تنقسم عملية إنتاج الألومينا المائية بشكل أساسي إلى فئتين استنادًا إلى مصدر المواد الخام ونقاء المنتج ومتطلبات الشكل البلوري: الإنتاج الصناعي -على نطاق واسع-وتحضير المواد الخاصة/النقاء العالي. تشمل العمليات الأساسية عملية باير، وعملية الترسيب، وعملية التحلل المائي لألكوكسيد الألومنيوم، وعملية التوليف الحراري المائي.
عمليات الإنتاج الصناعي السائدة
عملية باير: يتم إنتاج ما يقرب من 95% من الألومينا في العالم باستخدام هذه الطريقة، مما يجعلها العملية السائدة لمعالجة البوكسيت عالي الجودة-. تدفقها الأساسي هو كما يلي:
الذوبان: يتفاعل البوكسيت المسحوق مع محلول هيدروكسيد الصوديوم المركز تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين (140-250 درجة، 3-4 ميجاباسكال) لإذابة الألومينا المائية (مثل الجبسيت) في محلول ألومينات الصوديوم.
الفصل: تتم إزالة البقايا غير القابلة للذوبان (الطين الأحمر) من خلال الترسيب والترشيح لتحقيق فصل السائل الصلب-.
التحلل: تضاف بلورات بذور هيدروكسيد الألومنيوم إلى محلول ألومينات الصوديوم للحث على التحلل وترسيب هيدروكسيد الألومنيوم. التكليس: يتم تكليس هيدروكسيد الألومنيوم وتجفيفه عند درجة حرارة 1000-1200 درجة للحصول على الألومينا المعدنية من الدرجة - (Al₂O₃).
تعتبر هذه الطريقة ناضجة ومنخفضة التكلفة-، ولكنها مناسبة فقط لخامات البوكسيت المنخفضة-من السيليكا وتولد كمية كبيرة من نفايات الطين الأحمر.
عملية الكربنة: تستخدم لتحضير هيدروكسيد الألومنيوم بدرجة نقاء عالية أو بحجم جسيم محدد. يتم معادلة محلول ألومينات الصوديوم تدريجيًا عن طريق تمرير غاز ثاني أكسيد الكربون من خلاله، مما يخفض الرقم الهيدروجيني إلى نطاق الترسيب (pH≈10–11)، مما يتسبب في ترسيب هيدروكسيد الألومنيوم. تسمح هذه الطريقة بالتحكم الدقيق في حجم جسيمات المنتج وبلورتها وغالبًا ما تستخدم لتحضير سلائف البوهميت.
طرق الترسيب الحمضي والقلوي
الطريقة الحمضية: باستخدام أملاح الألومنيوم مثل AlCl₃ أو Al₂(SO₄)₃ كمواد خام، يتم ضبط الرقم الهيدروجيني إلى 6-8 مع الأمونيا أو هيدروكسيد الصوديوم لتوليد رواسب الألومينا المائية غير المتبلورة أو البلورية.
الطريقة القلوية: باستخدام ألومينات الصوديوم كمادة خام، يتم الترسيب من خلال معادلة الحمض أو ثاني أكسيد الكربون. من خلال التحكم في الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة ووقت التعتيق، يمكن الحصول على الأشكال البلورية المستهدفة مثل البويهميت (-AlOOH) أو البويهميت الزائف.
عمليات التحضير الخاصة للمواد-الراقية
التحلل المائي للكحوليات: يستخدم لتحضير الألومينا المائية -عالية النقاء وبحجم النانو-، ومناسب بشكل خاص للمنتجات الإلكترونية-ومنتجات المواد الحفازة-.
يتفاعل الألومنيوم مع الأيزوبروبانول لتكوين إيزوبروبانول الألومنيوم:
2 آل +
6 ( CH 3 ) 2 CH أوه →
2 آل [ OCH ( CH 3 ) 2 ] 3 +
3 ح 2 2آل + 6(CHX 3
)X 2
تشوه
2Al[OCH(CHX3
)X 2
]X 3
+3إتش إكس 2
يتحلل إيزوبروبوكسيد الألومنيوم في البخار عند 175 درجة ليشكل الألومينا الأحادية الماء (البوهميت):
2
آل[OCH(CH3)2]3 + 4H2O(g) → Al2O3 ⋅ H2O + 6 (CH3)2CHOH2Al[OCH(CHX3)X2]X3 + 4HX2O(g)
AlX2OX3 ⋅HX2O+6(CHX3)X2O تنتج طريقة CHOH منتجات ذات درجة نقاء عالية (أكبر من أو تساوي 99.9%) وحجم جسيمات موحد، ولكن بتكلفة أعلى.
