومينا المكلسة على نطاق واسع في صناعة البتروكيماويات لصنع المواد الأولية الخزفية المستخدمة أثناء عمليات التكسير الهيدروليكي للحفاظ على الكسور مفتوحة أثناء التكسير الهيدروليكي (التكسير الهيدروليكي)، مما يساعد على استخراج الهيدروكربونات من الرواسب الجوفية.

تُستخدم الألومينا النقية (99%) الألومينا النقية (99%) على نطاق واسع لتصنيع أجزاء الآلات والمعدات التي تحتاج إلى أن تكون مقاومة للتآكل، مع عزلها بفعالية ضد الضوضاء والإشعاع. الاستخدامات الشائعة لهذه المادة هي الأعمدة والمحامل وغسالات الدفع والغسالات في المضخات التي تتعامل مع المواد الكيميائية وكذلك مكونات الليزر والأجهزة البصرية الكهربائية وأجهزة الاستشعار وأجهزة استشعار عدادات التدفق ومعدات الأشعة السينية.

يمكن نقل الألومينا بالشاحنات أو المقطورات المجهزة خصيصًا لنقل الأحمال الثقيلة أو السكك الحديدية أو سفن الشحن أو أي وسيلة أخرى مصممة لنقل السلع السائبة الجافة مثل الألومنيوم.

التصنيع

تُعد الألومينا مادة لا غنى عنها في العديد من التطبيقات مثل المواد الكاشطة والمنتجات الملبدة ومواد الرش بالبلازما ومواد الحشو. بالإضافة إلى ذلك، يمكن العثور على الألومينا أيضًا كبلورات مفردة ودعامات للمحفزات والمواد الفلورية. تتطلب بعض استخدامات الألومينا نقاوته العالية وتوزيع حجم الجسيمات الضيق بينما تتطلب استخدامات أخرى أشكالاً محددة؛ على سبيل المثال يجب أن تحتوي مرشحات السيراميك المستخدمة في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم على مرشحات مسحوق الألومينا بقطر 100 ميكرون لأنابيب غاز المداخن تتطلب مسحوقاً أسطواني الشكل بقطر يساوي 100 ميكرون للاستخدام الأمثل.

يتم إنتاج معظم الألومينا من خلال عملية باير التي تستخدم البوكسيت - وهو معدن ترابي - كمادة خام. يتم استخراج الألومينا من الأرض ونقلها إلى مصانع الألومينا لإذابتها بمحلول هيدروكسيد مائي وتصفيتها، ثم يتم إرسال بعض الألومينا إلى مصاهر الألومنيوم حيث يتم تحليلها كهربائياً إلى معدن الألومنيوم؛ ويتم تكليس القطع المتبقية لصناعة منتجات خزفية مختلفة مثل العوازل والحراريات والمواد الكاشطة وكذلك غرسات العظام وزراعة العظام والأسنان وكذلك أدوات المختبرات وبطانات الأفران الحرارية في المختبرات.

الألومينا سلعة، مما يعني أن سعرها يتقلب يوميًا بناءً على العرض والطلب. ويتتبع المصنعون هذا السعر عن كثب من أجل تعديل تكاليف الإنتاج وفقًا لذلك، وعادةً ما يتم شحنه بكميات كبيرة عن طريق الشاحنات أو عربات السكك الحديدية؛ وقد يتم تسليمه أيضًا عن طريق السفن حسب المسافة والسرعة المطلوبة للنقل.

الاختبار

الألومينا هي واحدة من السيراميك الهندسي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. خصائصه تجعله صلبًا وخاملًا كيميائيًا ومستقرًا في درجات الحرارة العالية؛ مما يجعل مسحوق الألومينا مثاليًا لصنع مواد مقاومة للتآكل ومنتجات مقاومة للحرارة لمختلف التطبيقات. كما تتميز الألومينا أيضًا بخصائص العزل والخصائص الكهربائية؛ ويمكن استخدام الدرجات عالية النقاء كفواصل بين الأنودات والكاثودات لتجنب حدوث ماس كهربائي بين هذه البطاريات.

كما تُعد الألومينا مادة خام أساسية في إنتاج رقائق السيليكون للرقائق الدقيقة والأجهزة الإلكترونية، في حين أنها تُستخدم كمكون أساسي في إنتاج الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) بسبب مقاومتها الحرارية ونقاط الغليان/الانصهار العالية وخصائص التوصيل الممتازة.

يصف الاختراع الحالي طريقة لقياس شوائب عينة مسحوق الألومينا. وللقيام بذلك، يتم تعريض عينة من الألومينا لحزمة أشعة سينية ثم يتم تسجيل زاوية الحيود وشدته لقياسها. بعد ذلك، يمكن حساب ثابت شبكتها ويمكن تحديد العلاقة بينه وبين محتوى الشوائب في عينة مسحوق الألومينا.