close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14773

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14773
(13) C1
(19)
C 01F 7/44
(2006.01)
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ
(21) Номер заявки: a 20091492
(22) 2009.10.21
(43) 2011.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(72) Авторы: Судник Лариса Владимировна; Жук Елена Владимировна
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) RU 2283812 C1, 2006.
EP 0348384 A2, 1989.
RU 2337791 C2, 2008.
RU 2148567 C1, 2000.
RU 2148017 C1, 2000.
RU 2135412 C1, 1999.
US 4364859, 1982.
BY 14773 C1 2011.08.30
(57)
Способ термообработки гидроксида алюминия, включающий сушку и диспергацию
гидроксида алюминия путем нагрева, отличающийся тем, что нагрев осуществляют микроволновым излучением при частоте 2,45 ГГц и мощности 800 Вт в течение 10-20 минут.
Изобретение относится к способам получения ультрадисперсных гидроксидов и оксидов алюминия путем переработки порошкообразных материалов, преимущественно
алюмосодержащих. Оксиды и гидроксиды алюминия используются в различных областях
промышленности как в виде порошка, так и в виде компонента, участвующего в создании
композиционного материала, позволяя получать ресурсо- и энергосберегающий эффект [1, 2].
Основным способом промышленного получения гидроксидов алюминия является
процесс Байера с последующей сушкой и прокаткой гидроксидов до их превращения в оксиды. Однако типовые способы не обеспечивают достижения гомогенной структуры, требуемой дисперсности, а также достаточной чистоты порошка [3].
Известен способ, при котором дисперсность порошка повышена при реакции алюминия с водными растворами, имеющими повышенную кислотность PH до 12,4. Недостатком
способа является загрязненность порошков продуктами, используемыми для повышения PH
растворов, а также низкая производительность процесса из-за малой скорости реакции [4].
Известны также способы получения гидроксидов и оксидов алюминия и воды, согласно которым производство гидроксидов или оксидов алюминия включает этапы приготовления суспензии мелкодисперсного алюминия в воде, распыление ее в реактор высокого
давления, конденсацию, в ходе которой отделяется водород от воды и порошковой
алюмооксидной и гидроксидной смеси. К недостаткам способа следует отнести агломерирование и разброс размеров агломератов до 5-10 мкм. По данному способу возможно
получение нанокристаллических гидроксидов и оксидов, но и эти способы не позволяют
получать порошки, гомогенные по структуре, форме и размерам [5, 6].
Наиболее близким по достигаемому техническому результату является способ термообработки порошкообразного гидроксида алюминия, который включает предварительную
BY 14773 C1 2011.08.30
прямоточную сушку влажного гидроксида алюминия в потоке отходящих газов, циклонную сепарацию высушенного гидроксида алюминия, его предварительный прямоточный
нагрев в потоке отходящих из верхней части реакционной камеры газов и подачу в нижнюю часть реакционной камеры, обжиг порошкообразного гидроксида алюминия во
взвешенном состоянии в восходящем потоке теплоносителя, приготавливаемого путем
сжигания топлива в кислородсодержащей газовой фазе, циклонное осаждение полученного
глинозема, его многоступенчатое прямоточное охлаждение потоком воздуха, подаваемого
к реакционной камере, с получением товарного глинозема. При этом обжиг гидроксида
алюминия осуществляют последовательно в потоке теплоносителя, приготавливаемого
путем сжигания части расходуемого на обжиг топлива в нагретом охлаждаемым глиноземом воздухе, и в потоке теплоносителя, приготавливаемого путем сжигания оставшейся
части топлива непосредственно в восходящей газопорошковой смеси [7].
Осуществление способа требует сложного аппаратного оснащения и длительного временного цикла из-за многоступенчатости процесса.
Задачей предлагаемого изобретения является получение ультрадисперсных гидроксидных и алюмооксидных порошков гомогенного состава и геометрии, высокой чистоты и
требуемого фазового состава, сокращение температурно-временного цикла, использование стандартного технологического оборудования.
Поставленная задача решается тем, что в способе термообработки гидроксида алюминия, включающем сушку и диспергацию гидроксида алюминия путем нагрева, нагрев
осуществляют микроволновым излучением при частоте 2,45 Гц и мощности 800 Вт в течение 10-20 минут.
Нагрев с использованием СВЧ-энергии осуществляют в диапазоне режимов, необходимых от частичного до полного распада конгломератов исходных порошков на отдельные
частицы, а в отношении фазового состава - от исходных гидроксидов до полного распада
и достижения γ-α-перехода. Разогрев порошка происходит самопроизвольно за счет присутствия гидратной влаги. Диспергирование и фазовые превращения регулируются режимами СВЧ-нагрева, обеспечивающими требуемую степень термолиза воды, гидроксидов.
В результате происходящих в смеси под воздействием СВЧ-излучения термохимических
процессов формируется рыхлый пенообразный продукт, представляющий собой, по данным РФА, нанокристаллический порошок γ-AlOOH. При СВЧ-нагреве генерация теплоты
происходит внутри самого нагреваемого материала. Если при термических процессах с
использованием традиционных источников нагрева энергия расходуется на нагрев элементов конструкции печи и окружающей среды, то в СВЧ-печи почти вся энергия идет на
термические и химические процессы внутри загрузки (суспензии), а тигель нагревается
незначительно. Таким образом, потери энергии значительно снижаются, время прохождения термообработки значительно сокращается, а порошок не имеет посторонних примесей,
т.к. при его получении используется лишь одна операция - обработка концентрированными потоками СВЧ-энергии.
При сокращении времени обработки менее 10 минут не полностью происходит удаление адсорбированной воды во всем объеме материала. Превышение времени свыше
20 минут нецелесообразно, т.к. процесс удаления адсорбированной воды завершен, а
дальнейший нагрев приводит к взаимодействию нанопорошков друг с другом, а также к
росту зерен частиц α-Аl2О3.
Ниже приведены примеры выполнения изобретения.
Пример 1
Порошок гидроксида алюминия массой 50 г помещают в сосуд из термостойкого материала и сосуд размещают внутри микроволновой печи. Обрабатывают порошок в течение
5, 10, 15, 20 и 22 минут. Под действием электромагнитных волн происходит дегидратация
гидроксида под действием непосредственного поглощения, в результате чего порошковый
продукт нагревается до 600-800 °С, происходит сушка и диспергация конгломератов порошка до отдельных наноразмерных частиц или агломератов не более 2-3 частиц.
2
BY 14773 C1 2011.08.30
Пример 2
В сосуд из термостойкого стекла размещают суспензию гидроксида алюминия (5-10 г
порошка AlOOH в 50-70 мл дистиллированной воды). Суспензию помещают в печь СВЧ и
подвергают микроволновой обработке при мощности излучения 800 Вт при временных
режимах, названных в первом примере. Под воздействием электромагнитных волн происходит испарение воды, увеличивается скорость дегидратации, через 1,5-2 минуты образуется вспененный продукт серого цвета, который далее подвергается воздействию СВЧэнергии путем поглощения, в результате чего продукт нагревают до 600-800 °С и промежуточный продукт кристаллизуется, превращается в порошок гидроксида или оксида
алюминия белого цвета с размером частиц нанометрового масштаба (2-10 нм).
Полученные порошки могут использоваться непосредственно после термической обработки и после их хранения в течение длительного времени в герметично закупоренной
полиэтиленовой или стеклянной таре. Порошок имеет чистоту до 99,9 %, частицы сохраняют
нанодисперсность. Процесс термообработки не превышает 20 минут, что характеризует
его как энергосберегающий, т.е. связанный со значительным сокращением потребления
электроэнергии (или другого вида топлива), обусловленным кратковременностью. Эффективность использования способа дополняется исключением необходимости закупки
сложного, дорогостоящего импортного оборудования. Используемые печи СВЧ производятся в нашей стране, дешевы, просты и удобны в обслуживании, не требуют адаптационной доработки.
Источники информации:
1. Судник Л.В., Мазалов Ю.А., Федотов А.В., Щеглов Е.О. Оценка эффективности
применения нанокристаллических оксидов и гидроксидов алюминия // Машиннотехнологическая станция. - № 2. - 2008. - С. 39-43.
2. Судник Л.В., Мазалов Ю.А., Берш А.В., Федотов А.В., Лисицин А.В. Перспективы
применения нанокристаллических оксидов и гидроксидов алюминия // Технология металлов. - № 1. - 2008.
3. Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - Т. 1. - С. 213-214.
4. SU 5225229, кл. 423/629, Aluminium Company of America, опубл. 06.07.1993.
5. RU 2223221, МПК C 01F 7/42. - ЗАО "Фирма РИКОМ СПб", опубл. 12.02.2004.
6. RU 2278077, МПК C1, C 01F 7/42, C 01В 3/10, опубл. 11.07.2005.
7. RU 2283812. Способ термообработки порошкообразного гидроксида алюминия,
опубл. 20.09.2006 [прототип].
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
80 Кб
Теги
by14773, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа