I metodi di preparazione dell'allumina sono principalmente suddivisi in due categorie in base alla forma cristallina target e ai requisiti applicativi: produzione su scala-industriale e personalizzazione funzionalizzata/in laboratorio. I percorsi principali includono la purificazione del processo Bayer, la trasformazione della fase di calcinazione ad alta-temperatura, la sintesi sol-gel e la sintesi idrotermale.
Mainstream industriale: processo Bayer + processo di calcinazione (produzione su larga-scala di -Al₂O₃)
Questa è la fonte di circa il 95% dell'allumina mondiale ed è adatta per estrarre allumina ad elevata-purezza dalla bauxite.
Lavorazione delle materie prime: la bauxite viene frantumata e lisciviata con una soluzione di idrossido di sodio ad alta-temperatura per generare alluminato di sodio solubile. Le impurità vengono separate come fango rosso.
Decomposizione dei cristalli di semi: i semi di idrossido di alluminio vengono aggiunti alla soluzione purificata di alluminato di sodio e la soluzione viene raffreddata e agitata per far precipitare l'idrossido di alluminio.
Conversione della calcinazione: l'idrossido di alluminio viene calcinato a 950–1200 gradi, disidratato e convertito in polvere stabile di -Al₂O₃. La dimensione delle particelle e la morfologia del prodotto (ad esempio, sferica o colonnare) possono essere controllate regolando la temperatura, gli additivi (come i fluoruri) e i metodi di macinazione.
Metodi comuni di preparazione di -Al₂O₃ (allumina attivata)
L'allumina di tipo -è ampiamente utilizzata nella catalisi e nell'adsorbimento grazie alla sua elevata area superficiale specifica e alla struttura porosa. I suoi precursori sono spesso boehmite o boehmite.
Calcinazione della Boehmite: La Boehmite (AlOOH) viene calcinata a 400–600 gradi per disidratare e formare -Al₂O₃. Una temperatura eccessiva la trasformerà direttamente nella θ o fase.
Precipitazione chimica: i sali di alluminio come il nitrato di alluminio vengono utilizzati come materie prime. Viene aggiunta ammoniaca o bicarbonato di ammonio per generare un precipitato di Al(OH)₃, che viene poi lavato, essiccato e calcinato a circa 500 gradi per ottenere -Al₂O₃.
Metodo sol-gel: gli alcossidi di alluminio (come l'isopropossido di alluminio) vengono idrolizzati per formare un sol, che viene poi gelificato, essiccato e calcinato per ottenere -Al₂O₃ di elevata purezza con una struttura dei pori controllabile, adatta per polveri su scala nanometrica.
Metodo di carbonizzazione: la CO₂ viene fatta gorgogliare in una soluzione di alluminato di sodio (NaAlO₂) per generare boehmite, che viene poi calcinata per ottenere -Al₂O₃. Questo metodo è a basso-costo e adatto alla produzione industriale su larga-scala.
