In der Feuerfestindustrie werden die Begriffe „kalziniertes Aluminiumoxid„ und „aktiviertes Aluminiumoxid“ sind Schlagworte, da sie zu wichtigen synthetischen Rohstoffen für feuerfeste Materialien geworden sind, insbesondere in einigen hochleistungsfähigen monolithischen feuerfesten Materialien. Es besteht jedoch Unklarheit hinsichtlich der Unterscheidung zwischen den beiden und der Frage, ob die Terminologie angemessen ist.
Zunächst ist es wichtig zu klären, was kalziniertes Aluminiumoxid ist, das in feuerfesten Materialien verwendet wird. Dabei handelt es sich um das Produkt, das durch Kalzinieren von Aluminiumhydroxid oder industriellem Aluminiumoxid bei einer bestimmten Temperatur entsteht und dabei teilweise oder fast vollständig in -Al umgewandelt wird2O3. Bei der Kalzinierung wird das Material auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, um eine Zersetzungsreaktion auszulösen, die zum Verlust von Kristallwasser oder flüchtigen Bestandteilen führt. Im Großen und Ganzen jedes Aluminiumoxid, das durch Erhitzen von Aluminiumhydroxid zur Entfernung von Kristallwasser erhalten wird, auch wenn es sich um einen Übergangszustand vor dem thermodynamisch stabilsten -Al handelt2O3, wie etwa -Al2O3oder θ-Al2O3gilt als kalziniertes Aluminiumoxid, allgemein bekannt als Industrie-Aluminiumoxid oder kommerzielles Aluminiumoxid.
Der Begriff „aktiviertes Aluminiumoxid“ hat zwei Bedeutungen. Aluminiumoxid, das in nicht-feuerfesten Anwendungen wie Trockenmitteln, Adsorptionsmitteln und Katalysatoren verwendet wird, wird oft ausdrücklich als „aktiviertes Aluminiumoxid“ bezeichnet. Dieses poröse, hochdisperse Feststoffmaterial verfügt über eine große spezifische Oberfläche. Seine mikroporöse Oberfläche verfügt über die für die Katalyse erforderlichen Eigenschaften wie Adsorption, Oberflächenaktivität und ausgezeichnete thermische Stabilität. Daher wird es häufig als Katalysator und Katalysatorträger bei chemischen Reaktionen eingesetzt. Diese Art von aktiviertem Aluminiumoxid wird typischerweise aus zwei Arten von Rohstoffen hergestellt: -Al₂O₃, gewonnen durch Erhitzen und Dehydrieren von Gibbsit oder Byerit. Das andere ist Pseudo-Böhmit, hergestellt aus Aluminaten, Aluminiumsalzen oder beidem. Offensichtlich ist diese Art von aktiviertem Aluminiumoxid nicht für die Verwendung in feuerfesten Materialien geeignet. Aktiviertes Aluminiumoxid für feuerfeste Materialien muss die folgenden Anforderungen erfüllen:
1) kalziniertes Aluminiumoxid mit -Al₂O₃ als primärer kristalliner Phase;
2) eine Primärkristallgröße bis in den Submikronbereich aufweisen;
3) besitzen eine Kornmorphologie und Größenverteilung, die eine dichte Packung begünstigen.
Dieser ursprünglich von Almatis geprägte Begriff steht für reaktives Aluminiumoxid. Seine Besonderheiten sind seine Fähigkeit, die Partikelgrößenverteilung im Submikronbereich zu steuern und seine verbesserte Sinterfähigkeit. Seine Aktivität wird anhand seiner Sinterfähigkeit gemessen: Ultrafeines Aluminiumoxidpulver wird zu Pellets gepresst und bei einer bestimmten Temperatur, beispielsweise 1540 Grad, für einen bestimmten Zeitraum gesintert. Je näher die Schüttdichte des resultierenden Aluminiumoxid-Sinterkörpers der theoretischen Dichte von -Al₂O₃ kommt, desto höher ist seine Aktivität. In Japan wird aktiviertes Aluminiumoxid einfach als „leicht zu sinterndes Aluminiumoxid“ bezeichnet. So genanntes aktiviertes Aluminiumoxid ist einfach eine spezielle Art von kalziniertem Aluminiumoxid, das kleinere Kristalle als handelsübliche Rohstoffe aufweist und sich dadurch leichter sintern lässt.
Offensichtlich gilt: Je kleiner die Primärkristallgröße von kalziniertem Aluminiumoxid, das in feuerfesten Materialien verwendet wird, desto größer ist seine spezifische Oberfläche und desto höher ist seine Sinteraktivität. Nach gründlichem Mahlen zum Aufbrechen der Agglomerate kann der mittlere Durchmesser zur Charakterisierung der Primärkristallgröße verwendet werden. Beispielsweise beträgt der mittlere Durchmesser (D50) der aktivierten Aluminiumoxide CT3000SG, RG4000 und CL370 von Almatis typischerweise 0,5 μm, 0,6 μm bzw. 2,5 μm. Im Gegensatz dazu liegt der typische D50-Wert von herkömmlichem kalziniertem Aluminiumoxid häufig über 3 μm.
Der Begriff „Aktivität“ ist ein relativer Begriff. Derzeit gibt es keine allgemein akzeptierte Obergrenze für die Partikelgröße, die als „aktiv“ gilt, und die meisten Bewertungen basieren auf qualitativen oder semi{1}}quantitativen Kriterien. Die Sinterfähigkeit hängt von mehreren Faktoren ab, darunter der spezifischen Oberfläche, dem mittleren Durchmesser, der Partikelform und der Partikelgrößenverteilung, und sollte nicht ausschließlich anhand der Partikelgröße beurteilt werden. Bei der Diskussion von -Al₂O₃-Mikropulvern scheint die Industrie daran gewöhnt zu sein, kalziniertes Aluminiumoxid als inaktiv zu interpretieren, was bedeutet, dass es bei höheren Temperaturen kalziniert wird und größere Kristallgrößen aufweist. Allerdings ist die Verwendung des Sammelbegriffs „kalziniertes Aluminiumoxid“ zur Bezeichnung eines bestimmten Teils des Aluminiumoxids und die Bezeichnung eines anderen Teils als „aktiviertes Aluminiumoxid“ weder streng noch wissenschaftlich. Zur Charakterisierung der Aktivität und anderer Eigenschaften von Aluminiumoxid-Mikropulvern sollten technische Parameter verwendet werden.
