ما هي العلاقة بين الألومينا والكوراندوم والياقوت؟
1الألومينا
بالمعنى الواسع، يعتبر العديد من الناس أن الألومينا مصطلح عام لأكاسيد الألومنيوم، وهيدروكسيدات الألومنيوم، وما شابه ذلك، وهي فئة من المركبات تتكون من الألومنيوم والأكسجين والهيدروجين.
بالمعنى الدقيق للكلمة، يُعدّ الألومينا، وهو أكسيد الألومنيوم ذو الصيغة الكيميائية ال₂O₃، أكسيدًا يحتل المرتبة الثانية بعد ثاني أكسيد السيليكون من حيث محتواه في قشرة الأرض. ويوجد على نطاق واسع في معادن مثل الفلسبار والميكا. ويُستخدم صناعيًا غالبًا لاستخراج الألومينا من البوكسيت، وهو مادة خام معدنية طبيعية.
البنية البلورية للألومينا معقدة، وتتضمن العديد من الأشكال المتآصلة، والتي يمكن تقسيمها إلى أكثر من عشرة أشكال بلورية، مثل α، β، γ، δ، ε، ζ، η، θ، κ، λ، ρ، وχ. من بينها، يُعد α-ال₂O₃ طورًا مستقرًا، بينما تُعتبر الأشكال البلورية الأخرى أطوارًا انتقالية. تتحول جميع هذه الأطوار الانتقالية إلى الطور α عند درجة حرارة 1200 درجة مئوية. تتضمن عملية التحول كسر الروابط الكيميائية وإعادة تركيبها، وهي عملية تُعرف بإعادة تنظيم الشبكة البلورية. تتطلب هذه العملية كمية كبيرة جدًا من الطاقة، وهي عملية غير رجعية. يُستخدم α-ال₂O₃ وγ-ال₂O₃ على نطاق واسع في الصناعة.
ينتمي α-ال₂O₃، المعروف باسم الكوراندوم، إلى النظام البلوري الثلاثي بكثافة تتراوح بين 3.96 و4.01 غ/سم³. وهو مادة غير عضوية غير معدنية ذات خصائص كيميائية مستقرة للغاية، تتميز بصلابة عالية (صلادة موس 9)، ودرجة انصهار عالية (2050 درجة مئوية)، وقوة تحمل عالية، ومقاومة ممتازة للتآكل، ومقاومة عالية للتآكل. لذلك، يُستخدم مسحوق α-ال₂O₃ الدقيق على نطاق واسع في مجالات مثل المواد المقاومة للحرارة، والسيراميك الخاص، والمواد الكاشطة، والصناعات الكيميائية، والإلكترونيات.
يتميز γ-ال₂O₃ ببنية سبينيل معيبة مع نقص في أيونات الألومنيوم، وينتمي إلى الألومينا المنشطة. يُستخدم على نطاق واسع ضمن عائلة الألومينا، ويلعب دورًا محوريًا في مجالات الامتزاز، والحفازات، وناقلاتها.
②كوراندوم
الكوراندوم هو اسم معدن من الأحجار الكريمة، وهو بلورة α-ال₂O₃ طبيعية. الكوراندوم النقي عديم اللون والشوائب، ولكنه نادر جدًا. يحتوي الكوراندوم الطبيعي عادةً على كميات ضئيلة من الحديد، والتيتانيوم، والكروم، والنيكل، وغيرها، مما يُعطي ألوانًا مختلفة مثل الأسود، والأزرق الداكن، والأزرق الرمادي، والأصفر الرمادي، والبني، والسُمرة، وغيرها.
يمكن تقسيم الكوراندوم من حيث الاستخدام إلى كوراندوم الأحجار الكريمة والكوراندوم الصناعي. يُستخدم الكوراندوم الصناعي بشكل رئيسي في مجال المواد الكاشطة عالية الجودة، ويمكن تصنيعه من عجلات وأقراص جلخ وورق جلخ ومسحوق جلخ. يُستخدم في تلميع ومعالجة المنتجات المعدنية، ويمكن استخدامه كمحامل للأجزاء سريعة الدوران في الأجهزة الدقيقة. يُستخدم مسحوق الكوراندوم فائق الدقة على نطاق واسع في طحن وإصلاح الزجاج البصري في الأجهزة الدقيقة.
نظراً لنقص إمدادات الكوراندوم الطبيعي لتلبية الطلب، ظهر الكوراندوم الصناعي في الصناعة. تكمن الاختلافات الرئيسية بين منتجات الكوراندوم هذه في اختلاف محتوى الألومينا واختلاف عمليات تصنيعها.
كوراندوم بني
الطور الرئيسي في كوروندوم البني هو ال₂O₃ (يمثل 94.5% - 97%)، وتشمل أطوار الشوائب ثاني أكسيد السيليكون₂ وCaO وFe₂O₃ وMgO، وغيرها. يتميز بلونه البني. بفضل صلابته العالية ومتانته العالية نسبيًا وتكلفته المنخفضة، يُعد من أكثر المواد الكاشطة استخدامًا في مجال الطحن، ويُستخدم غالبًا لطحن المواد الفولاذية العادية.
كوراندوم أبيض
يُصنع الكوراندوم الأبيض (واشنطن) من مسحوق الألومينا عن طريق الصهر والتبلور. مقارنةً بالكوراندوم البني، يتميز بمتطلبات عزل حراري ونفاذية هواء أعلى في أفران القوس الكهربائي أثناء الإنتاج. يتميز بلون أبيض نقي ونقاء عالٍ، إلا أن بلوراته تحتوي على مسام متبقية. يتميز بالصلابة والهشاشة، وحبيباته الكاشطة سهلة الكسر أثناء الطحن، مع توليد حرارة منخفضة. وهو مناسب لطحن الفولاذ المُخمّد، والفولاذ عالي الكربون، وغيرها.
كوراندوم دقيق التبلور
عملية صهر كوروندوم دقيق التبلور (ماجستير) تُشبه تقريبًا عملية صهر كوروندوم بني، إلا أنها تتطلب إخماد السائل المنصهر بالطرق التقليدية. تتكون الجسيمات الكاشطة الناتجة من حبيبات بلورية دقيقة عديدة، حجم جسيماتها أقل من 300 ميكرومتر. بفضل صلابته العالية، وخاصية الشحذ الذاتي، ومتانته العالية، فهو مناسب لطحن الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، وغيرها.
زركونيا كوروندوم
يُصنع زركونيا كوروندوم (جنوب أفريقيا) عن طريق صهر مسحوق البوكسيت أو الألومينا مع الزركون في فرن قوس كهربائي، حيث تُشكل نسبة أكسيد الزركونيوم (أكسيد الزركونيوم₂) ما بين 25% و45%. وبالمقارنة مع أنواع أخرى من المواد الكاشطة، يتميز بمتانة ممتازة، ويمكن استخدامه في عمليات الطحن عالية الدقة.
كوراندوم أسود
يُصنع الكوراندوم الأسود (بكالوريوس)، المعروف أيضًا باسم الصنفرة الصناعية، بخلط وتلبيد البوكسيت والكوك. يحتوي على أكسيد الحديد وكمية قليلة من الشوائب، وهو منخفض السعر، لكن صلابته ضعيفة وأداء تقطيعه ضعيف.
③الياقوت والياقوت الأحمر
الياقوت والروبي هما في الواقع كوروندوم عالي الجودة مُضاف إليه كميات صغيرة من أكاسيد مختلفة. الياقوت هو بلورات كوروندوم شفافة من فئة الأحجار الكريمة ضمن المجموعة الحمراء، بينما يشير الياقوت إلى بلورات كوروندوم شفافة من فئة الأحجار الكريمة بألوان مختلفة باستثناء الأحمر. تجدر الإشارة إلى أن الياقوت ليس أزرق اللون فحسب.
بالإضافة إلى استخدامه كأحجار كريمة، تم استخدام الياقوت، بخصائصه الفيزيائية والكيميائية والبصرية الممتازة، على نطاق واسع في التقنيات المتطورة مثل الليزر الحالة الصلبة، ونوافذ الأشعة تحت الحمراء، ورقائق الركيزة لرقائق أشباه الموصلات، والعلاج الطبي.
④خاتمة
الألومينا، أو ثلاثي أكسيد الألومنيوم، لها الصيغة الكيميائية ال₂O₃. لها أشكال متعددة، منها α-ال₂O₃ وγ-ال₂O₃.
الكوراندوم هو اسم معدن من الأحجار الكريمة، وهو بلورة α-ال₂O₃ طبيعية. ونظرًا لنقص الكوراندوم الطبيعي لتلبية الطلب، ظهر الكوراندوم الصناعي في الصناعة، وينقسم إلى كوراندوم أحادي البلورة وكوراندوم متعدد البلورات.
الياقوت والروبي عبارة عن بلورات أحادية α-ال₂O₃ تظهر ألوانًا مختلفة بسبب التطعيم بكميات صغيرة من أكاسيد مختلفة، وهي أيضًا نوع من كريستالات الكوراندوم أحادية البلورة عالية الجودة.