Synthesis and characterization of transition aluminas from recycled scrap aluminum

Abstract

El objetivo de este estudio fue desarrollar una metodología alterna para sintetizar alúminas de transición, partiendo de aluminio reciclado como materia prima (latas de bebidas gaseosas), a fin de disminuir los efectos ecológicos de este tipo de desecho y generar un producto de alto valor agregado. Con el método de síntesis implementado se obtiene un precursor conformado en un 55.4 % por bayerita, 41.2 % por bohemita y el resto por sal de amonio, de acuerdo con los estudios de rayos X realizados y la cuantificación por el método de Rietveld. La sal cloruro de amonio generada no es relevante para el proceso manejado, ya que su alta solubildad en agua permite eliminarla por lavados sucesivos. Estudios realizados por microscopia electrónica de barrido muestran la presencia de partículas aglomeradas con tamaños de 50 a 300 μm. Utilizando ensayos de granulometría laser, se determinó una distribución bimodal del tamaño de grano. El análisis térmico indicó una pérdida de masa del 40.6 % en peso respecto de la muestra inicial del precursor al llevar la muestra a temperaturas cercana a los 1000 ºC. Tratamientos térmicos a 350 y 750 ºC realizados al precipitado obtenido, manteniendo la temperatura durante 1, 2 y 4 h, permitieron obtener varias alúminas de transición (γ, η, θ), que son productos con valor agregado que tienen usos potenciales como aglutinantes para refractarios monolíticos, soportes catalíticos o aditivos como materiales puzolánicos.

The aim of this study was to develop an alternative methodology for the synthesis of transition aluminas, in order to reduce ecological costs by using recycled metal scrap as raw material (cans of soft drinks) and generate a product with high added value. The synthesis technique employed yielded a precursor comprised of 55.4 % of bayerite, 41.2 % of boehmite, and ammonium salt, according the characterization performed with X-ray diffraction and quantification by the Rietveld method. The ammonium chloride salt present is not relevant for the process, since given its solubility in water, it could be eliminated by successive washing. Scanning electron microscopy evaluations showed the presence of agglomerates of particles between 50 and 300 μm. A bimodal grain sizes distribution was detected during the laser granulometric test. Thermogravimetric analysis of the precursor indicated a 40.6 % total weight loss at 1000 ºC. The heat treat-ments at 350 and 750 ºC of precipitates for 1, 2 and 4 h, produced various transition aluminas (γ, η, θ), which are products where value has been added and might have a potential use as binders in monolithic products, catalyst support, or additives for puz-zolanic materials, among others.