1.1 Struchtúr Criostail Alúmana
Tá struchtúr sách casta ag Alúmana, ina bhfuil sé roinnte ina dhá chatagóir bunaithe ar shocrú O2-: struchtúr ciúbach (fcc) nó struchtúr dlúthphacáilte heicseagánach (hcp). Laistigh den dá mhórchatagóir seo, is féidir tuilleadh aicmiú a dhéanamh bunaithe ar Al3+, ina measc tá struchtúir (ciúbach), η (ciúbach), θ (monoclinic), agus δ (orthorhombic) bunaithe ar laitís fcc, agus struchtúir hcp (triantánach), κ (orthorhombic), agus χ (heicseagánach).
Tá an struchtúr criostail Al2O3 O2 socraithe i struchtúr pacáilte dlúth heicseagánach, cruthaíonn na codanna atá fágtha suíomhanna idir-rannacha ochtahedral, agus Al3+ ag líonadh 2/3 de na suíomhanna idir-rannacha, rud a chinntíonn gurb é -Al2O3 an fhoirmle cheimiceach d'alúmana. Comhlíonann prionsabal líonadh Al3+ i suíomhanna idirstiúideacha octahedral rialacha Pauling, is é sin, ba cheart an fad idir Al3+ laistigh den tsraith chéanna agus idir sraitheanna a choinneáil chomh fada óna chéile agus is féidir [1].
-Roinntear Al2O3 tuilleadh i calóga-cosúil le -Al2O3 agus sféarúil -Al2O3. Flake-cosúil le -Taispeánann Al2O3 struchtúr plánach déthoiseach sa spás, le tiús beag agus cóimheas mór trastomhais go dtí-. Déantar é a ullmhú de ghnáth ar thrí mhodh: ceimic fhliuch, imoibriú stáit soladach, agus modh salainn leáite. Tá an struchtúr sféarúil Al2O3 eagraithe go príomha i spás tríthoiseach, agus ní mór a fhás sa treo déthoiseach a shochtadh le linn ullmhúcháin, mar sin úsáidtear modhanna cosúil le deascadh aonchineálach, modh hidrothermal, modh liathróid drip, modh teimpléid, modh spraeála, agus leictrealú plasma go príomha anseo. sféarúil -Tá sé i bhfad níos deacra Al2O3 a ullmhú.
Is sainairíonna é an struchtúr criostail -Al2O3 ná pacáil dlúth ciúbach O2-, rud a chruthaíonn struchtúr ochtaihéadrach. Forbraíonn an struchtúr seo tuilleadh ina struchtúr spinel, ina bhfuil 32 adamh O dlúthphacáilte ciúbach mar aonad-chill. I struchtúr an spinel, cruthaíonn 32 adamh O 8 bhfolús tetrahedral agus 16 folúntas octahedral, ina ndéantar 67/3 adamh alúmanaim a dháileadh go randamach sna folús, agus tá 8/3 folúntas ann [2].
Tá tréith an struchtúir chriostail -Al2O3 suite ina achar dromchla ard sainiúil agus ionaid ghníomhacha scaipthe go forleathan. Ag teochtaí catalaíoch oiriúnacha, léiríonn an t-ábhar seo cobhsaíocht mhaith. Mar sin, -tá ionchais fhorleathana iarratais ag catalaíoch Al2O3 i dtionscal agus i dtaighde eolaíoch mar gheall ar a ard-roghnaíocht.
-Is é Al2O3 an fhoirm criostail is cobhsaí d'alúmana, agus tá na foirmeacha criostail eile éagobhsaí agus tugtar céimeanna trasdula orthu. Athrófar na céimeanna trasdula seo sa deireadh go struchtúr cobhsaí -Al2O3 faoi choinníollacha áirithe, mar sin -is é Al2O3 an chéim claochlaithe deiridh d’alúmana freisin. Mar sin, níl ach -Al2O3 sa nádúr, i bhfoirm mianraí nádúrtha cosúil le corandam nádúrtha, ruby, agus sapphire. Tugtar an struchtúr criostail corundum ar an struchtúr seo freisin [3-4].
1.2 Ceirmeacht Alúmana
Is ábhar ceirmeach ardfheidhmíochta í criadóireacht alúmana. Mar gheall ar a n-airíonna fisiceacha agus ceimiceacha den scoth, úsáidtear iad go forleathan i dtimpeallachtaí crua cosúil le teocht ard, ard-neart, friotaíocht ard caitheamh, agus insliú ard. Is féidir a stair forbartha a rianú siar go dtí deireadh an 19ú haois. Mar gheall ar a n-ard-neart agus stiffness, tá criadóireacht alúmana ar cheann de na criadóireacht ocsaíd is coitianta. Ag an am céanna, mar gheall ar a n-airíonna meicniúla, leictreacha agus optúla ginearálta, úsáidtear criadóireacht alúmana i go leor réimsí tionsclaíocha nua-aimseartha.
Tá cruas ard ag criadóireacht alúmana, le cruas Rockwell de HRA80-90, atá ar an dara háit le diamant amháin. Tá friotaíocht caitheamh na criadóireachta alúmana comhionann le 266 uair níos mó ná cruach mhangainéise agus 171.5 uair níos mó ná an t-iarann teilgthe cróimiam ard. Faoi na coinníollacha oibre céanna, féadfaidh sé saol seirbhíse an trealaimh a leathnú deich n-uaire ar a laghad. Is é an dlús ábhar ceirmeach alúmana 3.7 ~ 3.95 g/cm³, ach leath sin de cruach, is féidir a laghdú go mór freisin ualach trealaimh. Ag an am céanna, tá buntáistí aige freisin ar nós seoltacht ard teirmeach, dea-fhriotaíocht agus cobhsaíocht theirmeach, agus tairiseach tréleictreach beag. Is é an t-ábhar is fearr le haghaidh glúin nua de ghléasanna agus de chórais micrileictreonacha agus tá sé anois ar an bpríomhábhar le haghaidh foshraitheanna ciorcaid i réimsí mar aeraspáis, cumarsáid 5G, leathsheoltóirí ardchumhachta, agus soilsiú LED ardchumhachta [5].
Tá teicneolaíocht ullmhúcháin púdar alúmana ultrafine ard-íonachta ar cheann de na príomhfhachtóirí a chuireann srian le forbairt tapa ábhar ceirmeach alúmana speisialta agus tá sé ina nasc lárnach freisin maidir le costais a laghdú agus éifeachtúlacht a mhéadú i dtáirgeadh tionsclaíoch. Tá tábhacht mhór ag baint le forbairt modhanna nua chun púdair ceirmeacha ardchaighdeáin a ullmhú maidir le forbairt ábhar ceirmeach agus réimsí ardteicneolaíochta gaolmhara.
2
Teicneolaíocht Ullmhúcháin Púdar Alúmana
2.1 Aicmiú Réamhtheachtaithe Alúmana
Is gnách go mbíonn dianscaoileadh teirmeach hiodráití alúmana i gceist le hullmhú alúmana, a dhéantar deascadh ó thuaslagáin ina bhfuil iain Al3+ nó comhdhúile orgánaimhiotalacha. Tá sé léirithe ag staidéir gur imoibriú topaiteach é an próiseas tiontaithe seo (cosúil le díhiodráitiú boehmite go - Al2O3), rud a fhágann gur féidir moirfeolaíocht mhicreascópach an réamhtheachtaithe a choinneáil san alúmana. Dá bhrí sin, tá dlúthbhaint ag tréithe alúmana leis an réamhtheachtaí hydrate.
De réir na ndifríochtaí i struchtúr agus ábhar uisce, cuimsíonn réamhtheachtaithe alúmana go príomha gibbsite, bayerite, nordstrandite, agus diaspore, ina measc tá diaspore roinnte tuilleadh ina diaspore agus boehmite. Is é Gibbsite an phríomh-chomhpháirt de Báicsít i réigiúin trópaiceacha. Mar tháirge deiridh phróiseas tráchtála Bayer, déantar é a tháirgeadh ar scála mór trí dheascadh alcaileach Al3+ agus úsáidtear go forleathan é mar lasair-retardant, breiseán do pholaiméirí agus páipéar, filler taos fiacla, agus cobhsaitheoir do dhé-ocsaíd tíotáiniam. Baineann struchtúr criostail gibbsite leis an gcóras monaclinic, agus tá alúmanam-octahedra ocsaigine ceangailte le himill chun struchtúr cisealta a dhéanamh, agus is féidir socrú cruachta ciseal dúbailte a chur in iúl mar AB BA AB BA.... Boehmite, ar a dtugtar pseudo-boehmite freisin. Is féidir é a shintéisiú go hidrothermally ag baint úsáide as gibbsite mar amhábhar, nó a fháil trí róstadh rialaithe bayerite. Baineann Boehmite leis an gcóras orthorhombic, le h-alúmanam octahedra ocsaigine ceangailte ag imill agus socraithe ar bhealach céimnithe, agus a sraitheanna ceangailte le bannaí hidrigine. Sa struchtúr octahedral, socraítear adaimh ocsaigine ar an mbealach ABC...
I measc na réamhtheachtaithe hiodrocsaíde alúmanaim éagsúla, is cineál hiodráitithe é pseudoboehmite le criostalacht réasúnta íseal. Tá sé tréithrithe ag achar dromchla sonrach ard, pores flúirseach, dromchla luchtaithe go dearfach, scaipeadh éasca in uisce agus hiodrocsaile-ina bhfuil tuaslagóirí, agus tuaslagthacht maith glóthach faoi choinníollacha aigéadacha. De bharr na saintréithe seo úsáidtear pseudo-boehmite go forleathan mar iompróir catalaíoch agus ceanglóra, agus is táirge idirmheánach tábhachtach é freisin chun alúmana gníomhachtaithe a tháirgeadh [6].
2.2 Modhanna Ullmhúcháin Púdar Alúmana
2.2.1 Modh Céim an Gháis
Úsáideann an modh céim gáis go díreach gás nó vaporizes imoibreoirí trí mhodhanna téimh éagsúla, is cúis le frithghníomhartha fisiciceimiceacha sa stát gásach, agus ar deireadh comhdhlúthú chun púdair ultrafine a fhoirmiú. Tá coinníollacha imoibrithe éadroma ag an gcineál seo modh, rialú éasca ar cheirtleán, scaiptheacht mhaith cáithníní, méid beag na gcáithníní, agus dáileadh caol; is é an míbhuntáiste toradh an-íseal, agus tá sé deacair costais táirgthe a rialú.
Sa mhodh céim gáis, ní mór amhábhair a ghalú go hiomlán roimh imoibriú, rud a ídíonn go leor fuinnimh, agus éilíonn an t-imoibriú go bhfuil gás támh mór le taise an-íseal, rud a fhágann go bhfuil costas réasúnta ard ar an modh céim gáis.
Is modh céim gháis a úsáidtear go coitianta é deascadh gaile ceimiceach (CVD) chun nana-alúmana a ullmhú. Úsáideann an modh seo clóiríd alúmanaim agus gal uisce chun freagairt i seomra imoibrithe chun nana-bhúdar alúmana a ghiniúint. I measc na modhanna coitianta CVD tá CVD lasair, pirealú léasair CVD, agus daoine eile. Han Shizhong et al. [7] ullmhaigh púdar alúmana ard-íonachta le meánmhéid na gcáithníní de 5.6 nm ag plasma plasma plasma CVD, ag imoibriú i dtimpeallacht ocsaigine ag 1000 céim agus 5.3 kPa chun púdar nana-alúmana sféarúil a fháil.
2.2.2 Modh Céim Leachtach
Is éard atá i gceist leis an modh céim leachtach ná salainn alúmanaim a dhíscaoileadh i dtuaslagóir áirithe, an tuaslagóir agus an tuaslagóir a scaradh trí ghalú, sublimation, precipitant, hidrealú a chur leis, agus modhanna eile chun cáithníní de chruth agus méid áirithe a fháil, is é sin, réamhtheachtaí púdar Al2O3 a ullmhú, agus ar deireadh téamh agus dianscaoileadh an réamhtheachtaithe.
Ar an gcéad dul síos, tá an eilimint alúmanaim sa tuaslagán i bhfoirm ianach agus is féidir é a thuaslagadh i dtuaslagóirí uisce nó tuaslagóirí orgánacha cosúil le trichloromethyl, eatánól, agus tolúéin trí shalainn alúmanaim cosúil le sulfáit alúmanaim, soic alúmanaim búocsaíde, agus meitealúmanam sóidiam. Ina dhiaidh sin, is féidir na hiain alúmanaim a thaisceadh agus a deascadh i bhfoirm ocsaídí comhfhiúsacha trí mhodhanna cosúil le hidrealú agus galú salainn alúmanaim, nó trí úsáid a bhaint as deascáin mar charbónáit amóiniam, hiodrocsaíd sóidiam, úiré, agus aigéad sulfarach. Ar deireadh, déantar an deascán a ní agus a thriomú nó a chailcíniú ag teocht ard chun an fhoirm criostail alúmana atá ag teastáil a fháil [8-9].
Teicneolaíocht Piróil Sprae
Is modh é teicneolaíocht pirealú spraeála, ar a dtugtar teicneolaíocht pirealú spraeála lasair freisin, chun púdar alúmana ultrafine a ullmhú bunaithe ar bhraoiníní aerasóil meánmhéide miocrón a ghintear go ultrasonaic a théitear agus a dhianscaoileadh ag 400 céim ~ 800 céim . Laine et al. [10] d'éirigh le púdar alúmana ilphase a íonú trí úsáid a bhaint as teicneolaíocht spraeála pirealaithe, ag fáil púdar nana-alúmana ard-íonachta le méid na gcáithníní de 50 nm~80 nm agus -íonacht chéim de 50%~85%.
Modh Hidrealú Alcocsaíd
Is éard atá i gceist leis an modh hidrealú alocsaíde ná tuaslagán a ullmhú ó salann alúmanaim intuaslagtha in uisce oiriúnach de réir comhréireanna stoichiometric, ansin deascán a roghnú a fhéadfaidh imoibriú le hiain miotail chun deascán a fhoirmiú, agus ar deireadh an deascán a théamh agus a dhíhiodráitiú chun púdar ultrafine a fháil [11]. Áirítear le modhanna coitianta hidrealú alocsaíde an modh astaithe sulfair amóiniam saor ó shulfáit agus an modh carbóináit amóiniam alúmanaim, etc. [12-13].
Tá Zhong Lianyun et al. [14] d’úsáid sé níotráit alúmanaim íon agus décharbónáit amóiniam atá íon go hanailíseach mar na príomh-amhábhair chun nana-phúdar Al2O3 a ullmhú tríd an modh deascadh comh-. Ba é meánmhéid na gcáithníní sa phúdar nana-Al2O3 ullmhaithe ná 20 nm~30 nm. Cuireadh feabhas ar fheidhmíocht scaipthe -phúdar Al2O3 nuair a cuireadh an dromchlaghníomhaí PEG6000 leis.
Próiseas feabhsaithe Bayer
Úsáideann próiseas Bayer an t-athrú ar thuaslagthacht ocsaíd alúmanaim i dtuaslagán alcaileach, ag baint úsáide as tuaslagán hiodrocsaíde sóidiam tiubhaithe chun hiodrocsaíd alúmanaim a thiontú ina alúmanam sóidiam, ansin substaintí dothuaslagtha a scaradh trí dheascadh, agus ar deireadh ath{0}}hiodrocsaíd alúmanaim a deascadh trí chaolú agus trí chriostail síolta hiodrocsaíd alúmanaim a chur leis, hiodráitiú agus púdar a fháil ina dhiaidh sin.
Le blianta beaga anuas, trí mhionchoigeartú leanúnach ar phróiseas Bayer, forbraíodh modhanna nua atá in ann díshaoilithe éifeachtach [15]. Feabhsaítear próiseas feabhsaithe Bayer go príomha le hullmhú hiodrocsaíde sóidiam agus baint sóidiam, déanann sé díshaoiliú agus baint iarainn ar alúmana sóidiam, agus rialaíonn sé coinníollacha dianscaoilte chun hiodrocsaíd alúmanaim ard-íonachta a fháil. Le linn an phróisis seo, deascann hiodrocsaíd alúmanaim go mall, ag laghdú go héifeachtach tharla na núicléis criostail neamhghnácha agus freisin ionchorprú neamhíonachtaí sóidiam agus sileacain a laghdú. Ar deireadh, faightear alúmana ardíonachta trí chailcíniú agus meilt ar theocht ard.
Sol-Modh Glóthach
Is modh simplí agus éifeachtach é an modh glóthach sol chun nana-alúmana a shintéisiú. Murab ionann agus an modh deascadh, a athraíonn ar dtús go solad agus glóthach, déantar hidrealú nó polaiméiriú ar shalainn alúmanaim agus ar thuaslagáin aimín nó salainn amóiniam ardíonachta chun glóthach réamhtheachtaithe a fhoirmiú, a ndéantar alcól ansin-nite, aois, agus ar deireadh cailcínithe chun púdar alúmana a fháil.
Tá feabhsuithe teicniúla déanta ag roinnt taighdeoirí freisin bunaithe ar an modh traidisiúnta glóthach sol. Mar shampla, ghlac Zhu Zuoyuan [16] le próiseas hibrideach de hidrealú alocsaíd miotail agus modh glóthach sol chun púdar alúmana ard-íonachta ard-íonachta a ullmhú. Gcéad dul síos, téitear púdar alúmanam le íonacht Níos mó ná nó cothrom le 2N chun tuaslagán alocsaíde alúmanaim a shintéisiú, baineadh neamhíonachtaí cáithníneacha dothuaslagtha trí mhicrea-scagadh, agus tar éis dul in aois, rinneadh hidrealú. Fuarthas glóthach tirim trí dhriogadh, agus ar deireadh fuarthas púdar alúmana ard-íonachta trí chailcíniú ardteochta.
Modh Alcocsaíd Alúmanam
Baineann an modh alocsaíd alúmanaim leis an atriall teicneolaíochta ar an modh hidrealú alocsaíde. Baineann sé le calóga alúmanaim miotail a chur le réiteach isopropanol le haghaidh imoibriú chun isopropocsaíd alúmanaim a ghiniúint, ansin isopropocsaíd alúmanaim a hidrealú chun alúmana hiodráitithe a ghiniúint, agus tar éis céimeanna cosúil le dul in aois, scagachán, triomú, agus gníomhachtú díhiodráitithe, púdar alúmana a fháil ar deireadh le gníomhaíocht shintéirithe réasúnta ard.
Tá Yang Conglin et al. [17] úsáidtear alúmanam miotail agus alcól carbóin mar amhábhair chun alocsaíd alúmanaim ard íonachta a shintéisiú, agus alúmana hiodráitithe ullmhaithe trí hidrealú alocsaíde, deireadh a chur leis an bpróiseas folús-dhriogadh le riachtanais trealaimh arda, agus ar deireadh fuair 5N{4}}grád ard-púdair alúmana ultrafine íonachta trí chalcination, le méid níos mó ná íonacht púdar agus 99%. 0.1 µm~0.3 µm. Tá ard-íonacht ag an púdar alúmana a ullmhaítear leis an modh seo, agus tá an próiseas ullmhúcháin simplí le inrialaitheacht láidir an táirge.
2.2.3 Modh Soladach Céime
Is modh é an modh soladphas ina ndéantar dhá phúdar nó níos mó a mheascadh agus a imoibriú go díreach faoi theocht agus atmaisféar áirithe chun nana-alúmana a ghiniúint.
Modh Brúite Meicniúla
Úsáideann an modh brúite meicniúil brúiteoirí ultrafine éagsúla (muilte liathróid ardfhuinnimh, muilte liathróid pláinéadacha, muilte túir, muilte scaird, etc.) chun amhábhair a bhrú go díreach agus a mheilt go púdar ultrafine. Ina measc, úsáidtear muilte liathróid ardfhuinnimh go forleathan. Mecann siad púdar alúmana go meicniúil i meáin uisce nó alcóil chun púdar alúmana ardíonachta a ullmhú. Trí chreathadh agus rothlú an mhuilinn liathróid, soláthraítear fuinneamh do na hamhábhair, rud a fhágann go mbíonn tionchar láidir ag liathróidí crua ar na hábhair amh, brúite isteach i gcáithníní mín, nó go gcuirtear i ngníomh iad chun imoibrithe ceimiceacha a dhéanamh, rud a ullmhaíonn púdar ultrafine.
Modh Madhmtha
Is féidir an modh maidhmithe a úsáid freisin mar mhodh soladach chun púdar alúmana a ullmhú. Déanann an modh seo imoibrithe dócháin laistigh de-soitheach toirte tairiseach agus gineann sé méid mór gáis. Mar sin, téann an t-imoibriú meandarach ar aghaidh go minic faoi bhrú ard, rud a shochtadh brú gaile sáithithe na n-imoibreoirí agus ag ardú na teochta trasdula céime faoi ghnáthbhrú, rud a chabhródh le foirmiú cobhsaí púdar alúmana aon-chéim amháin. Tá ceanglais ard ag an modh maidhmithe maidir le trealamh táirgeachta, rialú deacair ar phróiseas táirgthe, toradh íseal, agus costas táirgthe réasúnta ard.
Tá Peng et al. [18] fuair [18] torthaí maidhmithe éagsúla trí luach pH an chórais níotráite alúmanaim glicín a rialú. Léirigh na torthaí gur féidir le timpeallacht alcaileach rialú éifeachtach a dhéanamh ar mhéid gráin, laghdú ar chomhréir na gcéimeanna éagruthacha, agus achar dromchla sonrach a mhéadú, agus go dtarlaíonn ceirtleán de mhéideanna éagsúla i dtimpeallachtaí le pH Níos lú ná nó cothrom le 6.
3
Achoimre
Mar gheall ar a ard-airíonna fisiceacha agus ceimiceacha, tá méadú mór tagtha ar chásanna feidhmithe an phúdair alúmana agus is príomh-amhábhar é i ndéantúsaíocht ardleibhéil nua-aimseartha. Faoi láthair, tá míbhuntáistí ag baint le príomh-mhodhanna táirgthe púdar alúmana ultrafine ard-íonachta sa tSín, mar phróisis chasta, rialú deacair ar choinníollacha teicniúla, ardchostas, agus truailliú tromchúiseach. Le forbairt leanúnach gheilleagar na Síne, leanfaidh an t-éileamh ar alúmana ultrafine ard-íonachta ag méadú, agus beidh ceanglais sa todhchaí maidir le cruinneas trealaimh, próisis ullmhúcháin, teicneolaíocht rialaithe, coigilt fuinnimh agus cosaint an chomhshaoil níos airde agus níos airde freisin.