способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием -модификаций al2o3

Классы МПК:C01F7/44 обезвоживание гидроксида алюминия 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-03-03
публикация патента:

Изобретение относится к области химии и может быть использовано в производстве малощелочного глинозема, полученного из карбонизационного или декомпозиционного гидроксида алюминия. Щелочесодержащий гидроксид алюминия отмывают кипящим 5%-ным раствором борной кислоты и соотношении по массе жидкой фазы к твердой Ж:Т=5:1-6:1. Затем пульпу фильтруют и без промывки подвергают прокалке при температуре 1275-1325°С в течение одного часа. Изобретение позволяет снизить энергетические затраты. 2 табл., 1 пр.

Формула изобретения

Способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификаций Al2O3, включающий отмывку щелочесодержащего гидроксида алюминия от щелочных примесей, фильтрацию, прокалку в присутствии минерализатора - борной кислоты, отличающийся тем, что гидроксид алюминия отмывают кипящим 5%-ным раствором борной кислоты при соотношении по массе жидкой фазы к твердой Ж:Т 5:1-6:1, а после фильтрации прокаливают в течение часа при температуре 1275-1325°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству глинозема, в частности к производству малощелочного глинозема с высоким содержанием способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3, полученного из карбонизационного или декомпозиционного гидроксида алюминия.

Известен способ получения мелкокристаллического корунда (Патент RU № 2077157, опубл. 10.04.1997 г.). Способ включает термопаровую обработку гидроксидов или оксидов алюминия при температуре 350-450°C и давлении паров воды 30-400 ат в присутствии активатора ионного типа. В качестве активатора используют соединения, содержащие анионы, выбранные из группы нитратов, сульфатов, хроматов, боратов, ацетатов и гидроксил-ионов.

Недостатком этого способа является проведение процесса в автоклавных условиях, что требует применения сложного и дорогостоящего оборудования, работающего под высоким давлением.

Известен способ получения металлургического глинозема (Патент SU № 1307751, опубл. 10.06.1999 г.). Способ включает обработку щелочесодержащего гидроксида алюминия раствором фтористого алюминия при 50-100°C в течение 0,5-1,0 часа и кальцинацию при 700-800°C.

Положительное влияние фтористых солей и борной кислоты на фазовые превращения способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462180/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> (глинозема известно (Гопиенко Г.Н., Заварицкая Т.А., Пашкевич Л.А. Влияние различных минерализаторов на образование способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -Al2O3 из гидраргиллита и бемита. Цвет, металлы, 1970, № 4, с.53-55). Действительно таким образом можно повысить качество глинозема и экономичность процесса, однако при температуре кальцинации 700-800°C содержание способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -Al2O3 в конечном продукте (из-за малой скорости фазового превращения способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462180/947.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462034/8594.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -Al2O3) всего 25-60% (Наумчик А.Н., Дубовиков О.А. Производство глинозема из низкокачественного сырья. Учебное пособие. - Л.: изд. ЛГИ, 1987, 99 с). Главным недостатком способа является малое содержание способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -Al2O3.

Известен способ получения малощелочного тонкодисперсного способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -глинозема из оборотной пыли электрофильтров печей кальцинации (Патент RU № 2241672, опубл. 10.12.2004 г.). Способ включает выщелачивание, фильтрацию и прокаливание при температуре 1200°С. Выщелачивают оборотную пыль при температуре 80°C, а прокаливание ведут в две стадии: от 20°C до 800°C со скоростью 150°C/ч, от 800°C до 1200°C со скоростью 250°C/ч. Прокаливают оборотную пыль в присутствии минерализаторов, например AlF 3.

Недостатком способа является то, что оборотная пыль уже подверглась термической обработке с затратой на это тепловой энергии, а последующая прокалка еще больше увеличит энергетические затраты.

Известен способ получения малощелочного глинозема (Патент RU № 2047561, опубл. 10.11.1995 г.), принятый за прототип. Способ включает термообработку гидроксида алюминия, отмывку от щелочных примесей, фильтрацию, прокалку в присутствии минерализатора. При термообработке используют карбонизационный гидроксид алюминия и ведут ее при температуре 1050-1150°C. В качестве минерализатора используют фторид алюминия или смесь фторида алюминия и борной кислоты в количестве 0,3-0,5% от массы глинозема при массовом соотношении в смеси фторида алюминия к борной кислоте (0,5:1,5).

Недостатком способа является двухстадийная термическая обработка со значительными энергетическими затратами.

Технический результат заключается в упрощении технологии при содержании способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации в глиноземе не менее 95% и снижении энергетических затрат.

Технический результат достигается тем, что в способе получения малощелочного глинозема с высоким содержанием способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3, включающем отмывку щелочесодержащего гидроксида алюминия от щелочных примесей, фильтрацию, прокалку в присутствии минерализатора - борной кислоты, гидроксид алюминия отмывают кипящим 5%-ным раствором борной кислоты при соотношении по массе жидкой фазы к твердой Ж:Т=5:1-6:1, а после фильтрации прокаливают в течение часа при температуре 1275-1325°C.

Отмывка щелочесодержащего гидроксида алюминия 5%-ным (мас.) раствором борной кислоты уменьшает содержание межкристаллитной щелочи в гидроксиде алюминия и устраняет ее отрицательное влияние на скорость образования способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -Al2O3 (Арлюк Т.А., Телятников Г.В., Кухоткина Т.Н. О факторах, влияющих на скорость кристаллизации глинозема. Труды ВАМИ, 1974, № 88, с.105-109). При отмывке щелочесодержащего гидроксида алюминия раствором борной кислоты происходит нейтрализация щелочи по реакции

4H3BO3+4H 2O+Na2O=Na2B4O7 *10H2O,

с образованием тетрабората натрия, который при последующей прокалке переходит в газовую фазу (Глинка Н.Л. Общая химия. Издание 12. М-Л.: Химия, 1965, с.601). Оставшаяся после фильтрации без промывки в гидроксиде алюминия борная кислота является минерализатором при последующей прокалке.

5%-ная (мас.) концентрация раствора борной кислоты обусловлена максимальной растворимостью борной кислоты при 20°C, при обработке раствором с концентрацией выше 5% (мас.) на фильтре выкристаллизовывается борная кислота.

Повышение температуры раствора борной кислоты интенсифицирует взаимодействие кислоты и щелочи, а 100°C это максимальная температура, которая еще не требует применения автоклавов.

Соотношение по массе жидкой фазы к твердой Ж:Т=5:1-6:1 позволяет осуществить отмывку щелочесодержащего глинозема без значительного увеличения материальных потоков при отмывке и фильтрации.

Прокаливание отфильтрованного и непромытого гидроксида алюминия в течение часа при температуре 1275-1325°C - оптимальное соотношение экспозиции и температуры, которое позволило получить в малощелочном глиноземе не менее 95% способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -Al2O3 без увеличения на это энергетических затрат (получено экспериментально).

Реализация предлагаемого способа в промышленных условиях заключается в следующем: в мешалку подают щелочесодержащий (карбонизационный или декомпозиционный) гидроксид алюминия и кипящий раствор 5%-ной (мас.) борной кислоты при соотношении по массе жидкой фазы к твердой Ж:Т=5:1. Пульпа, без временной выдержки в мешалке, фильтруется и влажный гидроксид алюминия, содержащий борную кислоту и тетраборат натрия, подвергают прокаливанию в трубчатых вращающихся печах при температуре 1300°C в течение часа. Минерализатором при прокалке является борная кислота, оставшаяся во влажном гидроксиде алюминия.

Пример. Достигаемый технический результат подтверждается лабораторными исследованиями. В перемешиваемый в мешалке и нагретый до 100°C раствор 5%-ной (мас.) борной кислоты загружался карбонизационный гидроксид алюминия в соотношении по массе жидкой фазы к твердой Ж:Т=5:1. Сразу горячая пульпа фильтровалась на воронке Бюхнера, без промывки сушилась и прокаливалась в муфельной печи при 1300°C в течение часа. Параллельно, без обработки раствором борной кислоты проводилась эталонная серия опытов. Полученный после прокалки малощелочной глинозем исследовался кристаллооптическим и рентгеноструктурным методами анализа.

Дополнительно малощелочной глинозем по способу и глинозем эталонной серии опытов подвергались химическому опробованию, базирующемуся на общеизвестном положении - инертности способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3 при гидрометаллургических переделах. Влияние отмывки щелочесодержащего гидроксида алюминия борной кислотой и прокалки в присутствии минерализатора (борной кислоты) на результаты химического опробования приведены в табл.1. Отмывка гидроксида алюминия 5%-ным (мас.) раствором борной кислоты при 100°C (III вариант) с последующей прокалкой при 1300°C в течение часа позволяет резко уменьшить переход Al2 O3 в раствор при контрольном химическом опробовании - менее 1%.

В аналогичных условиях проводилось химическое опробование проб отечественных и зарубежных специальных марок глубокопрокаленного глинозема, содержащих способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3 не менее 95%. Результаты химического опробования специальных марок глинозема приведены в табл.2. Рентгеноструктурный и кристаллооптический анализы показали полную идентичность малощелочного глинозема специальных марок, содержащих способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3 не менее 95%, и малощелочного глинозема с высоким содержанием способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3, полученного по предлагаемому способу.

Таким образом, при упрощении технологии за счет одностадийной термической обработки и при меньших энергетических затратах достигают содержания способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3 не менее 95%.

Таблица 1
Способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3
Условия прокалки Навеска, г Содержание в растворе, г/л Извлечение в раствор Al2O3, %
Температура, °C Выдержка, мин Na2Oобщ Na2Oк Al2O3
12 34 56 7
Без отмывки борной кислотой
900нет 5,0378300,7 298,1 20,235,19
1000 нет4,9596 297,6295,1 16,3 29,17
1100 нет 4,9968322,4 317,7 15,024,57
1200 нет4,5922 305,3301,1 12,5 23,53
1250 нет 6,4290313,2 311,7 5,77,47
1300 нет5,0014 280,5- 1,12,07
1300 604,9629 256,0252,3 1,2 2,20
I вариант отмывки борной кислотой
900нет 4,9999265,0 260,0 34,461,38
1000 нет5,0005 268,0266,6 17,1 30,16
1100 нет 5,0086242,4 239,0 19,137,19
1200 нет4,9996 323,7322,0 23,6 34,47
1250 нет 5,0022320,7 285,2 26,138,60
1300 нет4,9914 308,2306,9 23,4 35,96
1300 60 5,0042257,3 256,0 4,267,82
1300 604,5538 257,5256,5 4,10 8,26
II вариант отмывки борной кислотой
110060 5,4346296,6 289,8 14,022,92
1300 605,0170 251,5250,0 2,9 5,43
1300 60 3,8019263,5 262,0 5,512,98
III вариант отмывки борной кислотой
1100нет 5,0010296,6 296,0 15,424,54
1300 нет4,9924 281,6280,5 2,0 3,36
1300 60 4,9866253,0 248,0 0,270,51
1300 604,9968 266,5266,0 0,37 0,66
1300 60 5,0022254,0 253,0 0,420,78
1300 604,9460 248,0247,0 0,40 0,77

Таблица 2
Способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием способ получения малощелочного глинозема с высоким содержанием   <img src= -модификаций al2o3, патент № 2462417" SRC="/images/patents/22/2462044/945.gif" BORDER="0" ALIGN="absmiddle"> -модификации Al2O3
Проба Навеска, г Содержание в растворе, г/л Извлечение в раствор Al2O3, %
Na2O общNa 2Oк Al2O3
12 34 56
Чистый щелочной раствор без проб нет291,3 290,1нет нет
нет 308,7 308,2нет нет
нет 291,7 290,6нет нет
нет 302,1 301,5нет нет
Англия 2,1770 310,2306,9 0,15 0,59
Венгрия 3,4318 298,1291,4 0,10 0,26
Россия 3,9121 292,1285,2 0,15 0,35
США 1,3955 302,6300,7 0,15 0,94
Япония 5,9598 286,1280,5 0,18 0,28

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2462417

patent-2462417.pdf

Класс C01F7/44 обезвоживание гидроксида алюминия 

способ получения корунда высокой чистоты -  патент 2519450 (10.06.2014)
катализатор селективного гидрирования и способ его получения -  патент 2490060 (20.08.2013)
осушитель и способ его приготовления -  патент 2448905 (27.04.2012)
порошок -оксида алюминия -  патент 2441841 (10.02.2012)
абразивный порошковый материал и абразивная суспензия для избирательного полирования полупроводниковой подложки и способ полирования -  патент 2401856 (20.10.2010)
порошкообразный альфа-оксид алюминия, способ его получения и изделие из него -  патент 2386589 (20.04.2010)
порошковый материал из оксида алюминия (варианты) и способ его получения -  патент 2348641 (10.03.2009)
способ получения бемитного порошкового материала -  патент 2342321 (27.12.2008)
способ получения гидроксида алюминия псевдобемитной структуры и гамма-оксида алюминия на его основе -  патент 2335457 (10.10.2008)
нанопористые сверхмелкие порошки из альфа оксида алюминия и золь-гель, способ их приготовления -  патент 2302374 (10.07.2007)
Наверх