Al2O3 разложение при нагревании: Как получают и как используют оксид алюминия

Содержание

Как получают и как используют оксид алюминия

Как правило, в качестве сырья для получения оксида алюминия служат бокситы, алуниты, а также нефелины. При содержании в них оксида алюминия более 6−7% производство ведется основным способом — методом Байера, а при меньшем содержании вещества используют метод спекания руды с известью или содой.

Метод Байера — это гидрохимический способ получения глинозема из бокситов. Он представляет собой обработку измельченной породы в шаровых мельницах, затем бокситы обрабатывают щелочными растворами при температуре 225−250°С. Полученный таким образом состав алюмината натрия разбавляют водным раствором и фильтруют.

В процессе фильтрации шлам, содержащий оксид алюминия, свойства которого соответствуют стандартным, подвергают разложению на центрифугах. Выделяется около ½ образовавшегося при этом Аl (ОН)₃. Его отфильтровывают и прокаливают во вращающихся печах или в кипящем слое при температуре ~ 1200 °C. В результате получается глинозем, содержащий 15−60% α-Аl₂О₃. Применение данного метода позволяет сохранить маточный раствор для использования в последующих операциях по выщелачиванию бокситов.

Метод спекания руды с известью или содой работает следующим образом: высококремнистую измельченную руду (нефелин и др.) смешивают с содой и известняком и спекают во вращающихся печах при 1250−1300 °С. Полученную массу выщелачивают водным щелочным раствором. Раствор алюмината Na отделяют от шлама, затем освобождают от SiO₂, осаждая его в автоклаве при давлении около 0,6 Мпа, а затем известью при атмосферном давлении и разлагают алюминат газообразным СО₂. Полученный Аl (ОН)₃ отделяют от раствора и прокаливают при температуре около 1200 °C. При переработке нефелина, помимо глинозема, получают Na₂CO₃, K₂CO₃ и цемент.

При производстве глинозема из алунитов одновременно получают H₂SO₄ и K₂SO₄. Алунитовую руду обжигают при 500−580°С в восстановительной атмосфере и обрабатывают раствором NaOH по способу Байера.

Для производства высокопрочной корундовой керамики применяют порошок оксида алюминия, полученный термическим разложением некоторых солей алюминия, например, азотнокислого, алюмоаммиачных квасцов различной степени чистоты. Оксид алюминия, полученный при разложении солей, является высокодисперсным порошком γ-Al₂O₃ (при прокаливании до 1200°С) и обладает большой химической активностью.

Для получения ультра- и нанодисперсных порошков Аl₂O₃, которые используются в технологии конструкционной и инструментальной керамики, широкое распространение получил способ совместного осаждения гидроксидов (СОГ) и плазмохимического синтеза (ПХС).

Сущность метода СОГ заключается в растворении солей алюминия, например, AlCl₃ в растворе аммиака и последующем выпадении образующихся гидратов в осадок. Процесс ведут при низких температурах и больших сроках выдержки. Полученные гидроксиды сушат и прокаливают, в результате образуется порошок Аl₂O₃ с размером частиц 10−100 нм.

В технологии ПХС водный раствор Al (NO₃)₃ подается в сопло плазмотрона. В каплях раствора возникают чрезвычайно высокие температурные градиенты, происходит очень быстрый процесс синтеза и кристаллизации Аl₂O₃. Частицы порошка имеют сферическую форму и размер 0,1−1 мкм.

Оксид алюминия: получение и свойства

Оксид алюминия

Способы получения

Оксид алюминия можно получить различными методами:

1. Горением алюминия на воздухе:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

2. Разложением гидроксида алюминия при нагревании:

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

3. Оксид алюминия можно получить разложением нитрата алюминия:

4Al(NO₃)₃→ 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

Химические свойства

Оксид алюминия — типичный амфотерный оксид. Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.

1. При взаимодействии оксида алюминия с основными оксидами образуются соли-алюминаты.

Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом натрия:

Na₂O + Al₂O₃ → 2NaAlO₂

2. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—алюминаты, а в растворе – комплексные соли. При этом оксид алюминия проявляет кислотные свойства.

Например, оксид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием алюмината натрия и воды:

2NaOH + Al₂O₃ → 2NaAlO₂+ H₂O

Оксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

3. Оксид алюминия не взаимодействует с водой.

4. Оксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами (сильных кислот). При этом образуются соли алюминия. При этом оксид алюминия проявляет основные свойства.

Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия:

Al₂O₃ + 3SO₃ → Al₂(SO₄)₃

5. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием средних и кислых солей.

Например, оксид алюминия реагирует с серной кислотой:

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

6. Оксид алюминия проявляет слабые окислительные свойства.

Например, оксид алюминия реагирует с гидридом кальция с образованием алюминия, водорода и оксида кальция:

Al₂O₃ + 3CaH₂ → 3CaO + 2Al + 3H₂

Электрический ток восстанавливает алюминий из оксида (производство алюминия):

2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂

7. Оксид алюминия — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Например, из карбоната натрия:

Al₂O₃ + Na₂CO₃ → 2NaAlO₂+ CO₂

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Разложение

. Можно ли нагревать гидроксид алюминия (Al(OH)3) до температуры плавления перед разложением?

спросил
2 года 10 месяцев назад

Изменено
2 года, 10 месяцев назад

Просмотрено
4к раз

$\begingroup$

На странице Википедии для гидроксида алюминия указанная температура плавления составляет 300 ° C (572 ° F), но на той же странице указано, что гидроксид алюминия разлагается только при 180 ° C (356 ° F). Можно ли расплавить гидроксид алюминия без разложения?

температура плавления

разложение

$\endgroup$

2

$\begingroup$

TL.DR: Оксид алюминия (иногда известный как оксид алюминия) получают путем нагревания гидроксида алюминия до температуры примерно 1100–1200°C. (Chemguide)

$$\ce{Al(OH)3 ->[\Delta] Al2O3 + 3h3O}$$

Как сказал @andselisk, температура, упомянутая в Википедии, представляет собой смесь гидроксида алюминия в огнезащитном составе, который может иметь другие соединения. Разложение чистого гидроксида алюминия изучалось в различных работах, и его механизм реакции разложения, температура, кинетика реакции были исчерпывающе изучены. 9{[2]}}$ показывает нагревание гидроксида алюминия от комнатной температуры до 1200 K (926,85 °C), где указана точная температура продуктов разложения, т. е. $\ce{Al2O3}$:

[…] мы находим первый и самый маленький эндотермический пик при 519
K , что связано с частичным дегидроксилированием гиббсита.
($\ce{Al(OH)3}$) и образование бемита ($\ce{AlOOH}$). Эндотермический
пик при 585 К соответствует двум процессам: (i) превращение
гиббсита в фазу $\ce{χ-Al2O3}$ и (ii) дополнительную конверсию
гиббсита в бемит. Первый процесс осуществляется в соответствии с
полученные результаты. Еще один эндотермический пик на 815 K связано с
разложение бемита и образование глинозема $\ce{γ-Al2O3}$.
полученные кривые ТГ ясно показывают три этапа потери массы тела. Вес
потери на первом этапе (около 5 мас.%) связаны с частичной
превращение гиббсита в бемит; второй шаг (около 25
мас.%) соответствует разложению гиббсита до бемита, в противном случае
в $\ce{χ-Al2O3}$. Последняя ступень около 3 мас.% относится к
образование $\ce{γ-Al2O3}$. Дальнейшие наблюдения показывают, что общий вес
потери равны 33 мас. %. Все эти превращения гиббсита и
химический состав подтвержден рентгеноструктурным анализом.

Ссылки

Химическая кинетика и механизм реакции термического разложения гидроксида алюминия и гидроксида магния при высокой температуре (973-1123 K) Ienwhei Chen, Shuh Kwei Hwang, and Shyan Chen, Ind. Eng. хим. Рез. 1989 , 28, 6, 738–742 DOI: https://doi.org/10.1021/ie00090a015

http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/131/a131z3p62.pdf

Бхаттачарья, Индра и Дас, С. и Мукерджи, П. и Пол, Субир и Митра, П.. ( 2004 ). Термическое разложение осажденного мелкодисперсного тригидроксида алюминия. Скандинавский журнал металлургии. 33. 211 — 219. 10.1111/j.1600-0692.2004.00686.x.(DOI) (Здесь гидроксид алюминия подвергают дегидратации до температуры 1440 °С)

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Термитная реакция,
Fe2O3 + Al S Al2O3 + Fe
производит так много ч…

Последние каналы

Общая химия

Химия

Общая химия

Органическая химия 900 16
Аналитическая химия

GOB Химия

Биохимия

Биология

Общая биология

Микробиология

Анатомия и физиология 900 16
Генетика

Клеточная биология

Математика

Колледжская алгебра

Тригонометрия

Предварительное исчисление

Физика

Физика

Бизнес

Микроэкономика

Макроэкономика

Финансовый учет

Социальные науки

Психология

Начните вводить текст, затем используйте стрелки вверх и вниз, чтобы выбрать вариант из списка.