Электрохимический способ получения оксида алюминия
Авторы патента:
Косинцев В.И.
Коробочкин В.В.
Ковалевский Е.П.
Быстрицкий Л.Д.
C01F7/42 — получение оксида или гидроксида алюминия из металлического алюминия, например окислением
Изобретение предназначено для получения оксида алюминия. Электрохимическое окисление металлического алюминия в водном растворе хлорида аммония (NH4Cl) с концентрацией 5-25 мас.% осуществляют с помощью переменного синусоидального тока промышленной частоты (50 Гц) при плотности тока 0,1-2,0 А/см2, в интервале температур 50-90oC. Полученный таким образом гидрогель отмывают и подвергают термообработке. Полученный по предлагаемому способу оксид алюминия обладает высокой удельной поверхностью для прокаленных при различных температурах образцов. 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения оксида алюминия, который может быть использован в качестве осушителя газов и жидкостей, адсорбента, носителя катализаторов.
Известен способ получения активного оксида алюминия: металлический алюминий депассивируют в азотнокислом растворе, содержащем 0,5-1 г/л ртути. Затем проводят его анодное растворение в растворе азотной кислоты с использованием гальванической пары алюминий — графит. Удаление осадка гидроксида алюминия и введение раствора азотной кислоты ведут периодически. Полученный гидроксид сушат и прокаливают. Недостатками данного способа являются: низкая удельная поверхность получаемого продукта; низкий выход продукта; применение в качестве реагентов ртути и азотной кислоты. [А.с. 1355120, 04.11.83. SU].
Наиболее близкий по технической сущности — электрохимический способ получения окиси алюминия, включающий анодное растворение алюминия в электролите, отделение гидроокиси алюминия и прокаливание. Анодное растворение металлического алюминия осуществляют в водном 0,2 — 0,3 М растворе хлористого натрия или хлористого алюминия с добавлением 0,1-1 вес. % гексаметилентетрамина, при плотности тока 10-15 А/дм2, температуре 60-80oC. При данных параметрах проведения процесса выход гидроокиси алюминия в пересчете на окись алюминия составляет 4-6 г/ч. Для избежания пассивации электродов периодически переключают полюса. Полученный по известному способу оксид алюминия имеет низкую удельную поверхность. Выход продукта в пересчете на окись алюминия очень низкий. Из-за необходимости периодически переключать полярность способ отличается известной трудоемкостью. [А.с. 621644, 19.10.76, SU].
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества продукта за счет увеличения удельной поверхности; увеличение выхода оксида алюминия и упрощение технологии.
Достигается это тем, что электрохимическое окисление металлического алюминия в водном растворе хлорида аммония (NH4Cl) с концентрацией 5-25 мас.% осуществляют с помощью переменного синусоидального тока промышленной частоты (50 Гц) при плотности тока 0,1-2,0 А/см2, в интервале температур 50-90oC. Полученный таким образом гидрогель отмывают и подвергают термообработке.
Интервал плотностей тока 0,1-2,0 А/см2 обуславливается тем, что при плотности тока ниже 0,1 А/см2 скорость процесса низкая и выход продукта также низок; при плотности тока выше 2,0 А/см2 происходит интенсивный разогрев электролита и его выкипание, то есть требуется дополнительное охлаждение ячейки.
Температурный интервал 50-90oC необходим для проведения электрохимического окисления алюминия и получения мелкодисперсной окиси алюминия. При температуре ниже 50oC скорость процесса невелика, следовательно, низок выход продукта. При температуре выше 90oC происходит закипание электролита, интенсивное испарение его и уменьшается выход продукта.
В интервале концентрации NH4Cl 5-25 мас.% наблюдается экстремальная зависимость скорости процесса от содержания хлорида аммония в электролите: ниже 5%-ой концентрации и выше 25%-ой скорость образования продукта мала и его выход не имеет промышленного значения.
Пример 1. В электролизер заливают электролит — водный раствор хлорида аммония с концентрацией 5 мас.%. Туда же помещают алюминиевые электроды на глубину, соответствующую плотности тока 0,1 А/см2. Через ячейку пропускают переменный синусоидальный ток промышленной частоты (50 Гц). Ячейку термостатируют при температуре 50oC. По окончании процесса полученный гель отмывают и подвергают термообработке в течение 3-х часов при температуре 800oC. Удельная поверхность полученного оксида алюминия составляет 239 м2/г. Выход гидроокиси алюминия в пересчете на окись алюминия составляет 2,15 кг/м2ч.
Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1 при следующих параметрах: концентрация электролита — 10 мас.%, плотность тока — 1 А/см2, температура в ячейке — 70oC. Температура термообработки — 600oC, удельная поверхность составляет — 260 м2/г. Выход продукта составляет 3,9 кг/м2ч.
Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1 при следующих параметрах: концентрация электролита — 25 мас.%, плотность тока — 2 А/см2, температура в ячейке — 90oC. Термообработка при 1000oC, удельная поверхность составляет — 135 м2/г. Выход продукта составляет — 1,9 кг/м2ч.
Полученный по предлагаемому способу оксид алюминия обладает высокой удельной поверхностью для прокаленных при различных температурах образцов. Достигается это проведением электросинтеза в условиях, максимально удаленных от состояния равновесия. Достичь таких условий позволяет применение переменного синусоидального тока промышленной частоты. Характеристики оксида алюминия, полученного данным способом, приведены в таблице.
Формула изобретения
Электрохимический способ получения оксида алюминия, включающий окисление алюминия в водном растворе хлорида аммония с получением гидроксида алюминия, отделением его и термообработкой, отличающийся тем, что окисление осуществляют в растворе хлорида аммония с концентрацией 5 — 25 мас. %, при плотности переменного синусоидального тока промышленной частоты 0,1 — 2 А/см2 и температуре 50 — 90oC.
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Способ получения гидрозоля оксида алюминия // 2115624
Изобретение относится к получению гидрозоля оксида алюминия, который используют в качестве носителей катализаторов, коагулянта при очистке воды, связующего при изготовлении оболочковых форм для точного литья из жаропрочных сталей и др
Способ получения гидроксида алюминия // 2114785
Способ получения гидроксида алюминия // 2078434
Способ получения порошка оксида алюминия // 2078045
Изобретение относится к порошковой технологии, а именно к получению порошковых оксидных материалов, и может найти применение для изготовления керамики и металлокерамики, адсорбентов и носителей катализаторов
Способ получения порошка оксида металла // 2040470
Способ получения -оксида алюминия // 2038304
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве гидроксида алюминия для катализаторов и носителей
Способ получения ультрадисперсного порошка оксида металла // 1822397
Способ получения гидроксида алюминия псевдобемитной структуры // 1490873
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве гидроксида алюминия из металлического алюминия
Установка для получения порошков // 1445111
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к установкам для производства гидроксида алюминия
Способ получения активного оксида алюминия // 1355120
Изобретение относится к способу получения активного оксида алюминия
Способ получения аэрогеля оксида алюминия // 2150429
Способ получения корунда // 2176985
Изобретение относится к производству абразивных тугоплавких материалов, в частности к получению порошка -оксида алюминия (корунда)
Способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода // 2223221
Изобретение относится к способу и устройству для получения гидроксидов или оксидов алюминия, а именно к способам получения оксидов или гидроксидов алюминия из металлического алюминия окислением
Способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода и устройство для его осуществления // 2278077
Изобретение относится к производству водорода, гидроксидов или оксидов алюминия из металлического алюминия
Способ получения нановолокон оксидно-гидроксидных фаз алюминия // 2328447
Изобретение относится к получению волокон оксидно-гидроксидных фаз со структурой бемита и может быть использовано для получения адсорбентов для тонкой очистки питьевой воды, а также промышленных и сточных вод
Установка для получения гидроокиси алюминия и водорода // 2350563
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к установке для получения гидроокиси алюминия и водорода
Способ получения нанодисперсного порошка оксида алюминия // 2353584
Изобретение относится к плазменной технологии получения нанодисперсных порошков
Способ получения катализатора для синтеза меламина из карбамида // 2361669
Изобретение относится к технологии приготовления катализатора на основе оксида алюминия для синтеза меламина из карбамида
Способ получения бемита и водорода // 2363659
Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано при получении водорода и кристаллического гидроксида алюминия в виде бемита, который может быть использован в различных областях промышленности
Способ получения оксида алюминия, пригодного для производства монокристаллов корунда // 2366608
Изобретение относится к области химии и может быть использовано в технологии получения оксида алюминия, который может быть использован в производстве искусственных кристаллов корунда
Получение высокочистого изопропилата алюминия
Авторы:
Гринберг Е. Е. / Левин Ю.И. / Стрельникова И.Е. / Амелина А.Е.
Год:
2014
Издательство:
Журнал прикладной химии
Язык:
Русский
Дата публикации:
ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОЧИСТОГО ИЗОПРОПИЛАТА АЛЮМИНИЯ
Е.Е.Гринберг1, Ю.И. Левин1, И.Е. Стрельникова2, А.Е. Амелина1
1 Научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ, Москва
2 Университет ИТМО
E-mail: [email protected], [email protected]
Анализируются возможности глубокой очистки низших алкоголятов алюминия, используемого для синтеза оксида алюминия методами золь-гель и пиролитической технологии.
Алкоголяты алюминия общей формулы Al(OR)з используют в качестве исходных материалов при получении оксидных слоев в технологии микроэлектронных компонентов золь-гель [1, 2] и пиролитическими [3] методами. Известен ряд способов получения оксида алюминия: сжигание трех хлористого алюминия в кислороде [4], гидролиз треххлористого алюминия [5], взаимодействие металлического алюминия с водой [6], гидролиз алкоголятов. Применение хлорида алюминия не позволяет получать оксид алюминия с низким (менее 0.01 мас%) содержанием примеси хлора. Пpи растворении алюминия в воде чистота получаемого продукта целиком зависит от содержания примесей в металле. Метод, основанный на использовании алкоголятов и золь-гель технологии, на наш взгляд, является наиболее перспективным, поскольку не связан с использованием коррозионно-активных веществ, высоких температур и давлений.
Большое значение при использовании этих алкоголятов имеет чистота и сходных продуктов, из которых они получены, поскольку уровень содержания примесей, лимитирующих качество получаемых изделий, в значительной мере за висит от содержания микропримесей металлов в исходном сырье. В особенности это влияние сказывается на свойствах полупроводниковых устройств, где наличие электро-физически активных примесных элементов существенно влияет на параметры интегральных схем. Оксид алюминия высокой чистоты является сырьем для получения лейкосапфира, а также других оптических сред, степень поглощения света в которых в существенной степени зависит от содержания «красящих» примесей металлов, таких как железо, хром, никель, ванадий и др. Поэтому получение высокочистых алкоголятов является необходимой стадией в технологии высокочистого оксида алюминия.
Полный текст статьи представлен в журнале «Журнал прикладной химии». 2014. Т. 87. № 5. С. 576-580.
Оксид алюминия — свойства, формула, использование, производство и часто задаваемые вопросы
Пришло время более подробно изучить одно из неорганических соединений, такое как оксид алюминия. Он также известен как оксид алюминия и обычно имеет кристаллическую порошкообразную форму. Он нерастворим в воде, а химические и физические свойства зависят от метода приготовления. Кристаллические модификации основаны на различных способах получения. Какие бы сорта ни образовались, применяются очень высокие температуры, чтобы они стали химически инертными.
Chemical and Physical Properties | |
Property | Value |
Density | 3.95g/cm³ |
Hardness | Прочность на сжатие00032,000 – 4,000 MPa |
Melting Point | 2,072°C (3,762°F, 2,345°K) |
Boiling Point | 2,977°C (5,391° F, 3,250°K) |
Electrical Resistivity | 1012 – 1013 Ωm |
Thermal Conductivity | 20 -30 W/mK |
Молекулярная масса | 101,96 г/моль |
Внешний вид | Сплошной |
Что такое формала алюма -кислота?
Химическая формула оксида алюминия: Al2O3. Будучи амфотерным, он используется в различных промышленных, химических и коммерческих целях. Кроме того, он считается косвенной добавкой и, таким образом, используется в пищевых веществах, которые дополнительно одобрены FDA.
Использование оксида алюминия
Большинство людей, когда они слышат об алюминии, думают о фольге, которой накрывают приготовленные блюда. По химическому соединению — оксид алюминия — не знаком с предыдущим понятием. Это химическое соединение, такое же ионное по своей природе. В структуре есть металл (алюминий) и неметалл (кислород). Поскольку между металлами и неметаллами возникли ионные соединения, это связано с обменом электронами между обоими атомами. Атом металла всегда продвигает электроны, а неметаллическая форма обеспечивает ионную связь.
Когда речь идет об алюминии, он образует ион с зарядом +3 и, таким образом, образует ион с атомом кислорода, который всегда заканчивается образованием иона с зарядом -2. Теперь общий заряд соединения должен заканчиваться нулем, будучи нейтральным, и, таким образом, требует двух атомов алюминия и трех атомов кислорода. Это уравновешивает заряд и делает соединение нейтральным. Следовательно, химическая формула оксида алюминия – Al2O3.
Как производится оксид алюминия?
Оксид алюминия получают с помощью процесса Байера. Это процесс, при котором боксит очищается с образованием глинозема. Процесс начинается с сушки и промывки измельченного боксита, содержащего 30-55% Al₂O₃. Измельченный боксит превращается в суспензию путем растворения в едком натре. Применяется температура нагрева, которая колеблется от 230 до 520 градусов по Фаренгейту (110-270 градусов по Цельсию). Образуя смесь, она содержит остаток, называемый примесями красного шлама. Эти примеси затем взбалтывают, чтобы получить раствор оксида алюминия. Этот раствор химически известен как гидроксид алюминия, который затем переносится в отстойник. Этот резервуар помогает в процессе охлаждения и посева. Процесс осаждения позволяет семенам стимулировать и формирует твердый и кристаллизованный гидроксид алюминия. Гидроксид алюминия, осевший на дно бака, затем удаляют. Едкий натр, который остается в смеси, тщательно промывается через несколько процессов фильтрации. Заключительный этап включает нагревание смеси для полного удаления воды. Затем он проходит через процесс охлаждения с образованием тонкого белого порошка в виде оксида алюминия.
Ведущие мировые производители оксида алюминия
Металлический алюминий имеет множество современных применений. Оксид алюминия представляет собой амфотерный оксид алюминия, химическая формула которого Al 2 O 3 . Соединение также носит название алоксита или глинозема в материаловедении, горнодобывающей промышленности и керамических сообществах. Процесс Байера применяется при производстве оксида алюминия из бокситов и обычно используется при производстве металлического алюминия. Высокая температура плавления соединения делает его особенно полезным в качестве абразива.
Ведущие мировые производители оксида алюминия
Австралия
Австралия производит 18 312 000 тонн алюминия в год. На эту продукцию приходится более 18% мировых поставок. Бокситы в стране добываются открытым способом на хребте Дарлинг в Западной Австралии, Гоув на Северной территории и Вейпа в Квинсленде. Новые операции были также организованы в Центральной Тасмании и районе Кейп-Йорк в Квинсленде. После добычи боксит направляется на шесть глиноземных заводов Австралии, а именно Wagerup, Yarwun, Kwinana, Worsley, QAL и Pinjarra для процесса Bayer. В глиноземной промышленности Австралии доминируют компании Alcoa, South42 и Rio Tinto. Австралия может удовлетворить местный спрос на продукт, а также экспортировать его в другие страны.Китай
Китай производит 13 312 000 тонн оксида алюминия в год. Месторождения бокситов Китая в основном сосредоточены в Шаньси, Юньнани, Шаньдун Хэнань, Гуанси и Гуйчжоу. Китай занимает первое место среди стран-импортеров бокситов и покупает их в таких странах, как Малайзия, Австралия, Гвинея, Бразилия, Гана, Турция, Индия и Вьетнам. Как местные, так и привозные бокситы питают глиноземные заводы страны. Одна из компаний под названием Hongqiao Group Limited и Winning Investment Company Limited открыла в Индонезии крупный плавильный завод по производству оксида алюминия.
Бразилия
Бразилия производит 6 720 200 тонн оксида алюминия в год.
США
США ежегодно производят 5 012 000 тонн оксида алюминия.
Воздействие производства оксида алюминия на окружающую среду
Производство оксида алюминия зависит от поставок бокситов. С другой стороны, добыча бокситов способствует загрязнению воздуха бокситовой пылью и остатками. Остатки и пыль способствуют загрязнению водоемов.