¿Cuáles son los métodos de preparación de alúmina esférica?

polvo de alúmina Es uno de los polvos industriales más importantes. El polvo de alúmina esférica, especialmente los de alta dispersión, posee una excelente fluidez gracias a su estructura esférica. Su dispersabilidad, mayor superficie específica y propiedades fisicoquímicas optimizan sus aplicaciones. Con el rápido desarrollo industrial, el polvo de alúmina esférica experimentará un mayor desarrollo y una mayor variedad de aplicaciones.

Las diferentes formas cristalinas y las propiedades únicas de la alúmina y sus hidratos permiten una amplia gama de aplicaciones. Se utilizan en los sectores petroquímico, electrónico, refractario, cerámico, abrasivo, farmacéutico y aeroespacial. Por otro lado, es extremadamente difícil mejorar el rendimiento del polvo de alúmina procesándolo directamente debido a la estabilidad de sus propiedades físicas y químicas. Para lograr un polvo de alúmina de mayor rendimiento, los avances deben comenzar con la tecnología de síntesis.

Preparación de alúmina esférica

En la actualidad, los métodos de preparación de polvo esférico de Al2O3 incluyen principalmente molienda de bolas, precipitación homogénea, método de sol-emulsión-gel, método de caída de bolas, método de plantilla y método de inyección.

Molienda de bolas

Molienda de bolas Es el método más común para preparar polvo de alúmina ultrafino. Mediante rotación o vibración, el molino de bolas muele la materia prima mediante impacto, molienda y agitación. Como resultado, las partículas grandes se refinan en polvo ultrafino. Además, el tamaño del polvo de alúmina esférico depende principalmente del estado de las partículas de la materia prima y del proceso de preparación.

El método de molienda de bolas para la alúmina esférica es sencillo, rentable y altamente productivo. Sin embargo, el polvo resultante presenta una superficie relativamente rugosa, lo que aumenta su área superficial específica y su reactividad. Como resultado, las partículas se aglomeran fácilmente, lo que lo hace inadecuado para la producción de polvo esférico de alta calidad.

Método de precipitación homogénea

El proceso de precipitación en una solución homogénea implica la nucleación, el crecimiento y la posterior separación de la solución. Normalmente, este proceso se produce en un estado de no equilibrio. Sin embargo, si la concentración del precipitante disminuye o se forma lentamente en la solución homogénea, pueden formarse numerosos núcleos diminutos de forma uniforme. Como resultado, las partículas finas del precipitado se dispersan uniformemente por toda la solución y mantienen el equilibrio durante un largo periodo. Este proceso se conoce como método de precipitación homogénea.

El método de precipitación homogénea es suave, alcanza una alta tasa de esfericidad y produce partículas de entre 400 nm y 10 μm. Ofrece buena dispersión, pero su pureza es baja. Sin embargo, solemos utilizar sulfato de aluminio como materia prima, lo que provoca emisiones nocivas de sulfuro durante la calcinación. Tras la sinterización, suele producirse aglomeración y estructuras porosas.

Método Sol-Gel

El método sol-gel utiliza alcóxidos o sales inorgánicas para formar un sol precursor mediante hidrólisis o polimerización.
Obtenemos polvo de alúmina tras el lavado con alcohol, el envejecimiento y la calcinación. Este método requiere un control preciso del pH y la concentración de reactivos. La alúmina esférica producida mediante el método sol-gel presenta una excelente uniformidad y una alta pureza química. Sin embargo, el proceso es complejo y costoso.

Método sol-emulsión-gel

Este método se basa en el método sol-gel. Para obtener partículas esféricas de polvo, se aprovecha la tensión interfacial entre la fase oleosa y la fase acuosa para crear diminutas gotas esféricas. Esto limita la formación y gelificación de las partículas de sol dentro de las gotas, produciendo finalmente partículas esféricas precipitadas.

El método sol-emulsión-gel utiliza grandes cantidades de disolventes orgánicos y surfactantes para formar una emulsión. Separar el polvo esférico de la emulsión requiere un proceso complejo. Además, el secado y la calcinación suelen distorsionar la forma esférica del polvo.

El método de las gotas

El método de gotas consiste en dejar caer el sol de alúmina en la capa de aceite (generalmente parafina, aceite mineral, etc.) y formar partículas de sol esféricas por la acción de la tensión superficial.

Las partículas de sol se gelifican en una solución de amoníaco y, finalmente, se secan y calcinan para formar alúmina esférica. Este método es una mejora del método sol-emulsión-gel, ya que aplica tecnología de emulsión durante la fase de envejecimiento del sol y mantiene estable la fase oleosa, eliminando así la necesidad de separar el polvo y los reactivos oleosos. Normalmente, utilizamos el método de gotas para preparar partículas esféricas de alúmina más grandes, principalmente para aplicaciones como adsorbentes o soportes de catalizadores. Sin embargo, el uso de aceite caliente y la necesidad de mantener el sol en goteo durante períodos prolongados son desventajas de este método.

Método de plantilla

El método de plantilla utiliza materias primas esféricas como agentes para controlar la morfología durante el proceso. Los productos resultantes suelen ser huecos o presentar una estructura de núcleo-capa.

Método de pulverización

La esencia de la preparación de alúmina esférica por pulverización reside en lograr la transformación de fase en un tiempo relativamente corto. El producto se esferiza mediante el efecto de la tensión superficial. Según las características de la transformación de fase, se puede dividir en pirólisis por pulverización, secado por pulverización y fusión por pulverización. El método de pulverización es adecuado para producir polvos de alúmina esférica de tamaño micrométrico a nanométrico, al igual que el método de descomposición por aerosol. Si bien el equipo de reacción es complejo, su industrialización es sencilla.

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