{"id":3532,"date":"2024-07-30T10:01:09","date_gmt":"2024-07-30T10:01:09","guid":{"rendered":"https:\/\/hlh-js.com\/?p=3532"},"modified":"2025-02-24T02:16:37","modified_gmt":"2025-02-24T02:16:37","slug":"what-impurities-need-to-be-removed-to-produce-high-purity-alumina","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/resource\/blog\/what-impurities-need-to-be-removed-to-produce-high-purity-alumina\/","title":{"rendered":"Welche Verunreinigungen m\u00fcssen zur Herstellung von hochreinem Aluminiumoxid entfernt werden?"},"content":{"rendered":"

Welche Verunreinigungen m\u00fcssen zur Herstellung von hochreinem Aluminiumoxid entfernt werden?<\/span><\/h1><\/h1><\/div>

Juli 30, 2024<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>

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Bei hochreinen Pulverwerkstoffen ist die Reinheit die Grundlage f\u00fcr ihre besonderen Eigenschaften und Anwendungen. Das Vorhandensein von Verunreinigungen wirkt sich oft fatal auf ihre besonderen Eigenschaften und ihren hohen Mehrwert aus, \u00e4hnlich dem Sprichwort \"ein fauler Apfel verdirbt das ganze Fass\". Hochreines Aluminiumoxid wird beispielsweise in der Hightech-Industrie h\u00e4ufig verwendet, etwa f\u00fcr Leuchtstoffe, transparente Keramiken, elektronische Ger\u00e4te, neue Energien, katalytische Materialien und Materialien f\u00fcr die Luft- und Raumfahrt. Es ist eines der hochwertigsten und am weitesten verbreiteten High-End-Materialien in der modernen Chemietechnik. Hochreines Aluminiumoxid hat mehrere Vorteile, die es zu einem idealen Medium f\u00fcr Sandstrahl- und Shotpeening-Verfahren machen:
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  • Hohe H\u00e4rte<\/strong>: Hochreines Aluminiumoxid hat eine hohe H\u00e4rte, die Oxidschichten, Rost und andere Verunreinigungen effektiv von der Oberfl\u00e4che des Werkst\u00fccks entfernen kann, ohne leicht zu brechen, wodurch die Lebensdauer des Mediums verl\u00e4ngert wird.
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  • Hohe Abriebfestigkeit<\/strong>: Aufgrund seiner ausgezeichneten Verschlei\u00dffestigkeit kann hochreines Aluminiumoxid bei Sandstrahl- und Kugelstrahlverfahren eine stabile Leistung beibehalten, was den Verschlei\u00df und die H\u00e4ufigkeit des Austauschs reduziert und damit die Kosten senkt.
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  • Chemische Best\u00e4ndigkeit<\/strong>: Hochreines Aluminiumoxid ist chemisch stabil und reagiert nicht leicht mit dem zu bearbeitenden Werkst\u00fcck, wodurch die Qualit\u00e4t und Konsistenz der Werkst\u00fcckoberfl\u00e4che gew\u00e4hrleistet wird.
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  • Leistung bei hohen Temperaturen<\/strong>: Hochreines Aluminiumoxid kann hohen Temperaturen standhalten und eignet sich daher f\u00fcr Sandstrahl- und Kugelstrahlarbeiten in Hochtemperaturumgebungen, wobei eine Zersetzung oder Verschlechterung des Mediums bei hohen Temperaturen vermieden wird.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n
    In der tats\u00e4chlichen Produktion k\u00f6nnen jedoch Verunreinigungen wie Eisen, Natrium, Magnesium, Silizium und Kalzium auftreten. Diese Verunreinigungen treten meist in Form von Oxiden wie Fe\u2082O\u2083, Na\u2082O, CaO, MgO und CuO auf. Ihr unterschiedlicher Gehalt kann sich direkt auf die Leistung des Materials auswirken. Zum Beispiel kann Fe\u2082O\u2083 die Lumineszenz-Effizienz von Leuchtstoffen verringern, und SiO\u2082 kann die Sinterleistung von Aluminiumoxid verschlechtern, wodurch die Anwendung von hochreinem Aluminiumoxid in verschiedenen Bereichen stark eingeschr\u00e4nkt wird.<\/span><\/article>\n<\/article>\n<\/article>\n<\/div>
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    \"Welche<\/div><\/div><\/div><\/div>
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    Wenn das zum Sandstrahlen und Verfestigungsstrahlen verwendete Aluminiumoxid nicht von hoher Reinheit ist, kann es zu folgenden Problemen f\u00fchren<\/span><\/p>\n
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    1. \n
      Geringere H\u00e4rte und Verschlei\u00dffestigkeit<\/strong>: Aluminiumoxid mit unzureichendem Reinheitsgrad weist eine geringere H\u00e4rte und Verschlei\u00dffestigkeit auf, so dass es w\u00e4hrend des Gebrauchs leichter bricht oder sich abnutzt, was die Lebensdauer des Mediums verk\u00fcrzt und die H\u00e4ufigkeit und die Kosten des Austauschs erh\u00f6ht.<\/span><\/div>\n<\/li>\n
    2. \n
      Auswirkungen auf den Behandlungseffekt<\/strong>: Aluminiumoxid mit niedrigem Reinheitsgrad kann Verunreinigungen enthalten, die die Werkst\u00fcckoberfl\u00e4che w\u00e4hrend des Sandstrahlens oder Kugelstrahlens verunreinigen und den Behandlungseffekt beeintr\u00e4chtigen k\u00f6nnen. Dies kann zu ungleichm\u00e4\u00dfigen Behandlungsspuren oder R\u00fcckst\u00e4nden auf der Werkst\u00fcckoberfl\u00e4che f\u00fchren und die Qualit\u00e4t und das Aussehen des Endprodukts beeintr\u00e4chtigen.<\/span><\/div>\n<\/li>\n
    3. \n
      Chemische Reaktionen<\/strong>: Niedrigreines Aluminiumoxid kann aktive chemische Substanzen enthalten, die w\u00e4hrend des Sandstrahlens oder Kugelstrahlens mit dem Werkst\u00fcck reagieren und Korrosion oder eine Verschlechterung der Oberfl\u00e4che des Werkst\u00fccks verursachen k\u00f6nnen, was dessen Leistung und Lebensdauer beeintr\u00e4chtigt.<\/span><\/div>\n<\/li>\n
    4. \n
      Schlechte thermische Stabilit\u00e4t<\/strong>: Aluminiumoxid mit niedrigem Reinheitsgrad ist bei hohen Temperaturen weniger stabil, was zu einer Zersetzung oder Verschlechterung f\u00fchren kann, was die Stabilit\u00e4t und Wirksamkeit des Sandstrahl- und Kugelstrahlverfahrens beeintr\u00e4chtigt. Bei Hochtemperaturanwendungen kann dies zu einem schnellen Versagen des Mediums f\u00fchren.<\/span><\/div>\n<\/li>\n
    5. \n
      Erh\u00f6hte Staubbelastung und Verschmutzung<\/strong>: Bei Aluminiumoxid mit niedrigem Reinheitsgrad ist die Wahrscheinlichkeit gr\u00f6\u00dfer, dass sich w\u00e4hrend des Betriebs Staub und Ablagerungen bilden, was die Reinigung und Wartung erschwert und zu Gesundheitsrisiken f\u00fcr die Bediener und zu Umweltverschmutzung f\u00fchren kann.<\/span><\/div>\n<\/li>\n<\/ol>\n

      Daher ist die Verwendung hochreiner Aluminiumoxid-Medien von entscheidender Bedeutung f\u00fcr die Wirksamkeit des Sandstrahl- und Kugelstrahlverfahrens und die Qualit\u00e4t des Werkst\u00fccks.<\/span><\/p>\n

      Zu den wichtigsten Verfahren zur Herstellung von hochreinem Aluminiumoxid geh\u00f6ren die Hydrolyse von Aluminiumalkoxid, die thermische Zersetzung von Ammoniumaluminiumsulfat und die thermische Zersetzung von Ammoniumaluminiumcarbonat. Derzeit konzentriert sich die Forschung zur Entfernung von Verunreinigungen f\u00fcr hochreines Aluminiumoxid in erster Linie auf die Reinigung der bei diesen Verfahren verwendeten Rohstoffe.<\/span><\/p>\n<\/article>\n<\/div>

      Eisenverunreinigungen<\/strong><\/h3><\/h3><\/div>
      Eisenverunreinigungen kommen im Hauptprodukt meist in Form von zwei- oder dreiwertigen Oxiden vor. Die Entfernung von Eisenverunreinigungen aus verschiedenen Stoffen wie Bauxit und Isopropylalkohol-Aluminium ist Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten. Bauxit, das in tropischem oder subtropischem Klima entsteht, ist in verschiedenen Gesteinen und Schiefergestein weit verbreitet und enth\u00e4lt h\u00e4ufig Verunreinigungen wie Ferrit, Goethit, Quarz, Kyanit, Korund und Titandioxid. Hochwertiges Bauxit enth\u00e4lt mindestens 40% Al\u2082O\u2083 und h\u00f6chstens 15% SiO\u2082. Zu den Verunreinigungen von Bauxit minderer Qualit\u00e4t geh\u00f6ren vor allem Quarz, Fe\u2082O\u2083 und CaO. Bei der Gewinnung von Aluminiumoxid aus Bauxit durch Schwefels\u00e4urelaugung stellte A. Aziz fest, dass die Fe-Verunreinigungen durch die Verwendung von 68%-Ethanol (C\u2082H\u2085OH) fast vollst\u00e4ndig entfernt wurden, obwohl Ethanol teuer ist. Um das Verfahren wirtschaftlicher zu gestalten, kann Ethanol durch Kondensation zur\u00fcckgewonnen und wiederverwendet werden.<\/span>Eisen wird auch h\u00e4ufig bei der Herstellung von Aluminiumoxid nach der Aluminiumalkoxid-Methode gefunden. Isopropylalkohol-Aluminium kann mit Hilfe von Extraktions-Komplexierungs- und Komplexierungs-Kristallisationsverfahren gereinigt werden, wobei geeignete Komplexierungsmittel zur Abtrennung von Verunreinigungen auf der Grundlage der unterschiedlichen L\u00f6slichkeiten der verschiedenen Stoffe ausgew\u00e4hlt werden. Zu den Vorteilen dieser Methode geh\u00f6rt die Gewinnung von hochreinem Isopropylalkohol-Aluminium zu geringen Kosten, obwohl das Verfahren komplex und zeitaufw\u00e4ndig ist.<\/span>Bei der Herstellung von hochreinem Aluminiumoxid aus Ammoniumaluminiumsulfat sind die \u00fcblichen Methoden zur Fe-Entfernung die F\u00e4llung, die Extraktion mit organischen prim\u00e4ren Aminen und die Umkristallisierung. Die Ausf\u00e4llung kann durch Zugabe von MnO\u2082, KMnO\u2084, K\u2083[Fe(CN)\u2086] oder K\u2084Fe(CN)\u2086-3H\u2082O erfolgen. Zu den Vorteilen dieser Methode geh\u00f6ren die niedrigen Kosten und die einfache Handhabung, obwohl sie zu einem erheblichen Verlust an Aluminiumionen f\u00fchren und durch die verwendeten Zusatzstoffe neue Verunreinigungen einbringen kann.<\/span><\/p>\n<\/article>\n<\/div>

      Silizium-Verunreinigungen<\/strong><\/h3><\/h3><\/div>

      Siliziumverunreinigungen sind relativ inert und schwer zu entfernen. Bei der Aluminiumalkoxid-Hydrolyse ist Silizium eine der vielen Verunreinigungen in Isopropylalkohol-Aluminium und kann mit einem Verfahren entfernt werden, bei dem w\u00e4hrend der Vakuumdestillation ein Lanthanoxid-Zusatz zugegeben wird. Bei diesem Verfahren reagiert Lanthanoxid mit Silizium zu einer hochsiedenden Substanz, die nach der Destillation des Isopropylalkohol-Aluminiums im Reaktionsgef\u00e4\u00df verbleibt und so das Isopropylalkohol-Aluminium reinigt. Diese Methode ist energieeffizient, einfach zu bedienen und hat eine kurze Reaktionszeit im Vergleich zu allgemeinen Extraktions- und Kristallisationsmethoden.<\/span><\/p>\n

      Si- und Fe-Verunreinigungen in ger\u00f6steten Proben k\u00f6nnen freigelegt und dann durch wiederholtes Ultraschallwaschen mit S\u00e4ure und Wasser entfernt werden, was zu Hydroxidtonerde mit Si- und Fe-Gehalten unter 0,001% f\u00fchrt. Es wird auch empfohlen, Aktivkohles\u00e4ulen oder mikropor\u00f6se Titanmembranen f\u00fcr die Filtration des Rohmaterials zu verwenden, um Verunreinigungen zu entfernen. Kalk kann als Entsilikonisierungsmittel in Natriumaluminatl\u00f6sung verwendet werden, wobei er mit Wasser zu Calciumhydroxid reagiert, das dann mit Natriumaluminat zu Tricalciumaluminat reagiert. Die Silikat-Ionen reagieren mit Tricalciumaluminat und bilden unl\u00f6sliches Granathydrat, das ausf\u00e4llt und eine Siliziumentfernungsrate von bis zu 98% erreicht.<\/span>Einige Methoden k\u00f6nnen Verunreinigungen wie Na und Ca einbringen, w\u00e4hrend andere f\u00fcr die Entfernung von Spuren von Si geeignet sind, aber nicht f\u00fcr die Tiefenentfernung von Spuren von Si. Daher ist die Suche nach einer wirksamen Methode zur Entfernung von Spuren von Si von entscheidender Bedeutung.<\/span><\/p>\n<\/article>\n<\/div>

      Calcium Verunreinigungen<\/strong><\/h3><\/h3><\/div>
      Calciumverunreinigungen k\u00f6nnen durch Extraktionsmittel, chemische F\u00e4llung, Aussalzung, Ionenaustausch und Chelatbildung entfernt werden. Zun\u00e4chst kann die geringe L\u00f6slichkeit von Calciumsulfat genutzt werden, um Ca\u00b2\u207a als CaSO\u2084 auszuf\u00e4llen, gefolgt von einer sekund\u00e4ren Entfernung mit Methoden wie der L\u00f6sungsmittelextraktion. Das Extraktionsmittel P204, das kosteng\u00fcnstig und ein saures Extraktionsmittel ist, folgt der Extraktionsreihenfolge Fe\u00b3\u207a > Zn\u00b2\u207a > Cu\u00b2\u207a > Co\u00b2\u207a > Mg\u00b2\u207a > Mn\u00b2\u207a > Ca\u00b2\u207a. H. Xie verwendete P204 zur Extraktion von Kalziumionen aus einem Gemisch aus Kalzium, Magnesium und Mangan, wodurch die Kalziumionenkonzentration deutlich verringert wurde, obwohl keine hohe Reinheit erreicht wurde. R. Zhao entfernte mit Tri-n-Butylphosphat wirksam Kalziumverunreinigungen aus Phosphorgips und erhielt Kalziumsulfatpartikel mit einer Reinheit von mehr als 99%.<\/span><\/article>\n<\/div>

      Natrium Verunreinigungen<\/strong><\/h3><\/h3><\/div>
      Zu den \u00fcblichen Methoden zur Entfernung von Natriumverunreinigungen bei der Herstellung von Aluminiumoxid geh\u00f6ren Waschen, hydrothermale Behandlung und der Zusatz von Bors\u00e4ure. L. Lu verwendete eine Waschmethode zur Entfernung von Natrium aus Ammoniumaluminiumsulfatkristallen, wobei er die Kristalle auf 150-200 \u00b0C erhitzte, um die Natriumentfernung zu erleichtern. J. Li verglich die hydrothermale Behandlung und die Zugabe von Bors\u00e4ure zur Natriumentfernung bei der Aluminiumoxidherstellung und entschied sich f\u00fcr die hydrothermale Behandlung, da sie eine h\u00f6here Reinheit ergab. H. He f\u00fcgte w\u00e4hrend der Kalzinierung von Aluminiumhydroxid Bors\u00e4ure hinzu, um mit Natriumverunreinigungen zu reagieren und Natriummetaborat zu bilden, gefolgt von saurem Waschen und Trocknen, um Aluminiumoxid mit einem Natriumgehalt unter 0,001% zu erhalten.<\/article>\n<\/div>
      <\/article>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":3,"featured_media":3810,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[195,191,62,193,192,178,182,175,177,188,186,176],"tags":[158],"class_list":["post-3532","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-aesthetic-improvement","category-alloy-surface-engineering","category-blog","category-corrosion-resistance-optimization","category-durability-enhancement","category-goal","category-industrial-machinery-applications","category-industry","category-material","category-metal-surface-treatments","category-polishing-deburring","category-process","tag-blog-spherical-alumina-blast-media"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3532","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3532"}],"version-history":[{"count":15,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3532\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10546,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3532\/revisions\/10546"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3810"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3532"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3532"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/hlh-js.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3532"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}