تولید آلومینا و هیدروکسید آلومینیوم طی فرآیند بایر:
در طول یک قرن، فرآیند بایر در صنایع معدنی مرسوم بوده است. به منظور تولید آلومینا (Al2O3) از سنگ معدن بوکسیت استفاده می شود. فرآیند در ابتدا شامل انحلال بوکسیت حاوی تقریباً 50٪ آلومینا است. در واقع آلومینا در محیط سود کاستیک در دمای بالای 175 درجه سانتیگراد و فشار مضاعف محلول می شود. سپس مایع فیلتر شده تا 60 تا 70 درجه سانتیگراد خنک می شود تا رسوب کند. ماده رسوب یافته هیدروکسید آلومینیوم است. هیدروکسید آلومینیوم (Al(OH)3) یا گیبسیت (Al2O3.3H20) سپس برای تولید محصول آلومینا که بیشتر توسط کارخانه های ذوب استفاده می شود، کلسینه می شود. آلومینا ریز (محدوده اندازه ذرات 2-5 میکرومتر) و آلومینا بسیار ریز با اندازه ذرات کمتر از 500 نانومتر برای سایر صنایع حساس نیز تولید شده است. کاربردهایی مانند مواد با مقاومت بالا، سرامیک های الکترونیکی، کاتالیزورها و به عنوان بازدارنده آتش در تولید قطعات پلاستیکی، نمونههایی از گزارشهای اراوئه شده در مورد کاربرد چنین موادی است.
تکنیک‌های ساخت α-Al2O3 بسیار ریز شامل روش‌های مکانیکی نظیر آسیاب است. کلسینه کردن یا احتراق سل
مخلوط های ژل یا بارش از محلول آلومینات سدیم نیز گزارش شده است. اگر از محلول آلومینات سدیم استفاده می شود، بذر اولیه برای تبلور با دانه های گیبسیت برای القای تشکیل آلومینیوم حیاتی است. مطالعات متعددی برای بهینه سازی شرایط انجام شده است. این موارد شامل هسته زایی، تجمع و رشد کریستالی است.
وارما و همکاران برای اولین بار بارندگی فوق ریز، حین رسوب دهی را مطالعه کرد. آنها هیدروکسید آلومینیوم را از سولفات آلومینیوم استخراج نمودند. بر اساس رسوب همگن هیدروکسید از سولفات آلومینیوم با استفاده از اوره در آب-گلیسرول، آب-اتیلن گلیکول و آب خالص بدست آمد و به دنبال آن تجزیه حرارتی هیدروکسید برای تشکیل آلومینا در دمای 600 درجه سانتیگراد صورت میپذیرد. در نتیجه این فرآیند یک محصول آلومینا بسیار ریز نانومتر با مساحت سطح بیشتر از 43 متر مربع است. نشان داده شده است که روش تولید تأثیر عمیقی بر ویژگی های ذرات و همچنین بر میزان بار سطحی محصول آلومینای ریز دارد. پرادان و همکاران و باتاچاریا و همکاران. نیز در جزئیات تشکیل هیدروکسید آلومینیوم ریز با افزودن هیدراته سولفات آلومینیوم به محلول بایر. ذرات درشت تر با یک اندازه متوسط 20-30 میکرومتر به دست آمد.
فرآیند بایر شامل حل کردن بوکسیت در یک محلول هیدروکسید سدیم، جدا کردن گل قرمز نامحلول حاوی آهن، سیلیس و غیره ناخالصی ها، تصفیه، و رسوب و کلسینه کردن هیدروکسید آلومینیوم به منظور تولید آلومینا است. این روش 130 سال پیش اختراع شد و هنوز هم متداول ترین تکنیک مورد استفاده برای تبدیل بوکسیت به آلومینا برای صنایع تولید آلومینیوم و آلومینا است. ذرات در فاز همگن این پدیده معمولاً یک فرآیند آهسته است که در آن ترکیبات از محلول خارج می شوند و ساختار کریستالی از ترکیب مولکول ها بدست می آید.
سه پدیده اساسی در بارش هیدروکسید آلومینیوم در بایر فرآیند شامل هسته زایی، رشد و تراکم دانه های ریز است تا از طریق هسته زایی رشد کریستال فراهم شود. رشد کریستال فرآیندی است که در آن املاح از یک ماده فوق اشباع رسوب می کند که در آن ذرات با هم برخورد می کنند و به یکدیگر می چسبند و ذرات بزرگتر را تشکیل می دهند. این فرآیند دارای سرعت بیشتری است. مکانیسم رشد کریستال از طریق ادغام سطح لایه به لایه، بسیار سریع است.
ناخالصی های موجود
ناخالصی های موجود در رشد هیدرات بر اساس نتایج این مطالعات پیشین به دو قسمت ارگانیک و ناخالصی های معدنی حاصل از بوکسیت تقسیم می شود. مولکولی متفاوت کسر وزنی هیومیک تخریب شده توسط بایر مشخص شده است که مواد متفاوت هستند. این ناخالصی ها اثرات مضر بر بارش گیبسایت و بازده و اندازه کریستال و مساحت سطح دارند. به هر حال اضافه کردن بذرهای اولیه در رسوب دهی هیدروکسید آلومینیوم موثر است.
شرکت کیمیا ابتکار پویش پارس افتخار دارد تا طی سالیان گذشته در راستای تولید و عرضه هیدروکسید آلومینیوم فرآیند شده کوشیده است.
