PL165335B1

PL165335B1 - Method for obtaining low-sodium alumina

Info

Publication number: PL165335B1
Application number: PL29116391A
Authority: PL
Inventors: Maurycy Pyzalski; Mariusz Wojcik; Jan Adamczyk
Original assignee: Centrala Importowo Eksportowa
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1994-12-30
Also published as: PL291163A1

Abstract

Sposób otrzymywania niskosodowego tlenku glinu przez uszlachetnienie tlenku i/lub wodorotlenku glinu na drodze wysokotemperaturowej obróbki termicznej, znamienny tym, że tlenek glinu pochodzenia hydrargilitowego lub wodorotlenek glinu w odmianie hydrargilitu nasyca się wodnymi roztworami fluorku amonu i związków boru, korzystnie kwasu ortoborowego w obecności środków powierzchniowo czynnych dodawanych w ilości od 0,01 do 0,1% wagowych, przy czym wilgotność materiału przed suszeniem nie przekracza 15% wagowych, a powierzchnia materiału nasączanego zostaje równomiernie pokryta dodatkami mineralizującymA method for obtaining low-sodium alumina by refining aluminum oxide and/or hydroxide by high-temperature thermal treatment, characterized in that aluminum oxide of hydrargillite origin or aluminum hydroxide in the hydrargillite variety is saturated with aqueous solutions of ammonium fluoride and boron compounds, preferably orthoboric acid in the presence of surfactants added in an amount of 0.01 to 0.1% by weight, wherein the moisture content of the material before drying does not exceed 15% by weight, and the surface of the impregnated material is uniformly covered with mineralizing additives.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania niskosodowego tlenku glinu zawierającego Na2<0 + K 2O mniej aniżeli 0,15% wagowych, a-AfeOa powyżej 90% i ciężarze właściwym powyżej 3,95 g/cm³, znajdującego szerokie zastosowanie w produkcji różnego rodzaju izolatorów, świec zapłonowych w ceramice elektrotechnicznej, specjalnej, itp.The subject of the invention is a method of obtaining low-sodium alumina containing Na2 <0 + K 2O less than 0.15% by weight, a-AfeOa above 90% and a specific weight above 3.95 g / cm ³ , widely used in the production of various types of insulators, spark plugs in electrotechnical ceramics, special ceramics, etc.

Tlenek glinu w odmianie α i o niskim stopniu zanieczyszczeń alkaliami i innymi domieszkami, charakteryzuje się wysoką temperaturą topnienia, trwałością i odpornością chemiczną, dużą wytrzymałością mechaniczną i wysokim modułem elastyczności. Odmiana a-AfeO3 powinna charakteryzować się także ciężarem właściwym wyższym od 3,95 g/cm3, odpowiednio drobnym uziarnieniem, wymaganym pokrojem i kształtem kryształów oraz małym skurczem w czasie spiekania.Alumina in the α form and with a low degree of contamination with alkalis and other additives, is characterized by a high melting point, durability and chemical resistance, high mechanical strength and a high modulus of elasticity. The a-AfeO3 variety should also have a specific gravity higher than 3.95 g / cm3, suitably fine graining, required crystal habit and shape, and low shrinkage during sintering.

Szeroki wachlarz zastosowań a-AhO3 o wysokim stopniu czystości wiąże się z wieloma zaletami cechującymi produkowane z niego wyroby. Wyroby te wykazują małą rozszerzalność cieplną, dużą oporność elektryczną w wysokich temperaturach oraz niewielkie straty dielektryczne przy wysokich częstotliwościach.A wide range of applications of a-AhO3 with a high degree of purity is associated with many advantages that characterize the products made of it. These products show low thermal expansion, high electrical resistance at high temperatures and low dielectric losses at high frequencies.

Znane dotychczas sposoby otrzymywania tego rodzaju tlenku glinu polegają na spalaniu niektórych związków glinu lub też utlenianiu drogiego, oczyszczonego na drodze kilkustopniowej rafinacji metalicznego glinu. Inny sposób opiera się na hydrolizie tych związków wodą lub parą wodną. Odmianę a-AkO3 można otrzymywać także na drodze termicznego rozkładu soli glinowych jakimi są chlorki, fluorki, azotany, siarczany lub też siarczany amonowo-glinowe. Sposoby powyższe wymagają jednak stosowania specjalnych i drogich, odpornych na chemiczną agresję urządzeń jak również wiążą się z problemami utylizacji szkodliwych odpadów. Innym znanym sposobem otrzymywania a-AhOs jest kalcynowanie w temperaturach wyższych od 1450°C technicznego tlenku glinu zawierającego dodatki związków molibdenu i boru. W procesie tym otrzymuje się grubokrystaliczny tlenek ze stosunkowo dużą zawartością alkalii, który stosować można do produkcji jedynie niektórych wyrobów ceramicznych.The hitherto known methods of obtaining this type of aluminum oxide consist in the combustion of certain aluminum compounds or the oxidation of expensive, purified by a multi-stage refining of aluminum metal. Another method is based on the hydrolysis of these compounds with water or steam. The a-AkO3 variant can also be obtained by thermal decomposition of aluminum salts, such as chlorides, fluorides, nitrates, sulphates or also ammonium-aluminum sulphates. The above methods, however, require the use of special and expensive devices resistant to chemical aggression, as well as are associated with problems of disposal of harmful waste. Another known method of obtaining a-AhOs is calcining at temperatures higher than 1450 ° C technical alumina containing additions of molybdenum and boron compounds. This process produces a coarse-crystalline oxide with a relatively high alkaline content, which can only be used in the production of some ceramics.

Sposób według wynalazku polega na tym, że techniczny tlenek glinu pochodzenia hydrargilitowego lub wodorotlenek glinu w formie hydrargilitu nasyca się wodnymi roztworami łatwo rozpuszczalnego fluorku amonu i związków boru, korzystnie kwasu ortoborowego. Tak wstępnie przygotowany materiał intensywnie suszy się w temperaturze do 250°C, a wysuszony poddaje się odpowiednio prowadzonej obróbce termicznej w temperaturze od 1350 do 1500°C.The process according to the invention consists in saturating the technical alumina of hydrargilitic origin or aluminum hydroxide in the form of hydrargilite with aqueous solutions of easily soluble ammonium fluoride and boron compounds, preferably orthoboric acid. The previously prepared material is intensively dried at a temperature of up to 250 ° C, and the dried material is subjected to an appropriate thermal treatment at a temperature of 1350 to 1500 ° C.

165 335165 335

Proces nasycania tlenków i wodorotlenków glinu wodnymi roztworami mineralizujących dodatków prowadzi się tak, by po wysuszeniu powierzchnie ziaren materiału pokryte były równomiernie odpowiednimi ilościami mineralizatorów. Korzystnie jest, jeśli ilość dodawanego wodnego roztworu mineralizatorów jest taka, ażeby wilgotność materiału nasyconego przed suszeniem nie przekraczała 15% wagowych przy jednoczesnym użyciu środka powierzchniowo czynnego, korzystnie trójetanoloaminy, lub glikolu etylenowego.The process of saturating aluminum oxides and hydroxides with aqueous solutions of mineralizing additives is carried out in such a way that, after drying, the surfaces of the material grains are evenly covered with appropriate amounts of mineralizers. Preferably, the amount of the added aqueous solution of mineralizers is such that the moisture content of the saturated material before drying does not exceed 15% by weight while simultaneously using a surfactant, preferably triethanolamine, or ethylene glycol.

Ilość dodawanego bezwodnego fluorku amonowego wynosić powinna od 0,3% do 1,5% wagowych, a ilość związków boru w przeliczeniu na trójtlenek dwuboru wynosi od 0,3% do 1,5% wagowych w zależności od biegu procesu obróbki termicznej jak też od poziomu zanieczyszczeń, głównie od zawartości sumy alkalii.The amount of anhydrous ammonium fluoride added should be from 0.3% to 1.5% by weight, and the amount of boron compounds, calculated as diboron trioxide, is from 0.3% to 1.5% by weight, depending on the course of the thermal treatment process as well as on impurity level, mainly from total alkaline content.

Proces odpowiednio prowadzonej obróbki termicznej w temperaturze 1350-1500°C umożliwia tworzenie się lotnych związków fluoro-borowych z alkaliami i innymi domieszkami, które następnie zostają odprowadzane na zewnątrz z gazami odlotowymi.The process of properly conducted thermal treatment at a temperature of 1350-1500 ° C enables the formation of volatile fluoroborate compounds with alkalis and other impurities, which are then discharged outside with the exhaust gases.

Proces według wynalazku prowadzi do otrzymania niskosodowego (poniżej 0,15% wagowych sumy Na2O + K 2O) w wysokim stopniu czystości tlenku glinu eliminując niedogodności i trudności technologiczne stosowanych dotychczas sposobów, umożliwia uzyskanie silnie rozdrobnionego materiału o założonych i powtarzalnych parametrach fizyko-chemicznych obniżając znacznie koszty jego wytwarzania w porównaniu z innymi sposobami.The process according to the invention leads to the production of low-sodium (less than 0.15% by weight of the sum of Na2O + K2O) with a high degree of purity of alumina, eliminating the inconveniences and technological difficulties of the methods used so far, it allows to obtain a finely divided material with assumed and reproducible physical and chemical parameters, significantly reducing the cost of its production compared to other methods.

Przykład I. Techniczny tlenek glinu pochodzenia hydrargilitowego charakteryzujący się następującym składem chemicznym (w % wagowych):Example I. Technical alumina of hydrargilite origin, with the following chemical composition (in% by weight):

str. praż. - 0,95%p. - 0.95%

Na₂O + K 2O - 0,53%Na ₂ O + K 2O - 0.53%

CaO - 0,04%CaO - 0.04%

SiO2 - 0,03%SiO2 - 0.03%

Fe₂O3 - 0,01%Fe ₂ O3 - 0.01%

AI2O3 - >99,30% nasycono wodnymi roztworami fluorku amonu i kwasu ortoborowego w obecności 0,075% wagowych środka powierzchniowo czynnego trójetanoloaminy tak, że po wysuszeniu w temperaturze 240°C zawierał on 0,45% wagowych bezwodnego NH 4F i 1,2% wagowych B2O 3. Tak spreparowany materiał poddano odpowiedniej obróbce termicznej w temperaturze 1450°C przez okres 1,5 godziny. W wyniku takiego procesu uszlachetniania uzyskano odmianę a-Al₂O3 o ciężarze właściwym wynoszącym 3,96 g/cm 3 o następującym składzie chemicznym (w % wagowych):Al2O3 -> 99.30% saturated with aqueous solutions of ammonium fluoride and orthoboric acid in the presence of 0.075% by weight of triethanolamine surfactant such that after drying at 240 ° C it contained 0.45% by weight of anhydrous NH 4F and 1.2% by weight B2O 3. The material thus prepared was subjected to an appropriate thermal treatment at the temperature of 1450 ° C for 1.5 hours. As a result of such a refining process, the a-Al ₂ O3 variety was obtained with a specific weight of 3.96 g / cm 3 with the following chemical composition (in% by weight):

str. praż. - 0,04-0%p. - 0.04-0%

NaaO + K2O - 0,080%NaaO + K2O - 0.080%

CaO - 0,023%CaO - 0.023%

SiO2 -0,014%SiO2 -0.014%

Fe2O3 - 0,007%Fe2O3 - 0.007%

Al2O3 - >99,800%Al2O3 -> 99.800%

Przykładu. Wodorotlenek glinu pochodzenia hydrargilitowego charakteryzujący się następującym składem chemicznym (w % wagowych):An example. Aluminum hydroxide of hydrargilite origin, with the following chemical composition (in% by weight):

str. praż.p.

NaaO + K2ONaaO + K2O

CaOCaO

S1O2S1O2

Fe2O3Fe2O3

Al2O3Al2O3

- 35,45%- 35.45%

- 0,28% - 0,06%- 0.28% - 0.06%

- 0,07%- 0.07%

- 0,03% ->63,12% nasycono wodnymi roztworami fluorku amonu i kwasu ortoborowego w obecności 0,05% wagowych glikolu etylenowego jako środka powierzchniowo czynnego tak, że po wysuszeniu w temperaturze 240°C zawierał on 0,08% wagowych bezwodnego NH4F i 0,7% wagowych B2O3. Tak spreparowany materiał poddano odpowiedniej obróbce termicznej w temperaturze 1350°C przez okres 1,5 godziny. W wyniku takiego procesu uszlachetniania uzyskano odmianę a-AhO3 o- 0.03% -> 63.12% saturated with aqueous solutions of ammonium fluoride and orthoboric acid in the presence of 0.05% by weight of ethylene glycol as surfactant such that after drying at 240 ° C it contained 0.08% by weight of anhydrous NH4F and 0.7 wt% B2O3. The material prepared in this way was subjected to an appropriate thermal treatment at the temperature of 1350 ° C for 1.5 hours. As a result of this refining process, the a-AhO3 o was obtained

165 335 ciężarze właściwym wynoszącym 3,97 g/cm³ o następującym składzie chemicznym165 335 specific gravity of 3.97 g / cm ^{3 of} the following chemical composition

(w % wagowych): str. praż. NaaO + K2O CaO SiO2 Fe 2O3 AI2O3 (in% by weight): p. NaaO + K2O CaO SiO2 Fe 2O3 Al2O3 - 0,036% - 0,050% - 0,020% - 0,020% - 0,010% - >99,860% - 0.036% - 0.050% - 0.020% - 0.020% - 0.010% -> 99.860%

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 10 000 złPrice: PLN 10,000

Claims

Patent claims

Method for obtaining low-sodium alumina by upgrading aluminum oxide and / or hydroxide by high-temperature thermal treatment, characterized in that alumina of hydrargilite origin or aluminum hydroxide in the hydrargilite form is saturated with aqueous solutions of ammonium fluoride and boron compounds, preferably orthoboric acid in the presence of surfactants added in an amount from 0.01 to 0.1% by weight, the moisture content of the material before drying does not exceed 15% by weight, and the surface of the soaked material is uniformly covered with mineralizing additives.

The method according to claim 1, characterized in that the aluminum oxide and / or hydroxide impregnated with mineralizing additives is initially subjected to intensive drying at a temperature of not more than 250 ° C, and then to a thermal treatment process at a temperature of 1350 to 1500 ° C.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the amount of anhydrous ammonium fluoride to be added is 0.3 to 1.5% by weight, and the amount of boron compounds, calculated as diboron trioxide, is 0.3 to 1.5% by weight. .