Глава 2. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПСЕВДОБЕМИТНОГО ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ
осаждения) существенно различаются, и в промышленности обычно используют так называемые смешанные псевдобемитные гидроксиды. В них гидроксид холодного и горячего осаждения смешиваются в соотношении, соответственно 1:3 или 1:1 для обеспечения лучшей фильтруемости и более полной отмывки от примесей. Метод переосаждения относится к периодическим методам, которые используются на Рязанском и Омском нефтеперерабатывающих заводах, Новокуйбышевской катализаторной фабрике, Ангарском нефтехимическом комбинате.
При кислотном способе осаждение ведется из солей алюминия (нитратов, хлоридов, сульфатов) растворами аммиака или карбоната аммония [22]. Этот способ используется на Днепродзержинском химкомбинате.
В последнее время получили распространение методы непрерывного осаждения, при которых осаждение из алюмината натрия ведется однопоточным способом при 40 — 50° С с последующим старением при 30 — 35° С [23].
Следует отметить, что традиционные способы получения псевдобемитного гидроксида и, соответственно γ -оксидаалюминия характеризуются большими расходами реагентов, наличием значительных объемов сточных вод и газовых выбросов, что является существенной проблемой с точки зрения экологии.
Схема получения псевдобемитного гидроксида из растворов по традиционным технологиям:
а) Al(OH)3 + 3NaOH | → |
| Na3AlO3 + 3h3O | |
Na3AlO3 | + 3HNO3 | → |
| AlOOH + 3NaNO3 + h3O |
б) Al(OH)3 | + 3HNO3 | → | → | Al(NO3)3 + 3h3O |
Al(NO3)3 + 3Nh5OH | AlOOH + 3Nh5NO3 + h3O | |||
в) 2Al(OH)3 + 3h3SO4 |
| → | Al2(SO4)3 + 6h3O | |
Al2(SO4)3 + 6Nh5OH | → | 2AlOOH + 3(Nh5)2SO4 + h3O. | ||
2.2. Новые технологии
Широкое применение в последнее время находит способ получения псевдобемитного гидроксида не осаждением из растворов, а путем аморфизации гиббсита и последующей переработки аморфизованного продукта в псевдобемит. Причем, способы аморфизации достаточно многочисленны: путем импульсного нагрева в потоке дымовых газов [9 — 11], в потоке горячего воздуха [8], в аппаратах с кипящим слоем катализатора, где тепло, расходуемое на аморфизацию, выделяется за счет каталитического окисления топлива [14, 19], при механической и механохимической активации [12, 13]. Последующая переработка таких аморфизованных продуктов приводит к получению псевдобемитного гидроксида. Более подробно результаты, посвященные исследованию условий приготовления псевдобемита из аморфизованных продуктов, полученных по новым технологиям, будут рассмотрены в гл. 3.
studfiles.net
Способ формовки массы переосажденной гидроокиси алюминия
ОПИС ИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТО РСИОМУ СВКДЕТЕЛЬС7ВУ
Союз Советских
Соееемвтемстмческкх
Республик
Зависимое от ав г. свве1 1. .-. e:.ьстВ3 №
Заявлено 17.V.1971 (№ 1658605/23-26) .Ч. Кл. С Olf 7/44 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет
Совета Мини11тров СССР оо делам изобретений и orr,ðpiòëé
Прис ритет
Опубликовано 03.Х.1973. Бюллетень № 39
Дата опубликования описания 16.1 «.197-1
УДК 661.862.222(088.8) Авторы изобретения
Л. Ш. Вольпин, Г. А. Яценко, А. И. Олещук, В. Ф. Бурков и P. Х. Сафин
Омский ордена Трудового Красного Знамени нефтеперерабатывающий комбинат
Заявитель
СПОСОБ ФОРМОВКИ МАССЫ
ПЕРЕОСАЖДЕННОЙ ГИДРООКИСИ АЛЮМИНИЯ
Изобретение относится к способу формовки переосажденной гидроокиси алюминия при производстве активной окиси алюминия.
1 !звестсн способ формовки массы переосажденной гидроокпсп алюминия в виде таблеток или шариков, согласно которому массу пре1варительно подвергают термоооработке острым паром при 130 — 160 C до содержания остаточной влаги в пределах 62 — 64 вес.%.
Однако повышенные температуры процесса, а также длительный контакт массы с выделяющимися парами, обусловленнын тем, что в процессе отсутствует принудительный отвод водяных паров, ухудшают свойства массы, придают рыхлость структуре, вследствие чего снижается насыпной вес и прочность продукта.
По предлагаемому способу массу переосажденной гидроокиси алюминия подвергают термообработке до содержания остаточной влаги 62 — 24 вес.Pp ïðè темпеРатУРе не выше
100 С в выплрн11лтслях злкрытого типа с принудительным о1водом выделяющихся паров.
Пример. Обрлз1 ы массы персосажденной
ПЕдроокпсн ллЕолеинеЕя с содержанием остаточной влаги 80 — 82 вес. jp подвсргснот пре;ЕваР 111 ЕЛЫIОM i ООCЗВО>кПВаппЮ В ВЫпа Ре!311ТЕЛ Ях закрытого тнпл нрп температуре до 100 С полlощblo наг1зетого Воз Еуx3 прет постоянзо ном crepe»elrlriv3»»II массы и принудительном отводе увллжнеЕшого воздуха и выделяющихся паров.
По достн leeíèII остаточной гллгн в пределах 62 — 61 вес.», леассу подвергают формовке
15 на формовочЕой млшшЕВ. Прн этом масса ооладает хорошей пластичностью и формусмостью, л полученные таблетки достаточной транспортлбелЕ.нюстью.
Качество образцов активной окиси алюми20 ния, полученных известным и предлагаемым способами, представлено в таблице, Я4Я
Показатели качества четырех образцов
Исходная масса
Насыпной вес таблеток
AI,0,, г)смп
Прочность таблеток
AI,О,, кг табл
Влаип!Ость массы, вес. «,/О
80,2
71,3
9,8
6,1
0,65
0,52
0,66
0,53
0,66
0,52
9,5
4,0
82
0,66
0,53
81,4
8,8
4,9
9,9
7,05
0,63
62,8
0,66 0,64
9,3 8,0
9,6
71,5 65,5 60,5
0,64
10,0
* Отформованные таблетки А1,0, подвергались сушке и прокалке в лабораторных условиях
Предмет изобретения
СоставительК. Усаторре
Корректор Л. Орлова
Редактор Т. Загребельная
Техред T. Ускова
Заказ 223/2 Изд. № 57 Тираж 523 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий
Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4,5
Типография, пр. Сапунова, 2
После фильтрпрессов
После термообработки ио известному способу
После термообработки ио предлагаемому способу
Способ формовки массы переосажденной 15 гидроокиси алюминия с предварительным обезвоживанием при помощи теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта, предварительное обезвоживание осуществляют при температуре не выше 100 С и постоянном принудительном отводе выделяющихся паров.
www.findpatent.ru
Гидроксид алюминия с низким содержанием натрия | Полезное
Поскольку избыточное количество натрия может понизить удельную поверхность и прочность конечных продуктов, важной задачей является получить гидроксид алюминия с низким содержанием натрия. Обычно удаление натрия и других примесей происходит в ходе водной или соляной промывки переосажденного гидроксида от остатков маточного раствора осаждения.
Природный и синтетический гидраргиллит, являющийся кристаллической модификацией технического гидроксида алюминия, всегда содержит от 0,2 до 0,3% Na2O. Считается, что метод промывки разбавленной или концентрированной соляной кислотой не приводит к снижению содержания натрия в продукте.
Метод удаления натрия в ходе водной промывки
Гидроксид алюминия с низким содержанием натрия получают в процессе старения или созревания гелей Al(OH)
- При старении гелей они отмываются от примесей натрия, сульфат-ионов, железа. Процесс может продолжаться от нескольких часов до нескольких месяцев. При этом суспензия гидроксида алюминия промывается водой с невысоким содержанием примесей. Для отмывки может использоваться и химически очищенная вода.
- С целью более глубокого удаления натрия продукт дополнительно обрабатывается раствором аммиака.
- Предварительно промытая суспензия Al(OH)3 нагревается до температуры 190-210°С. Это позволяет уменьшить содержание Na до 0,005% и менее.
Свойства полученного вещества
Свойства и структура конечного продукта, в роли которого выступает гидроксид алюминия с низким содержанием натрия, зависят от:
- типа исходного материала;
- остаточного содержания воды;
- наличия оксидов щелочноземельных и щелочных металлов;
- условий термической обработки.
В компании «Микроинтек» имеется гидроксид алюминия с минимальными примесями натрия.
microintech.ru
способ получения активного гидроксида алюминия — патент РФ 2369560
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема. Активный гидроксид алюминия получают осаждением его из щелочного алюминатного раствора, фильтрованием и промывкой на фильтре от щелочи методом вытеснения водой или промывным раствором при чередовании с продувкой осадка воздухом или паром. В воду или промывной раствор предварительно вводят промытый активный гидроксид алюминия, концентрацию которого поддерживают на уровне 50-150 г/л по твердому веществу. Твердая фаза суспензии заполняет трещины в слое осадка и позволяет эффективно осуществлять его промывку методом вытеснения маточного раствора. Этим достигается экономия промывной жидкости и суммарного времени операций по промывке 1 табл.
Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при производстве активного гидроксида алюминия для неметаллургических целей, а также при получении некоторых других высокодисперсных материалов на стадии их очистки от растворимых примесей.
Известен способ фильтрования тонких суспензий, предусматривающий периодическое прерывание процесса фильтрования и промывку зернистого фильтрующего слоя, отличающийся тем, что в часть подаваемой промывной жидкости перед окончанием промывки предварительно вводятся реагенты и/или сорбенты (патент РФ № 2241681, опубл. 10.12.2004), после чего процесс фильтрования возобновляется. Этот прием позволяет улучшать очищающие свойства фильтрующего слоя без разборки фильтра, но изначально ориентирован на получение прозрачного фильтрата, а не качественного осадка, и не может быть применен для отмывки продукционной дисперсной фазы, например высокодисперсного гидроксида алюминия, поскольку продукт будет неизбежно загрязняться упомянутыми реагентами или сорбентами.
По другому известному способу фильтрования жидкости с промежуточными операциями промывки осадка дополнительно осуществляется периодическая регенерация фильтрующего слоя путем создания системы прорезей по всей его поверхности с последующим возобновлением процесса фильтрования (патент РФ № 2185224, опубл. 20.07.2002). Этот способ в принципе позволяет получать более качественные, чем в предыдущем аналоге, промытые осадки, но описанная механическая регенерация фильтрующего слоя нарушает постоянство его структуры. В результате, несмотря на улучшение проницаемости слой становится неоднородным, и равномерная качественная промывка его как продукта становится невозможной. Сама процедура механической регенерации фильтрующего слоя для фильтров закрытого типа весьма сложна, существенно увеличивает время вспомогательных операций, и, тем самым, сокращает производительность процесса фильтрования.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ получения активного гидроксида алюминия (патент США № 4157382, опубл. 05.06.1979), включающий осаждение его из щелочного алюминатного раствора, фильтрование и 1-5-кратную промывку на фильтре водой или промывным раствором, чередующуюся с репульпацией, причем на каждую промывку и каждую репульпацию затрачивается 5-70 л деионизованной или подкисленной воды на 1 кг Al2 O3 в осадке. Таким образом, по прототипу осадок с фильтра необходимо удалять до 5 раз, а общий расход промывной воды (в том числе, промывного раствора) может превышать 450 л на 1 кг гидроксида алюминия.
Задачей изобретения является снижение удельного расхода промывной жидкости и сокращение времени вспомогательных операций на стадии фильтрования продукта при производстве активного гидроксида алюминия, что позволит повысить производительность процесса получения малощелочного активного гидроксида алюминия и приблизительно на четверть уменьшить расход воды.
Технический результат достигается тем, что в способе получения активного гидроксида алюминия, включающем осаждение его из щелочного алюминатного раствора, фильтрование и промывку на фильтре от щелочи методом вытеснения водой или промывным раствором, чередующуюся с продувкой осадка воздухом или паром, перед промывкой в воду или промывной раствор вводят уже промытый высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия, концентрацию которого поддерживают на уровне 50-150 г/л по твердому веществу.
Сущность изобретения заключается в следующем.
На глиноземных заводах снижение концентрации щелочи в продукционном гидроксиде алюминия до уровня 0,2-0,45% по Na 2O осуществляется по достаточно простой аппаратурно-технологической схеме. Для сравнительно крупного материала со средним размером агрегированных частиц 70-100 мкм, идущего на получение металлургического глинозема, обычно применяется 2-кратная фильтрационно-репульпационная противоточная промывка водой с использованием вакуумных (барабанных, дисковых или тарельчатых) фильтров, экипированных фильтротканью. Расход промывной воды при этом составляет около 1 м3 на тонну промытого продукта
Для высокодисперсного активного гидроксида алюминия в виде порошка из неагрегированных частиц со средним размером 0,8-4 мкм техническая задача значительно усложняется. Здесь фильтрование на вакуумных фильтрах не рационально, поскольку перепад давлений менее 1 кгс/см2 по обе стороны фильтрующей перегородки не достаточен для преодоления высокого гидравлического сопротивления даже тонкого слоя высокодисперсного материала.
С целью повышения производительности целесообразно применение фильтр-прессов, например, камерного типа с возможностью продувки осадка воздухом или паром. Но и на таких аппаратах реальное фильтрование очень тонких суспензий с содержанием твердого 200-600 г/л начинается только после намывания на пористую подложку (фильтроткань со сравнительно крупными ячейками) первых порций твердой фазы — фильтрующего слоя. По мере роста его толщины и уплотнения структуры быстро растет гидравлическое сопротивление фильтрованию, поэтому процесс прерывается, осадок продувается воздухом и/или паром с целью максимального вытеснения маточного раствора, а затем на фильтр подается промывная жидкость, которая уносит с собой остатки маточника. Набор этих операций составляет стандартную процедуру для большинства серийно выпускаемых фильтр-прессов.
Однако при получении активного высокодисперсного гидроксида алюминия на стадии продувки и обезвоживания осадка последний имеет свойство уменьшаться в объеме и растрескиваться на всю глубину слоя. При попадании промывной жидкости на растрескавшийся осадок она практически вся проходит через трещины шириной до 2 мм, а не просачивается через основную массу продукта, то есть промывка материала на фильтре после продувки становится невозможной. В связи с этим приходится удалять осадок с фильтра, репульпировать его в промывной жидкости и вновь фильтровать. Как следствие, время, затрачиваемое на вспомогательные операции по разборке и сборке фильтр-пресса, кратно превышает время собственно фильтрации, что значительно снижает производительность процесса получения активного гидроксида алюминия в целом. При этом метод репульпационной промывки требует большего удельного расхода промводы.
Если же в соответствии с заявляемым способом в промывную жидкость предварительно добавить уже промытый гидроксид алюминия, то такая промывная суспензия в первую очередь устремляется в трещины осадка на фильтре, заполняет их и быстро восстанавливает однородность слоя. Иными словами, дисперсная твердая фаза, добавленная, например, в промывную воду, «залечивает» трещины. Далее просачивание жидкой фазы сквозь слой происходит обычным порядком, равномерно по всей его поверхности. Низкое содержание твердого (50-150 г/л) в промывной суспензии не оказывает существенного влияния на эффективность последующего вытеснения маточного раствора. Дисперсные частицы после заполнения трещин равномерно откладываются на поверхности осадка, что несколько уменьшает его проницаемость. Однако такое малозаметное снижение производительности многократно перекрывается экономией времени на вспомогательных операциях. Так, полностью автоматизированный горизонтальный камерный фильтр-пресс с рабочей поверхностью 15 м2 выполняет технологический цикл по разделению суспензии с содержанием твердого 200-600 г/л по схеме фильтрование — продувка — промывка — продувка за 13 мин, то время как время, необходимое на раздвижение камер, сброс осадка и повторную герметизацию фильтра, составляет 14 мин. То есть время вспомогательных операций может превышать продолжительность активной работы аппарата.
Практика показывает, что, как и в производстве обычного металлургического глинозема, при получении активного гидроксида алюминия нельзя полностью отказаться от репульпационной промывки. Однако предлагаемый способ позволяет рационально комбинировать ее с более эффективной промывкой на фильтре, экономя при этом в итоге на промводе и продолжительности вспомогательных операций.
Использование для промывки растрескивающегося при продувке на фильтре осадка активного гидроксида алюминия промывной суспензии «залечивает» сквозные трещины в слое осадка и восстанавливает его способность к промывке на фильтре методом вытеснения, требующим меньшего удельного расхода промывной жидкости по сравнению с репульпационной промывкой.
Применение в промывной суспензии уже промытого гидроксида алюминия исключает введение в процесс дополнительного маточного раствора, то есть не может повысить щелочность фильтрующего слоя и собственно продукта. При этом промывная суспензия одинаково эффективна вне зависимости от того, является ли ее жидкая фаза водой или промывным раствором, например кислотным.
Как и в известных технических решениях, в предлагаемом способе используется прием восстановления оптимальных свойств намытого фильтрующего слоя, однако в отличие от аналогов здесь не осуществляют модификацию слоя посторонними реагентами и сорбентами и не регенерируют его проницаемость механически, но восстанавливают однородность осадка и одинаковое гидравлическое сопротивление по всей поверхности осадка на фильтре с целью обеспечения качественной промывки твердой дисперсной фазы, используя только оборотный целевой продукт.
Примеры осуществления способа
Суспензию осажденного гидроксида алюминия с масс-медианным (средним) размером частиц d50=1,22 мкм в маточном содовом растворе, содержащем 89,3 г/л Na2Oобщ, и концентрацией твердого 352 г/л разделяли и промывали суспензией уже промытого продукта в дистиллированной воде с температурой 60°С на лабораторном фильтр-прессе под давлением 5 кгс/см2 с промежуточной репульпацией. Противоточную промывку не осуществляли. Процесс отмывки от щелочи заканчивали, когда величина удельной электрической проводимости последней использованной промводы не превышала 200 мксим/см. Дальнейший анализ промытого продукта показал, что это обеспечивает содержание Na2O в сухом продукте на уровне 0,35-0,38%. Для вытеснения маточника и промводы из слоя осадка использовали продувку воздухом, подаваемым в фильтр также под давлением 5 кгс/см2.
Во всех опытах каждая продувка сопровождалась растрескиванием слоя обезвоженного осадка и резким увеличением расхода воздуха, который начинал проходить через трещины практически беспрепятственно. Тогда продувку прекращали и подавали на фильтр промывную суспензию. Для более полной отмывки от щелочи технологический цикл завершался репульпацией осадка в воде в течение 10 мин. Время вспомогательных операций по разборке и сборке лабораторного фильтр-пресса, так же как и для промышленного аппарата, составляло 14 мин. В опытах использовали промывную суспензию с содержанием твердого 50, 100 и 150 г/л.
Для сравнения был также проведен опыт по прототипу, где применялась только продувка осадка воздухом и многостадийная репульпация, а промывка растрескавшегося осадка чистой водой на фильтре не осуществлялась, поскольку это приводило только к бесполезному увеличению объема израсходованной промводы.
Полученные результаты представлены в таблице, из данных которой следует, что наилучшие показатели по предлагаемому способу достигнуты в опыте 2, где при концентрации твердого в промывной суспензии 100 г/л (в середине заявляемого интервала) после трех технологических циклов отмывка продукта от маточного раствора оказалась наиболее полной. Образовавшиеся при продувке трещины в слое осадка были целиком заполнены, а избыточная привнесенная твердая фаза не существенно увеличила толщину и гидравлическое сопротивление слоя. Об этом свидетельствует сравнительно малая продолжительность операции промывки на фильтре.
В опыте 1 (на левой границе заявляемого интервала) количества твердого в промывной суспензии едва хватило на «залечивание» трещин в осадке. Поэтому из-за неполной однородности слоя содержание щелочи в последней использованной промводе близко к предельно допустимому, хотя суммарное время промывки оказалось минимальным.
В опыте 3 (на правой границе заявляемого интервала) применяли наиболее концентрированную промывную суспензию. Относительный избыток твердой фазы в ней привел к утолщению слоя осадка и, как следствие, к заметному увеличению времени фильтрационной промывки. Однако продукционный гидроксид алюминия получился наиболее чистым.
В эксперименте по прототипу (опыт 4), где фильтрационная промывка растрескавшегося осадка была бы совершенно неэффективной, достичь требуемого качества продукта удалось только за 5 технологических циклов вместо трех. За счет увеличения доли вспомогательных операций по обслуживанию фильтра и меньшей эффективности чисто репульпационной промывки суммарная продолжительность процесса и удельный расход промводы оказались самыми большими, а сам способ-прототип — наиболее затратным.
Таким образом, в опытах 1-3 во всем заявляемом интервале содержания твердой фазы в промывной суспензии предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность процесса получения малощелочного активного гидроксида алюминия на 12-27% и уменьшить удельный расход промывной жидкости на 25%.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения активного гидроксида алюминия, включающий осаждение его из щелочного алюминатного раствора, фильтрование и промывку на фильтре от щелочи методом вытеснения водой или промывным раствором, чередующуюся с продувкой осадка воздухом или паром, отличающийся тем, что в воду и промывной раствор предварительно вводят промытый активный гидроксид алюминия, концентрацию которого поддерживают на уровне 50-150 г/л по твердому веществу.
www.freepatent.ru
Технические условия ТУ 1711-021-44912618-2008 «Гидроксид алюминия переосажденный».
- Номер заключения
- 62.РЦ.03.171.Т.001569.12.08
- Дата
- 29.12.2008
- Тип бланка заключения
- санитарно-эпидем. заключение на проекты, ТУ (терр.орг, 2005) [21]
- Типографский номер бланка
- 780842
- Проектная документация
- Технические условия ТУ 1711-021-44912618-2008 «Гидроксид алюминия переосажденный».
- СООТВЕТСТВУЕТ государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам:
СП 2.2.2.1327-03 «Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту», ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны», СанПиН 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населённых мест», СП 2.1.7.1386-03 «Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления», СанПиН 2.1.7.1322-03 «Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления», СанПиН 1.2.2353-08 «Канцерогенные факторы и основные требования к профилактике концерогенной опасности», СП 1.1.1058-01 «Организация и проведение производственного контроля за соблюдением санитарных правил и выполнением санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий», СП 1.1.2193-07 «Изменения и дополнения №1 к СП 1.1.1058-01».
Основание:
Санитарно-эпидемиологическое заключение №62.РЦ.03.171.П.001536.12.08 от 17.12.2008г. Экспертное заключение ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Рязанской области» №681/05-Т от 19.11.2008г. - Фирма-разработчик
- Заказчик и разработчик: ЗАО «Промышленные катализаторы». 390011, г. Рязань, район Южный Промузел, 17, стр.17.Российская Федерация
Все данные получены с сервера поиска по Реестрам Роспотребнадзора и санитарно-эпидемиологической службы России
e-ecolog.ru
способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия — патент РФ 2355638
Изобретение относится к получению высокодисперсного гидроксида алюминия, используемого в качестве антипирена и наполнителя. Высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия получают путем смешения щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов. В качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор плотностью 1100-1300 кг/м3, содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов. Нейтрализацию ведут до остаточного содержания Na2Оку в смешанном растворе 1-15 г/л. Изобретение позволяет использовать данный способ в производстве глинозема по методу спекания. 1 табл.
Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия байеритовой структуры, с целью применения в качестве эффективного наполнителя и антипирена (подавителя горения).
Известен способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия в форме псевдобемита (J. Chem. Technol. Biotechnol., vol. 31, (11), 1981, p.670-675), предусматривающий смешение раствора алюмината натрия с азотной или соляной кислотами. Недостатками способа являются применение дорогостоящих реагентов и невозможность применения получаемого продукта в качестве эффективного наполнителя и антипирена.
Другой известный способ, нацеленный в своей основе на получение гидроксихлоридов алюминия (патент РФ № 2139248, опубл. 10.10.1999), включает в качестве промежуточной стадии получение гидроксида алюминия путем смешения алюминатного раствора с бикарбонатным раствором в соотношении 1:7 с условием создания бикарбонатной среды в полученной пульпе не менее 2,0 г/л Na2Oбкб. Температура раствора при их смешении и полученной пульпы не должна превышать 30°С, рН среды в пульпе 11,2-11,8. В результате выделяется гидроалюмокарбонат натрия, который разлагается водой с температурой не более 30°С до рН среды 6-7, в результате чего образуется высокодисперсный аморфный гидроксид алюминия. Этот способ менее затратен по сравнению с предыдущим из-за дешевизны бикарбоната натрия, однако также не позволяет рассматривать данный продукт как антипирен из-за низкой температуры начала его дегидратации (малой термостабильности).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ получения гидратированного оксида алюминия (а.с. СССР № 1483843, опубл. 27.09.1999), включающий смешивание растворов алюмината натрия и соли алюминия путем одновременного их сливания, получение пульпы, ее разделение, промывку и сушку осадка, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества продукта за счет регулирования его фазового состава, смешивание раствора алюмината натрия и соли алюминия проводится до мольного отношения в смеси [ОН —]/[Al3+], равного 1,5-2,5, затем полученная суспензия, раствор алюмината натрия и вода одновременно сливаются при рН, равном 6,0-10,4, и 50-80°С, и полученная пульпа с осадком гидратированного оксида алюминия непрерывно отбирается и подвергается старению в течение 0,5-5 ч. Способ-прототип позволяет получать практически монофазный байерит, но не дает возможности добиться требуемой для антипиренов и наполнителей дисперсности продукта и также связан с применением дорогостоящих реагентов.
Для того чтобы гидроксид алюминия мог быть использован в качестве антипирена в полимерных композициях, например в негорючих пластикатах для кабельной изоляции, он должен иметь масс-медианный (усредненный) размер частиц в пределах d50=0,8-4,0 мкм при узком распределении частиц по размерам, т.е. высокую монодисперсность. При этом наполнитель должен обеспечивать определенные реологические свойства пластика, в частности низкую вязкость, что возможно только с применением осажденного, но не молотого Al(ОН)3. Кроме того, необходима достаточно высокая температура начала дегидратации антипирена. В этом смысле при равной дисперсности байерит предпочтительнее гиббсита.
Задачей изобретения является получение осажденного гидроксида алюминия байеритовой структуры, соответствующего по своему гранулометрическому составу, реологическим свойствам и термостабильности требованиям к высокоэффективным и экологически чистым антипиренам и наполнителям, в частности для применения в негорючих полимерных композициях, обладающего при этом низкой себестоимостью.
Технический результат достигается тем, что в способе получения высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия, включающем смешение щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов, в качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор плотностью 1100-1300 кг/м 3, содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов, а нейтрализацию ведут до остаточного содержания Na2 Oку в смешанном растворе 1-15 г/л.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В настоящее время спрос на рынке высококачественных экологически чистых антипиренов удовлетворяется, главным образом, за счет осажденного гидроксида алюминия гиббситовой структуры, технология получения которого адаптирована к производству глинозема по способу Байера. Получение байерита, отличающегося от гиббсита более высокой термостабильностью (что очень важно для антипиренов), по этой технологии не возможно. С другой стороны, гидроксид алюминия в форме байерита может быть получен на глиноземных заводах, работающих по технологии спекания. На этих предприятиях есть все исходные растворы для получения байерита по предлагаемому способу: алюминатный раствор, содовый или содо-поташный раствор, углекислый печной газ для корректировки содержания в них бикарбонатов, а в ряде случаев также готовый содо-бикарбонатный раствор. Главная проблема здесь состоит в получении высокодисперсного байеритового порошка необходимого гранулометрического состава (обычно в интервале размеров 0,8-4 мкм), пригодного для использования в качестве наполнителя и антипирена.
Авторами настоящего изобретения установлено, что к желаемому результату приводит присутствие в нейтрализующем растворе помимо бикарбонатов также и карбонатов, в основном солей натрия, в концентрациях, обеспечивающих плотность нейтрализующего раствора в пределах 1100-1300 кг/м3. Этот интервал соответствует реальным содовым, содо-поташным и содо-бикарбонатным растворам, циркулирующим в технологических схемах глиноземных заводов, работающих по методу спекания.
Плотность нейтрализующего раствора является ключевым параметром, обеспечивающим требуемую дисперсность продукта. Однако в заявляемом интервале плотности соотношение концентраций Na2Oкб и Na2Обкб может меняться в пределах растворимости компонентов в системе Na2СО3 — NaHCO 3 — Н2О. Однако из соображений максимальной производительности заявляемого способа целесообразно получать нейтрализующий раствор с максимальной для данных конкретных условий содержания бикарбонатов щелочных металлов.
При смешении такого комплексного нейтрализующего раствора с алюминатным раствором образуется гель, при старении которого (золь-гель переходе) происходит выделение монокристаллов байерита требуемой дисперсности.
Степень нейтрализации алюминатного раствора (конечное содержание щелочей в пересчете на Na2Oку ) существенно влияет на лиофильность (гидрофильность) получаемого геля. В рассматриваемой системе низкая щелочность нейтрализованной среды (менее 1 г/л по Na2Oку) дает практически не разлагающийся гель — лиогель. Напротив, чрезмерно высокая (более 15 г/л по Na2Оку) щелочность приводит к быстрому распадению геля, но с выделением крупнокристаллической фазы со средним размером частиц более 5 мкм. Кроме того, это влечет за собой непроизводительное расходование объема нейтрализующего раствора, т.е. к увеличению себестоимости продукции и снижению производительности оборудования. Во всех случаях заявляемый интервал конечного содержания Na2Oку в нейтрализованном (смешанном) растворе соответствует рН>12, то есть лежит в более щелочной области, чем в прототипе и любом из аналогов.
Примеры осуществления способа
Опыты проводили с использованием алюминатного раствора одного из глиноземных заводов, работающих по технологии спекания с последующей гидрохимической переработкой спека, следующего состава, г/л: Al2O 3 78,3; Na2Oку 80,0; Na2 Oкб 8,6. Для нейтрализации использовали содо-бикарбонатные растворы плотностью 1100-1300 кг/м3 с различным соотношением массовых долей Na2Oкб и Na2O бкб; приготовленные на основе производственных растворов карбонатных методом газации печным газом, содержащим CO2 . Алюминатный и нейтрализующий растворы брали в объемном соотношении, обеспечивающем заданное конечное содержание Na2O кб, нагревали до 55°С и смешивали в ректоре с мешалкой в течение 1-2 мин, а затем прекращали перемешивание. Образовавшийся гель выдерживали до полного его разложения и выделения твердой фазы Al(ОН)3. Осадок подвергали гранулометрическому (по методу лазерной дифракции) и рентгенофазовому анализу. Результаты опытов представлены в таблице.
Во всем диапазоне заявляемых плотностей нейтрализующего раствора (опыты 1-5) были получены байеритовые порошки, полностью соответствующие установленным требованиям, однако по дисперсному составу (монодисперсности) наилучшим следует признать результат опыта 3. Об этом свидетельствуют минимальные отличия в размерах на краях спектра распределения частиц по размерам (d10 и d90) от своего масс-медианного значения d50, которое, в свою очередь, означает, что 50% (по массе) частиц имеют размер не более 1,46 мкм. Причем большинство частиц близко к d50, а массовые доли экстремально крупных и мелких частиц не велики.
При оптимальной плотности нейтрализующего раствора ( 1200 кг/см3) степень нейтрализации алюминатного раствора также имеет значение. При содержании Na2O кб в смешанном растворе после нейтрализации 1 г/л (на левой границе заявляемого интервала, опыт 6) получился мелкий, но сравнительно полидисперсный продукт, и существенно увеличилось время разложения геля. При 15 г/л (на правой границе заявляемого интервала, опыт 7) байеритовый порошок оказался близок к предельно допустимому значению d50=4 мкм. Кроме того, из-за малой глубины нейтрализации в осадок выделилось только около 80% введенного в процесс алюмината. Таким образом, помимо качества продукта с отклонением щелочности геля от оптимума несколько снижается также производительность способа.
| Таблица | |||||||
| Условия и результаты опытов по осаждению высокодисперсного байерита | |||||||
| № опыта | Плотность содо-бикарбонатного раствора, кг/м | Содержание Na2Oку в смешанном растворе после нейтрализации, г/л | Время полного выделения Al(ОН)3 из смешанного раствора, мин | Дисперсный состав частиц Al(ОН)3, мкм | Форма Al(ОН)3 | ||
| d10 | d 50 | d90 | |||||
| Примеры по заявляемому способу | |||||||
| 1 | 1,100 | 7,9 | 15 | 0,82 | 1,96 | 3,21 | Байерит |
| 2 | 1,142 | 8,1 | 20 | 0,51 | 1,50 | 2,78 | -//- |
| 3 | 1,197 | 7,5 | 35 | 0,74 | 1,46 | 2,63 | -//- |
| 4 | 1,256 | 7,8 | 50 | 0,41 | 1,37 | 2,52 | -//- |
| 5 | 1,300 | 7,6 | 90 | 0,25 | 1,26 | 2,31 | -//- |
| 6 | 1,197 | 1,0 | 260 | 0,26 | 0,90 | 2,13 | -//- |
| 7 | 1,197 | 15,0 | 10 | 1.76 | 3,43 | 4,88 | -//- |
| Примеры на запредельные значения | |||||||
| 8 | 1,053 | 7,6 | 10 | 0,91 | 4,31 | 6,34 | Байерит |
| 9 | 1,334 | 8,0 | Al(ОН)3 не выделился | — | — | — | — |
| 10 | 1,197 | 0,2 | 380 | 0,22 | 0,82 | 3,21 | Байерит + бемит |
| 11 | 1,197 | 17,2 | 15 | 2,30 | 5,26 | 9,32 | Байерит + гиббсит |
В опытах, проведенных за пределами заявляемых интервалов технологических параметров способа, при слишком низкой плотности нейтрализующего раствора (опыт 8) осадок получился чрезмерно крупным. С другой стороны, при слишком высокой плотности (опыт 9) образовался стойкий лиогель, из которого выделить твердую фазу не удалось даже через 2 суток. Нарушение режима заявляемой степени нейтрализации приводит к образованию не только байерита, но также бемита или гиббсита (опыты 10 и 11 соответственно), что не желательно.
Таким образом, только по предлагаемому способу в заявляемых интервалах удается получить высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия байеритовой структуры, пригодный к использованию в качестве эффективного наполнителя и антипирена для различных целей, в том числе при производстве наиболее ответственного вида продукции — негорючего поливинилхлоридного пластиката для кабельной изоляции, что подтверждено специальными тестами. Максимальная адаптация заявляемого способа к технологии различных глиноземных заводов, работающих по технологии спекания, исключает использование посторонних реагентов и образование каких-либо дополнительных отходов, а также дает возможность радикально снизить себестоимость продукции. По предварительной оценке себестоимость байеритового антипирена в 2-2,5 раза ниже, чем аналогичного продукта традиционной гиббситовой полиморфной модификации.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия, включающий смешение щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов, отличающийся тем, что в качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор плотностью 1100-1300 кг/м3 , содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов, а нейтрализацию ведут до остаточного содержания Na2Oку в смешанном растворе 1-15 г/л.
www.freepatent.ru
Осаждение — гидроксид — алюминий
Осаждение — гидроксид — алюминий
Cтраница 1
Осаждение гидроксида алюминия в настоящее время применяется для отделения его от других элементов. При этом удается отделить алюминий от никеля и марганца, щелочных и щелочноземельных элементов. [1]
Почему для осаждения гидроксида алюминия используют не щелочь, а раствор аммиака. [2]
Полученную пульпу направляют в сгустители для осаждения гидроксида алюминия, который затем промывают декантацией и отфильтровывают на вакуум-фильтрах. Фильтрат в дальнейшем направляют на упаривание и выщелачивание новых порций боксита. Таким образом осуществляют циркуляцию раствора едкого натра, содержащего значительное количество алюмината. Для получения оксида алюминия гидроксид подвергают прокаливанию ( кальцинации) при 1200 С, которое проводят во вращающихся печах. Топливом служит жидкое горючее или природный газ. [3]
Одной из классических гравиметрических методик является осаждение гидроксидов алюминия, хрома или железа при добавлении водного раствора аммиака к растворам, содержащим один из этих элементов. В результате реакции образуется, однако, объемистый и студенистый осадок, чем объясняются многочисленные трудности при фильтровании и промывании, а также возможность соосаждения других катионов и анионов. [4]
Приготовление катализатора включает следующие этапы: осаждение гидроксида алюминия из водного раствора алюмината и его синерезис; сушку и формование таблеток А1гОз; введение фтора с последующими сушкой и прокаливанием; пропитку носителя водным раствором соединения платины и последующую термообработку в атмосфере воздуха и водорода. [5]
Так, буферные смеси Nh5OH Nh5C1 используют для осаждения гидроксида алюминия, который при действии только одного раствора аммиака частично растворяется в избытке аммиака. Эту же буферную смесь применяют, если необходимо удержать гидро-ксид магния в растворе ( с. Ацетатный ( СНзСООН-ь Ch4COONa) и формиатный ( HCOOH HCOONa) буферы используют при осаждении ионов цинка сероводородом. Многие цветные реакции с органическими реактивами можно успешно применять только при определенном значении рН раствора. [6]
Допускается вводить неосветленные растворы перед осветлительными фильтрами станций обработки воды, добавляя в воду фторсодержащие реагенты только после полного завершения коагуляции и осаждения гидроксида алюминия. [7]
Кроме того, в нескольких исследованиях, в которых данные о растворимости были получены для интервала рН, не совпадающего с интервалом рН осаждения гидроксида алюминия, рассчитанное произведение растворимости среднего фосфата было значительно больше. [9]
Оксид алюминия с высокой пористостью ( 2 — 4 см3 / г) и удельной поверхностью ( 200 — 500 м2 / г) может быть получен, если осаждение гидроксида алюминия проводить при температуре 50 С из раствора алюмината натрия галогеногидринами, например этилен — и пропиленхлоргидрином или моно — и дихлор-гидринглицеринами. [10]
К раствору соли алюминия приливают раствор гидроксида натрия. Наблюдают осаждение гидроксида алюминия. Осадок растворяют в избытке раствора щело чи. Затем избыток щелочи нейтрализуют, для этого в пробирку приливают немного раствора МШС. Алюминат натрия почти полностью гидро-лизуется и гидррксид алюминия снова выпадает в осадок. Объясняют, какое действие оказывает раствор Nh5C1 и почему в конце опыта необходимо нагревать пробирку. [11]
К раствору соли алюминия приливают раствор гидроксида натрия. Наблюдают осаждение гидроксида алюминия. Осадок растворяют в избытке раствора щелочи. Затем избыток щелочи нейтрализуют, для этого в пробирку приливают немного раствора Nh5C1 и нагревают ее. Алюминат натрия почти полностью гидро-лизуется и гидроксид алюминия снова выпадает в осадок. Объясняют, какое действие оказывает раствор NH tCl и почему в конце опыта необходимо нагревать пробирку. [12]
В большинстве случаев эффективность разделения при использовании описанного метода осаждения также значительно выше. Так, при обычном осаждении гидроксида алюминия аммиаком необходимо поддерживать значение рН в очень узком интервале, иначе в силу амфотерности гидроксида алюминия осаждение пройдет не количественно. [13]
Для создания и поддержания величины рН к исследуемому раствору добавляют ту или иную буферную смесь. Так, аммиачная буферная система используется для осаждения гидроксида алюминия, который при применении чистого раствора аммиака частично растворяется в его избытке. [14]
При обработке технической воды и технологических суспензий алюминиевыми коагулянтами этот интервал может быть значительно расширен. Эти данные хорошо согласуются со значениями рН осаждения гидроксида алюминия. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru