ما هو الألومينا: كل ما تحتاج إلى معرفته

يُعدّ الألومينا من أكثر أنواع السيراميك رواجًا في السوق. ووفقًا لأبحاث السوق، حجم سوق الألومينا العالمي بلغ حجم سوق الألومينا 44.73 مليار يوان في عام 2024، ومن المتوقع أن ينمو إلى 46.83 مليار دولار أمريكي في عام 2025، ومن المتوقع أن يتجاوز 70.8 مليار دولار أمريكي في عام 2034. وهذا يوضح أهمية الألومينا كمادة.

في هذا الدليل، ستتعلم كل ما يتعلق بالألومينا. بدءًا من عمليات التصنيع، وخصائصها، وأنواعها، وتطبيقاتها، ستجد هنا معلومات متنوعة عنها.

 

---

روابط سريعة

1. ما هو أكسيد الألومنيوم؟
2. التركيب الكيميائي لأكسيد الألومنيوم
3. عملية إنتاج الألومينا
4. خصائص أكسيد الألومنيوم
5. أنواع أكسيد الألومنيوم
6. استخدامات أكسيد الألومنيوم

 

---

ما هو أكسيد الألومنيوم؟

الألومينا مركب ثمين يُستخرج من البوكسيت. يتكون من عنصرين: الأكسجين والألومنيوم. توجد الألومينا الطبيعية على شكل مادة صلبة بلورية. الحالة الفيزيائية للألومينا المعالجة هي مسحوق أبيض. وهي غير قابلة للذوبان في الماء والمذيبات الشائعة الأخرى مثل البروبانول والإيثانول (تنطبق هذه الخاصية على معظم أكاسيد المعادن). بالإضافة إلى ذلك، تُصنف الألومينا كمركب أمفوتيري نظرًا لقدرتها على التفاعل مع القواعد والأحماض.

التفاعل مع حمض قوي: Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

التفاعل مع قاعدة قوية: Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

تشمل الأسماء الأخرى لأكسيد الألومنيوم ما يلي: الألومينا، وأكسيد الألومنيوم (III)، والألوكسيت، وكذلك الألوكسيد

المصطلحات الصناعية: ألوكسيت، ألوندوم

الاسم المعدني: كوروندوم

 

---

التركيب الكيميائي لأكسيد الألومنيوم

التركيب الكيميائي والصيغة الجزيئية

الصيغة الكيميائية لأكسيد الألومنيوم هي Al2O3. ولأنه مادة غير عضوية مهمة، يتميز التركيب الجزيئي لأكسيد الألومنيوم بخصائص فريدة. الوزن الجزيئي للألومينا هو 101.96 غ/مول، والنسبة المتكافئة هي Al:O = 2:3.

يتم التعبير عن تكوينها الإلكتروني على النحو التالي:

Al³⁺: [Ne]
O²⁻: [Ne]2s²2p⁶

يتم تمثيل المركبات عادة باستخدام الصيغ الكيميائية، والتي تساعد في إظهار نسب الذرات الفردية الموجودة في عناصر مركب معين.

لنأخذ أكسيد الألومنيوم كمثال. صيغته الكيميائية هي Al2O3. في هذه الحالة، يشير الرقمان 2 و3 إلى عدد ذرات العنصرين المتبادلين، مما يفسر وجود روابط أيونية في أكسيد الألومنيوم.

بنية بلورة الألومينا

للألومينا أشكال بلورية متعددة، وأكثرها شيوعًا هو α-Al2O3 (الكوراندوم)، الذي يرتّب على شكل أيونات أكسجين سداسية متراصة. يشبه الهيكل السداسي البلورة، ولذلك تُعد الألومينا صلبة للغاية.

يتمتع هيكل α-Al2O3 بالخصائص التالية:

• مجموعة أيونات الأكسجين المضغوطة بشكل سداسي؛
• تشغل أيونات الألومنيوم 2/3 من الفراغات الثمانية السطوح؛
• معلمات خلية الوحدة: أ = 4.758 Å، ج = 12.991 Å؛
• المجموعة الفضائية: R3c

بالإضافة إلى α-Al2O3، تحتوي الألومينا أيضًا على مراحل بلورية مهمة أخرى، على النحو التالي:

• γ-Al2O3: بنية السبينيل المكعب
• θ-Al2O3: نظام أحادي الميل
• δ-Al2O3: بنية رباعية أو معينة الشكل
• κ-Al2O3: بنية معينة الشكل

كل مرحلة بلورية لها خصائصها الفريدة!

 

---

عملية إنتاج الألومينا

هل أنت مهتم بكيفية تصنيع الألومينا؟ سيشرح هذا القسم عملية تصنيع الألومينا بالتفصيل. عملية باير تُعد هذه الطريقة من أهم طرق الإنتاج الصناعي للألومينا. اخترعها كارل جوزيف باير عام ١٨٨٧.

لأن معدن الألومنيوم يتفاعل بسهولة مع الأكسجين في الهواء لتكوين مركب الألومينا، تُعدّ عملية باير طريقة تنقية مثالية. تستخدم هذه الطريقة البوكسيت كمادة خام. والغرض الرئيسي منها هو فصل الألومينا عن شوائب مثل الحديد والتيتانيوم وثاني أكسيد السيليكون. بعد سلسلة من المعالجات الكيميائية، يمكن الحصول على ألومينا عالية النقاء.

مرحلة الهضم

خلال مرحلة الهضم، تُخلط الألومينا بمحلول هيدروكسيد الصوديوم المُركّز. بعد ذوبان مُكوّنات البوكسيت في هيدروكسيد الصوديوم، يُمكن فصلها بالترشيح.

معالجة المواد الخام: سحق البوكسيت إلى أقل من 200 شبكة، وخلطه مع محلول هيدروكسيد الصوديوم، ومعالجته عند 160-180 درجة مئوية وضغط 3.5-4.5 ميجا باسكال.

التفاعل الكيميائي:  Al2O3·xH2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + (x+1)H2O

التحكم في المعلمات الرئيسية: دقة درجة الحرارة التي يتم التحكم فيها عند ±2 درجة مئوية؛ تركيز محلول Na2O 300-350 جم/لتر؛ وقت التفاعل 1-2

مرحلة الترشيح:

مرحلة الترشيح هي إزالة الشوائب من المرشح، وترك أكسيد الألومنيوم النقي، ولكن يرجى ملاحظة أن هذه الطريقة ليست الأكثر كفاءة ولا تزيل جميع الشوائب.

فصل المواد الصلبة عن السائلة: استخدم مرشحات الضغط العالي لفصل الطين الأحمر ومحلول ألومينات الصوديوم

التحكم في العملية: يتم التحكم في درجة حرارة الترشيح عند 95-105 درجة مئوية، ويتم التحكم في الضغط عند 0.4-0.6 ميجا باسكال، ويتم التحكم في سرعة الترشيح عند 8-12 متر مكعب/(متر مربع·ساعة)

علاج الطين الأحمر: اغسل واستخرج المحلول القلوي، واستخدم الطين الأحمر بشكل شامل.

مرحلة الهطول:

تتطلب هذه العملية تبريد أكسيد الألومنيوم ليترسب. عند تكوّن بلورات صغيرة منه، يتوقف التبريد. يمكنك أيضًا تسريع هذه العملية باستخدام هيدروكسيد الألومنيوم كمحفز.

إضافة البذور: أضف 60-80 ميكرومتر من البذور بنسبة 30-50 جم / لتر

ظروف هطول الأمطار: ترسب عند درجة حرارة 45-55 درجة مئوية لمدة 24-36 ساعة، ويتم التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني بين 13.5-14.0

التفاعل الكيميائي: 2NaAlO2 + 4H2O → 2Al(OH)3↓ + 2NaOH

مرحلة التكليس:

تتطلب هذه العملية تسخين الألومينا حتى إزالة كل ماء التبلور. تضمن هذه الخطوة تحول الألومينا المائية إلى ألومينا لا مائية.

التكليس في الهواء عالي الحرارة عند 1000-1200 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعة

التفاعل الكيميائي: 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

 

ما سبق هو خطوات عملية بسيطة لتحضير الألومينا بطريقة باير. بالإضافة إلى عملية باير، هناك العديد من العمليات الأخرى، مثل عملية التلبيد، وعملية الاستخلاص، وعملية المعالجة الحرارية المائية، وغيرها.

 

 

---

خصائص أكسيد الألومنيوم

يُظهر أكسيد الألومنيوم خصائص كيميائية وفيزيائية متنوعة. فيما يلي بعض الخصائص الشائعة والملحوظة لأكسيد الألومنيوم.

تجدون في المرفق جدول معلمات أداء الألومينا للرجوع إليه بسهولة.

خصائص مادة الألومينا
اسم			الألومينا (Al2O3)		الخصائص الميكانيكية	حمولة صلابة فيكرز 500 جرام		(المعدل التراكمي)	13.7
لون			أبيض			قوة الانحناء		ميجا باسكال	350
الميزات الرئيسية			مقاومة درجات الحرارة العالية			قوة الضغط		ميجا باسكال	–
			عزل عالي			معامل يونغ للمرونة		المعدل التراكمي	320
			مقاومة التآكل			نسبة بواسون		–	0.23
			قوة ميكانيكية عالية			صلابة الكسر		ميجا باسكال·√م	–
الكثافة الظاهرية			(كجم/م³)	3.7×103	الخصائص الكهربائية	القوة العازلة		فولت/متر	15 × 10⁶
امتصاص الماء			%	0		مقاومة الحجم	20 درجة مئوية	أوم·سم	>10¹⁴
الخصائص الحرارية	معامل التمدد الخطي	40-400 درجة مئوية	×10⁻⁶/°م	7.2			300 درجة مئوية		10¹⁰
		40-800 درجة مئوية		7.9			500 درجة مئوية		10⁸
	الموصلية الحرارية		وات/م·ك	24		ثابت العزل الكهربائي (1 ميجا هرتز)		–	9.4
	الحرارة النوعية		جول/كجم·ك	0.78 × 10³		ظل الخسارة العازلة (1 ميجا هرتز، ×10⁻⁴)		(×10⁻⁴)	4
	مقاومة الصدمات الحرارية (في الماء)		درجة مئوية	200		معامل الخسارة		(×10⁻⁴)	38

الخصائص الميكانيكية

يتميز أكسيد الألومنيوم بصلابة ممتازة مقارنةً بالمركبات المعدنية الأخرى. لذا، تجعله هذه الخاصية مركبًا مناسبًا للعديد من التطبيقات الصناعية.

يمكنك استخدام أكسيد الألومنيوم في؛

1. تصنيع المواد الكاشطة الصناعية
2. تصنيع صناعي لأدوات القطع والطحن.

بالإضافة إلى ذلك، يعد أكسيد الألومنيوم أيضًا عنصرًا مناسبًا في صناعات الأعمال المعدنية، لصنع مواد التشطيب وكذلك التشكيل.

الصلابة والقوة

صلابة فيكرز:

• نقاء 99.5%: 15-17 جيجا باسكال
• نقاء 99.9%: 18-20 جيجا باسكال

قوة الانحناء:

• درجة حرارة الغرفة: 300-400 ميجا باسكال
• 1000 درجة مئوية: 150-200 ميجا باسكال

صلابة الكسر:

• 3.5-4.5 ميجا باسكال·م½
• كلما زادت درجة نقاء الألومينا، كلما كانت صلابتها أفضل

نقطة الغليان

تختلف درجة غليان أكسيد الألومنيوم اختلافًا كبيرًا عن درجة غليان أكاسيد المعادن الأخرى. في الظروف العادية، تبلغ درجة غليان أكسيد الألومنيوم 2977 درجة مئوية. ونتيجةً لذلك، يُمكن استخدام أكسيد الألومنيوم في التطبيقات التي تتطلب درجات حرارة عالية.

وتشمل هذه الصناعات تصنيع أجزاء الغلايات، واستخدامها كمادة كاشطة في تصنيع ورق الصنفرة، وإنتاج الأفران.

نقطة الغليان: 2977 درجة مئوية ± 10 درجة مئوية

درجة حرارة انتقال الطور:

• انتقال الطور γ→α: ~1000 درجة مئوية
• انتقال الطور θ→α: ~1150 درجة مئوية

نقطة الانصهار

تبلغ درجة انصهار Al2O3 حوالي ٢٠٧٢ درجة مئوية. تُعزى هذه الدرجة العالية من الانصهار إلى الروابط الأيونية القوية الموجودة داخل جزيئاته.

يُمكن استخدام أكسيد الألومنيوم في تطبيقات صناعية مُختلفة تتطلب درجات انصهار عالية. تشمل هذه التطبيقات صناعة الزجاج، والأفران، وبناء الأفران، وغيرها.

• نقطة الانصهار: 2072 درجة مئوية ± 5 درجة مئوية

قراءة إضافية: نقاط انصهار المواد الأكثر سيراميكًا

كثافة

يتميز أكسيد الألومنيوم بكثافة أعلى مقارنةً بأكاسيد المعادن الأخرى. عادةً، تتراوح كثافته بين 3.90 و4.2 غ/سم3. ويعتمد اختلاف كثافة أكسيد الألومنيوم على نوع الشوائب وبنية المعدن.

البنية البلورية

يتميز التركيب البلوري لذرات أكسيد الألومنيوم ببنية سداسية. علاوة على ذلك، تبلغ نسبة أنيونات الأكسجين وكاتيونات الألومنيوم في المركب 3:2. هذا يعني أن كل ثلاث ذرات أكسجين تحتوي على ذرتين من الألومنيوم.

الاستقرار الكيميائي

يشير الاستقرار الكيميائي لأكسيد الألومنيوم إلى درجة تفاعله مع العناصر الأخرى. في هذه الحالة، يُعد أكسيد الألومنيوم أكسيدًا معدنيًا شديد التفاعل، وذلك لأنه يتفاعل بسهولة مع الأكسجين الجوي لتكوين مركب مستقر (أكسيد الألومنيوم).

العزل

إن خاصية أكسيد الألومنيوم العازلة تجعله عازلًا مثاليًا في العديد من التطبيقات الصناعية. على سبيل المثال، تعتمد معظم العوازل الكهربائية على أكسيد الألومنيوم، مثل المكثفات، بالإضافة إلى الدوائر المتكاملة الأخرى.

على العكس من ذلك، وعلى الرغم من أن أكسيد الألومنيوم يتمتع بعزل كهربائي ممتاز، إلا أنه موصل رديء للحرارة.

مقاومة الحجم:

• درجة حرارة الغرفة: >10¹⁴ Ω·سم
• 1000 درجة مئوية: ~10⁸ Ω·سم

قوة الانهيار:

• 10-15 كيلو فولت/مم (درجة حرارة الغرفة)
• سوف تنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة

 

---

أنواع أكسيد الألومنيوم

هناك أنواع مختلفة من أكاسيد الألومنيوم. لكل نوع خصائصه الفريدة. فيما يلي بعض الأنواع البارزة من أكاسيد الألومنيوم:

كوراندوم

هذا نوع خاص من أكسيد الألومنيوم يظهر على شكل بلورات. وبالتالي، يُعدّ الكوراندوم شكلاً غير نقي من الألومينا. ويحتوي على مكونات أخرى مثل الكروم والحديد، وغيرها.

تُحدد هذه الشوائب نوع ألوان أكسيد الألومنيوم. على سبيل المثال، يُثبت اللون الأحمر في أكسيد الألومنيوم وجود الكروم.

بالإضافة إلى ذلك، يُصنف أكسيد الألومنيوم الغني بالكروم ضمن فئة الياقوت. من ناحية أخرى، قد تمتلك الألومينا ألوانًا متنوعة بخلاف الياقوت. ويُصنف هذا النوع ضمن فئة الياقوت الأزرق.

الصلابة والمتانة هما أهمّ صفات الكوراندوم. هذه الخصائص تجعل الكوراندوم مناسبًا لمعظم التطبيقات الكاشطة، مثل صناعة ورق الصنفرة.

الخصائص الأساسية:

• المكون الرئيسي: α-Al2O3
• نظام البلورات: النظام الثلاثي
• اللون: عديم اللون (نقي) وألوان مختلفة (يحتوي على شوائب مثل الحديد والكروم وغيرها)

خصائص الأداء:

• صلابة موس: 9
• الكثافة: 3.95-4.1 جم/سم³
• استقرار كيميائي عالي جدًا
• مقاومة ممتازة للتآكل

التطبيقات الرئيسية:

• مواد كاشطة عالية الجودة، ورق صنفرة
• المواد البصرية
• زخارف الأحجار الكريمة (الياقوت، الياقوت الأزرق)
• تطبيقات السيراميك الدقيقة

 

بوهميت

يُشار إلى البوهميت عادةً باسم هيدروكسيد الألومنيوم. يظهر كمزيج من ألوان مختلفة تتراوح بين البني والأصفر والأبيض والأحمر.

يعود اختلاف اللون إلى تركيبة الشوائب الموجودة في خام المعدن.

يعتبر البوهيميت أقل صلابة وقوة نسبيًا مقارنة بالكوراندوم.

ولهذا السبب، فإن البوهيميت غير مناسب للتصنيع الصناعي للمواد الكاشطة.

الخصائص الأساسية:

• المكون الرئيسي: γ-AlO(OH)
• البنية البلورية: نظام معيني الشكل
• المظهر: أبيض أو بني فاتح

خصائص الأداء:

• استقرار حراري جيد
• مساحة سطحية عالية
• بنية المسام القابلة للتحكم
• قابلية تشتت ممتازة

التطبيقات الرئيسية:

• حامل المحفز
• مادة ماصة
• طلاء

مادة مقاومة للهب

 

دياسبور

يُشار أحيانًا إلى أكسيد الألومنيوم الدياسبوري باسم الدياسبوريت. يظهر الدياسبوريت على شكل بلورات بيضاء متماثلة الحجم.

على عكس البوهميت، تتميز الدياسبوريتات بصلابة نسبية وقوة شد أعلى. ومع ذلك، ورغم قوة شدها العالية، فإن تماسكها ضعيف. وهذا يفسر هشاشتها الشديدة بطبيعتها. وبالمثل، فهي غير قابلة للذوبان في الماء، وكذلك في المذيبات العامة الأخرى.

الخصائص الأساسية:

• المكون الرئيسي: α-AlO(OH)
• البنية البلورية: نظام معيني الشكل
• اللون: أبيض أو رمادي أو بني فاتح

خصائص الأداء:

• مقاومة جيدة للحريق
• قوة ميكانيكية عالية
• الخصائص الكيميائية المستقرة
• معامل التمدد الحراري المنخفض

التطبيقات الرئيسية:

• مواد حرارية مختلفة
• تطبيقات السيراميك ذات درجات الحرارة العالية
• أسمنت خاص
• مواد الطحن

 

جاما-ألومينا

يشير إلى نوع خاص من أكسيد الألومنيوم يُستخدم عادةً في صناعة البترول. يوجد طبيعيًا على شكل بلورات بيضاء، تُشبه الألومينا النقية.

من الخصائص المميزة لجاما-ألومينا قدرتها على الذوبان بسهولة في كلٍّ من القواعد والأحماض. علاوةً على ذلك، يذوب هذا النوع من الألومينا بسهولة في الماء مُشكِّلاً محلولاً.

الخصائص الأساسية:

• الصيغة الكيميائية: γ-Al2O3
• البنية البلورية: نوع السبينيل المكعب
• المساحة السطحية المحددة: 150-300 متر مربع/جم

خصائص الأداء:

• مساحة سطحية عالية
• نشاط تحفيزي قوي
• استقرار حراري جيد
• بنية مسامية

التطبيقات الرئيسية:

• حامل المحفز
• مادة ماصة
• مجفف
• معالجة السطح

 

ألفا-ألومينا

يختلف عن جاما-ألومينا من حيث المسامية والتوصيل الحراري والكثافة. عمومًا، تتميز ألفا-ألومينا بكثافة أعلى وموصلية حرارية جيدة وصلابة أعلى من جاما-ألومينا.

الخصائص الأساسية:

• الصيغة الكيميائية: α-Al2O3
• البنية البلورية: سداسية الشكل ومتراصة بشكل وثيق
• النقاء: عادة >99.5%

خصائص الأداء:

• المرحلة الأكثر استقرارا من الألومينا
• خصائص ميكانيكية ممتازة
• استقرار درجة الحرارة العالية
• خامل كيميائيا

التطبيقات الرئيسية:

• سيراميك عالي الأداء
• الركائز الإلكترونية
• السيراميك الحيوي
• الأجهزة البصرية

 

---

استخدامات أكسيد الألومنيوم

لأكسيد الألومنيوم تطبيقات صناعية عديدة. إليك بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا:

السيراميك

يُعد أكسيد الألومنيوم مادة خام مهمة تُستخدم عادةً في تصنيع السيراميك. على سبيل المثال، يُصنع طلاء السيراميك للسيارات من أكسيد الألومنيوم.

السيراميك التقني
في مجال السيراميك التقني، يتركز الاستخدام الرئيسي للألومينا في تصنيع المكونات عالية الأداء. تتطلب هذه السيراميكات عادةً سيراميك ألومينا بدرجة نقاء 99.5% أو أعلى لتحقيق الأداء الأمثل.
على سبيل المثال، في معدات تصنيع أشباه الموصلات، يمكن استخدام سيراميك الألومينا لصنع حاملات الرقاقات والمكونات الأخرى، وذلك بفضل مقاومة الألومينا الممتازة لدرجات الحرارة العالية والتآكل.
في تصنيع الأجهزة الدقيقة، يتم استخدام الألومينا أيضًا في صنع مجسات القياس ومكونات المستشعر، بسبب ثباتها الأبعادي ومقاومتها للتآكل.

السيراميك الهيكلي
الاستخدامات الرئيسية للسيراميك الإنشائي هي تحمل الأحمال والحماية. في الهندسة الميكانيكية، تتميز محامل وأختام أكسيد الألومنيوم بمقاومتها الفريدة للتآكل، كما أن عمرها الافتراضي الطويل يجعلها فعالة في المعدات الدوارة عالية السرعة.
في مجال الحماية، تُستخدم الألومينا في المعدات العسكرية. تتميز دروع الألومينا بصلابة عالية ومتانة عالية، وهي جزء أساسي من معدات الحماية العسكرية.

 

التطبيقات الطبية الحيوية

يمكن استخدام الألومينا كمادة حيوية للمساعدة في تعويض الأنسجة التالفة في جسم الإنسان. ويشمل ذلك أعضاءً مثل الأطراف واليدين والعظام والمفاصل. وبالمثل، يمكنك تطبيق معرفتك بالمواد الحيوية على الأجهزة الباعثة للضوء المستخدمة في علاجات المستشفيات، مثل استخدام هذه المعرفة لعلاج الخلايا السرطانية التي تتطلب الضوء للشفاء.

الأعضاء الاصطناعية
يتجلى استخدام الألومينا في المجال الطبي الحيوي بشكل رئيسي في المفاصل الاصطناعية وزراعة الأسنان. تتميز الألومينا بتوافق حيوي جيد، وتُعدّ مادة مثالية للزراعة الطبية.
في بعض جراحات استبدال مفصل الورك، توفر رؤوس الكرات الخزفية المصنوعة من الألومينا معامل احتكاك أقل ومقاومة جيدة للتآكل. في السنوات الأخيرة، حققت المواد المركبة القائمة على الألومينا تقدمًا ملحوظًا في مجال ترميم الأسنان.

الأجهزة الطبية
بالإضافة إلى الغرسات البشرية، تُستخدم الألومينا على نطاق واسع في تصنيع الأدوات الجراحية وأجزاء معدات التشخيص. تتطلب هذه الأجهزة عادةً خصائص تنظيف وتعقيم ممتازة، ويلبي ثبات الألومينا الكيميائي وعدم سميتها هذه الاحتياجات. كما تُستخدم نوافذ سيراميك الألومينا على نطاق واسع في معدات التصوير الطبي نظرًا لنفاذيتها الجيدة للأشعة السينية.

 

المواد المقاومة للحرارة

يعتمد تصنيع المواد المقاومة للحرارة بشكل كبير على أكسيد الألومنيوم كمادة خام. ويعود ذلك إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية المناسبة للألومينا، مثل:

• قوة شد وقوة ميكانيكية ممتازة،
• موصلية حرارية جيدة.
• درجة غليان وذوبان عالية.
• مقاومة للتآكل والمواد الكيميائية.
• استخدامات الألومينا في التطبيقات الحرارية

يُستخدم الألومينا على نطاق واسع في مختلف تطبيقات المواد المقاومة للحرارة. يُمكن استخدامه في صناعة الأسمنت، وصناعة الزجاج، وصناعة الفولاذ.

صناعة الأسمنت
في إنتاج الأسمنت، تُستخدم مواد الألومينا المقاومة للحرارة بشكل رئيسي لتبطين الأفران الدوارة. تتميز الألومينا بقدرتها على تحمل درجات حرارة عالية تزيد عن 1450 درجة مئوية والتآكل الكيميائي الشديد، وهي عملية للغاية في مثل هذه البيئات القاسية. باستخدام طوب الألومينا عالي النقاء، يُمكن إطالة عمر الفرن بشكل كبير وتقليل وقت توقفه للصيانة.

صناعة الزجاج
إن استخدام مواد الألومينا المقاومة للحرارة في أفران صهر الزجاج يُوفر مقاومة ممتازة للتآكل واستقرارًا حراريًا ممتازًا. تحافظ الألومينا عالية النقاء على بنيتها الكاملة عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية، مما يمنع بفعالية اختراق وتآكل سائل الزجاج. كما أن استخدام مواد الألومينا المقاومة للحرارة بكميات كبيرة يُطيل عمر فرنك بشكل كبير.

علم المعادن والحديد والصلب
في صناعة صهر الحديد والصلب، تُستخدم مواد الألومينا المقاومة للحرارة في أنظمة الصب ومناطق العمل عالية الحرارة. عادةً ما تحتاج هذه المناطق إلى مقاومة تآكل المعدن المنصهر وصدماته الحرارية، وتتحمل مواد الألومينا عالية النقاء الصدمات الحرارية بشكل جيد، مما يضمن التشغيل الآمن لمعدات الصهر.

 

الإلكترونيات

يُعد أكسيد الألومنيوم مادة خام مهمة في تصنيع مختلف الأجهزة الإلكترونية. عادةً ما يتميز الألومينا بخاصية عزل جيدة، مما يُسهم في تجنب الصدمات الكهربائية.

لهذا السبب، يُستخدم عادةً في قواطع الدوائر. ومن التطبيقات الأخرى التي يُستخدم فيها أكسيد الألومنيوم في الإلكترونيات المقاومات والمكثفات.

مكونات الدائرة
في صناعة الإلكترونيات، يُمكن استخدام الألومينا كركائز أساسية. تُصبح خصائصها الممتازة في تبديد الحرارة والعزل الحراري مادةً مهمةً في تغليف الدوائر المتكاملة. خاصةً في بعض أجهزة LED عالية الطاقة وأجهزة الترددات الراديوية، حيث يُمكن استخدام خصائصها الفائقة لتحسين أدائها بشكل ملحوظ.

المواد العازلة
تتميز الألومينا بخصائص عازلة، ويمكن استخدامها كمادة عازلة. وتُستخدم على نطاق واسع كعوازل في المعدات الكهربائية عالية الجهد.

 

المواد الكاشطة

في مجال المواد الكاشطة، يُعد أكسيد الألومنيوم المادة المُفضّلة لمختلف عمليات الطحن عالية الجودة. صلابته ومتانته الممتازتان تجعلانه مادة طحن ممتازة. في بعض عمليات معالجة أسطح المعادن والخشب، تُعدّ مواد كاشطة أكسيد الألومنيوم خيارًا مثاليًا تقريبًا.

القراءة الموسعة: مادة كاشطة من أكسيد الألومنيوم مقابل مادة كاشطة من كربيد السيليكون

القراءة الموسعة: استخدامات أخرى للألومينا

 

---

خاتمة

باختصار، يعد أكسيد الألومنيوم أحد أكاسيد المعادن الأكثر قيمة والتي توجد بشكل طبيعي على سطح الأرض.

تحتوي على خصائص كيميائية وفيزيائية مختلفة تجعلها مناسبة للعديد من التطبيقات الصناعية.

 

---

الأسئلة الشائعة

فيما يلي الأسئلة الشائعة حول أكسيد الألومنيوم كمركب معدني.

1. هل أكسيد الألومنيوم سام للإنسان؟

ومن الناحية الطبية، يعتبر أكسيد الألومنيوم أقل سمية لجسم الإنسان ويمكن اعتباره غير سام لأن تناول أكسيد الألومنيوم لا يسبب مشاكل صحية خطيرة.

يُعدّ التعرض اليومي لأكسيد الألومنيوم آمنًا، ولكن يُحظر تناوله، إذ قد يُسبب مشاكل صحية بسيطة كالصداع والغثيان والسعال والقيء. لذلك، يُنصح بعدم تناوله.

قراءة إضافية: هل أكسيد الألومنيوم سام؟

2. لماذا أكسيد الألومنيوم باهظ الثمن؟

بالمقارنة مع أكاسيد المعادن الأخرى، يعد أكسيد الألومنيوم من بين المركبات المعدنية الأكثر تكلفة.

يتطلب إنتاج أكسيد الألومنيوم قدرًا كبيرًا من الطاقة مما يؤثر بشكل كبير على التكلفة.

 

وهذا ما يفسر ارتفاع قيمة الألومنيوم مقارنةً بالمعادن الأخرى. فتكاليفه المرتفعة تُعوّض عمومًا عن تكلفة عملية الإنتاج.

3. هل أكسيد الألومنيوم آمن؟

لا يزال البحث عن سلامة أكسيد الألومنيوم لغزًا للكثيرين. ومع ذلك، فقد ثبت أن أكسيد الألومنيوم آمن على البشر.

في بعض الحالات النادرة، هناك حالات تحدث فيها آثار جانبية لمن يستخدم هذا المركب المصنوع من الألومنيوم.

على سبيل المثال، فشل الرئة نتيجة استنشاق مسحوق الألومنيوم، وتهيج العين والجلد.