Окись алюминия. Часть 1
Окись алюминия является одним из наиболее распространенных на земле окислов. В природе она встречается в виде безводного минерала корунда (а-глинозем) и водных минералов (главным образом боксита). Драгоценные камни рубин и сапфир представляют собой разновидности корунда, окрашенного ничтожными примесями окислов хрома, железа и титана.
Чистый корунд сравнительно редко встречается в естественных условиях. Огромные потребности металлургии и других отраслей техники в достаточно чистой окиси алюминия удовлетворяются в настоящее время ее производством из бокситов, нефелина и других глиноземсодержащих пород по так называемым мокрому щелочному, сухому щелочному (спекание) и другим методам [481, 482].
Искусственный корунд получают в промышленных масштабах электроплавкой технического глинозема или боксита [702], а также плавлением химически чистой окиси алюминия в пламени гремучего газа [703].
Свойства окиси алюминия представляют большой практический интерес. В связи с этим изучению, в частности, ее превращений при нагревании посвящены многие исследования [184, 473, 704— 708].
Некоторые из результатов, касающиеся полиморфных модификаций Al2O3, противоречивы и недостаточно достоверны. Имеются сведения об образовании окисью алюминия пяти или даже шести модификаций: α, β, v, v', σ, еps' (характеристика основных из них приведена в табл. 41).
Однако действительно доказанным можно считать лишь существование двух самостоятельных модификаций глинозема: α- и γ-Al2O3. Им соответствует и модификация AIO(OH), γ-Al2O3, кристаллизующаяся в кубической системе (а = 7,90 А) и имеющая удельный вес 3,6 (по другим данным, 3,42 и 3,47). Ее получают прокаливанием до 700—900° С гидраргилита—Аl(ОН)3 или бемита — γ-AlO(OH).
При нагревании до температуры свыше 950—1200° С(по некоторым данным, свыше 750° С) у-Al2O3 монотропно переходит в α-глинозем с уменьшением объема на 14,3%. α-модификацию α-глинозема получают также непосредственно при нагревании диаспора— α-АlO(ОН).
α-Al2O3 (корунд) кристаллизуется в гексагональной системе и имеет удельный вес 3,09 (по последним данным Меррея и др. [438], удельный вес монокристалла α-Al2O3 составляет 3,96, однако приведенное выше значение удельного веса этой модификации следует считать более точным). Эта модификация Аl2O3 стабильна при всех температурах. На рис. 128 представлена структура ее решетки. Она состоит из двух последовательных слоев кислородных ионов, образующих гексагональную упаковку с размещенными между слоями ионами Аl3+. Расстояние между двумя слоями d = 2,16 А.
Ромбоэдрическая элементарная ячейка решетки характеризуется значениями а = 5,12 А, α = 55°17' и содержит две молекулы Аl2O3. На рис. 131 для сравнения приведена также структура слоев шпинели.
β-глинозем, который, как указывает Белянкин [709], всегда образуется в электроплавленом и рекристаллизованном корунде,является по существу алюминатом (см. примечание к табл. 41) состава R0-6Al2O3 или R2O*11 — 12Аl2O3. Его образование обусловлено содержанием примесей окислов щелочных (Na2O до 0,5%) и щелочноземельных металлов в техническом глиноземе.
Другие части: