Forskellige typer af aluminater

Natriumaluminat, en uorganisk aluminiumoxidforbindelse, har mange industrielle og tekniske anvendelser. Blandt andet som flokkuleringsmiddel i vandbehandlingsanlæg, til forbedring af papirkvaliteten i papirindustrien og til hurtigere hærdning af specialcementer.

Tabel 4 viser røntgendiffraktionsmønstrene for sintrede materialer med hver type slagge. Med stigende alder på aflejringer af slagger kan der påvises calciumaluminater som calciumtrialuminat og mayenit, der stiger betydeligt i procent.

Natriumaluminat

NaAlO2 (natriumaluminat) er en uorganisk forbindelse med mange industrielle anvendelser. Det giver aluminium- og aluminiumhydroxidioner som kilde til vandbehandling, kemisk syntese og produktion af aluminiumoxid. Desuden fungerer NaAlO2 som pH-regulator/flokkuleringsmiddel i vandbehandling, tekstilbejdsning, cementtilsætning for at fremskynde hærdningshastigheden samt som pH-regulator/flokkuleringsmiddel.

Stoffet findes typisk opløst i vand, men natriumaluminat kan enten findes som en vandig opløsning eller i form af tørt pulver. Produktionen involverer reaktion af aluminiumhydroxid med natriumhydroxid i et elektrisk reaktionsrør ved høje temperaturer; efter separation fra opløsningen og spraytørring for at producere faste produkter.

Når hydrogenperoxid håndteres under normale forhold, anses det generelt for at være sikkert for mennesker at komme i kontakt med; men dets ætsende natur kan potentielt forårsage forbrændinger, hvis det sprøjtes på huden, mens indånding eller indtagelse kan vise sig at være giftigt for åndedrætssystemet og forårsage irritation af hud og øjne. Derfor skal korrekte sikkerhedsretningslinjer og -udstyr overholdes ved håndtering af dette stof.

Natriumaluminat kan hjælpe med vandbehandling ved at forstørre og sprede forurenende partikler, der forurener vand, hvilket gør dem lettere at fjerne gennem filtrering eller spildevandsbehandlingsprocesser. Desuden fjerner natriumaluminat også fosfat fra vand, som ellers ville skabe algeopblomstring med negative miljømæssige konsekvenser.

Natriumaluminat viser også sin alsidighed i papirindustrien, hvor det kan bruges som limningsmiddel til at gøre papir stærkere og mere holdbart, samtidig med at det øger vandmodstanden. Desuden har natriumaluminat også vist sig nyttigt som korrosionshæmmer i forskellige kemiske reaktioner, hvilket gør det til en vigtig del af mange industrielle processer og hjælper med at forbedre slutprodukternes kvalitet generelt. I forbindelse med brandbekæmpelse kan det endda hurtigt slukke flammer eller dampe.

Calciumaluminat

Calciumaluminatbaserede hydrauliske bindemidler anvendes i vid udstrækning inden for byggeri, sanitet og minedrift. Produktionen involverer kalcinering ved høj temperatur af kalksten med enten bauxit eller kalk og aluminiumoxid afhængigt af det ønskede renhedsniveau; derefter formales det til fint pulver, som blandes med vand for at danne en pasta, der giver hurtig styrkeforøgelse, høj holdbarhed eller modstandsdygtighed over for specifikke forhold som korrosion, slitage eller lave temperaturer.

Calciumaluminat bruges oftest i beton og mørtel til industrielle byggeprojekter, der kræver ildfaste materialer, f.eks. i jern- og stålstøberier og støberier, på grund af dets overlegne modstandsdygtighed over for slid, korrosion, varme og termiske chokskader. Desuden gør krybeegenskaberne, at det kan indgå i lavtemperaturbetonblandinger for at beskytte dem mod termiske chokskader eller bruges sammen med andre fine komponenter til at skabe nye hydrauliske bindemidler med unikke egenskaber.

CaAlO3-baserede blandinger udviser fremragende sulfatbestandighed, hvilket gør dem velegnede til havmiljøer, der udsættes for klorid- og sulfatangreb, Portlandcement kan også kombineres med CaAlO3 for at øge modstanden mod sådanne angreb, mens det ofte tilsættes som et additiv for at forbedre modstanden, ildfaste sten eller ovnforinger lavet med CaAlO3 har et imponerende smeltepunkt og bruges i vid udstrækning som ildfaste sten eller ovnforinger på grund af dette materiales høje smeltepunkt.

Bortset fra deres specialanvendelser anvendes aluminatbaserede bindemidler i vid udstrækning i en række bygningskemiske produkter som f.eks. fliseklæb, fuger, hurtige gulvbelægninger, beddingmørtler og fugemasser. Når de integreres i disse formuleringer, hjælper aluminatbindere med at fremskynde styrkeudviklingen i den tidlige alder, samtidig med at holdbarheden øges med større modstandsdygtighed over for slid og høje temperaturer.

Calciumaluminatbaserede mørtler har endnu en fordel, nemlig deres lave pH-værdi og deres evne til at hæmme bakterievækst i kloaktunnelforinger. Et studie af Lamberet et al. [18] undersøgte OPC og CAC selvnivellerende gulvmørtler og fandt ud af, at CAC-systemer modstod kolonisering mere effektivt.

Røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) blev udført på calciumaluminathydreringsprodukter med forskellige nano-SiO2-indhold for at måle deres bindingsenergi og opnå deres bindingspotentialer. Resultaterne viste, at et 8 wt.% nano-SiO2 produkt producerede en topværdi på 74,1eV, svarende til ren C3A.

Bor-aluminat

Boraluminat bruges som tilsætningsstof ved højtryksblæsning, især ved højtryksblæsning. Det har den fordel, at det er mere stabilt end aluminiumoxid, idet det ikke danner hydroxider, når det udsættes for vand, hvilket reducerer produktionen af kemisk slam. Desuden gør den lavere massefylde det lettere at håndtere. Boraluminat fås både i pulver- og granulatform til brug.

Anodisering af aluminiumsrør i forskellige længder øger udmattelsesmodstanden, varmeledningsevnen og korrosionsbeskyttelsen, samtidig med at deres korrosionsbestandighed øges. Anodisering kan også øge effektiviteten under sputtering - en elektrisk strøm bombarderer aluminium med aluminiumoxidpartikler, som derefter aflejres på overfladen i tykke lag, der ligner oxidfilm - hvilket giver ekstra spændingsmodstand under termisk sprøjtning som f.eks. termisk sprøjtning.

Aluminatadditiver kan også være nyttige i boreapplikationer, specielt oliebrøndscement. Aluminatretardere hjælper med at forhindre dannelsen af ettringit i cementopslæmningen ved at blive tilsat i 8-12% vægtkoncentrationer; deres type kan afhænge af dine specifikke behov, men aluminatretardere har tendens til at være mere effektive end natrium- eller magnesiumsulfater.

Aluminatadditiver kan bruges i stedet for gips eller calciumkarbonat til at øge styrken og den kemiske modstandsdygtighed i betonblandinger, reducere temperaturen i cementslammet, spare penge gennem reduceret vandforbrug samt hjælpe med at reducere svovldioxid- og fosfatudledninger, der fører til syreregn.

Calciumaluminat-additiver har længe været brugt i spildevandsapplikationer, herunder rehabilitering af mandehuller. Disse tilsætningsstoffer beskytter beton mod syre- og bakterieangreb, samtidig med at de er kompatible med materialer som stålnet og polyvinylklorid - noget disse typer tilsætningsstoffer har gjort i over 65 år!

Magnesiumaluminat

Magnesiumaluminat (MA) er et keramisk materiale med mange gavnlige egenskaber, der ofte findes som tilsætningsstof i kosmetiske produkter og personlig pleje. Ud over at være ugiftigt og en emulsionsstabilisator og fortykningsmiddel fungerer MA også som en emulsionsstabilisator og fortykningsmiddel, der fungerer godt på tværs af hudtyper uden negative reaktioner med andre ingredienser eller interaktioner mellem ingredienser; plus det fungerer som et fremragende fugtighedsbevarende middel til at holde fugtniveauet konstant på din hud!

Ildfast magnesiumaluminat har mange fordelagtige termiske, termomekaniske, optiske og kemiske egenskaber, der gør det velegnet til mange forskellige anvendelser. På grund af sin unikke struktur med ansigtscentrerede kubiske (FCC) krystalstrukturer kan magnesiumaluminat være vanskeligt at sintre, men alligevel stærkt ved høje temperaturer med modstandsdygtighed over for korrosion samt inert og ikke-reaktivt over for kemikalier, hvilket gør det til en fremragende løsning til slidstyrke.

Magnesiums evne til at modstå høje temperaturer gør det til en fremragende kandidat til brug som digelmateriale, hvilket gør det velegnet til industriovne som f.eks. glassmelteovne. Desuden fremstilles støbeforme og støbeforme af magnesium ofte af magnesium, da det giver mere omkostningseffektive ildfaste løsninger med tyndere vægge sammenlignet med støbeforme af aluminium.

Magnesiumaluminatspinel kan fremstilles ved hjælp af pulver af magnesiumoxid og aluminiumoxid. En støkiometrisk spinelsammensætning kan skabes gennem kalcinering af disse oxider ved lave temperaturer efterfulgt af sintring ved højere temperaturer; dets smeltepunkt gør det i stand til at modstå højere temperaturer, mens dets lave ekspansion gør det til et ideelt ildfast materiale til cementrotationsovne og stålsøle.

Det er meget vigtigt at forstå forskellene mellem de forskellige kvaliteter af magnesiumaluminatlegeringer. Legeringerne i AM60B- og AE-serien adskiller sig primært ved deres indhold af aluminium; AM60B koster mere, men giver større duktilitet og støbbarhed; AE- og AS-legeringer bruges dog ofte, hvor støbbarhed ikke er afgørende; deres krav til forlængelse overstiger AM60B; desuden kan de bruges til sikkerhedsapplikationer som f.eks. sæderammer eller ratstrukturer.