CS257576B1 - Způsob přípravy hrubozmného hydratovaného oxidu hlinitého - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy čistého hrubozrnného hydratovaného oxidu hlinitého na mokré cestě ve fyzikálně dobře promývatelné formě, jejíž vlastnosti vyhovují zpracování na velmi čistý gama nebo alfa oxid hlinitý pro pěstování monokrystalů nebo další aplikace vyžadující tento materiál v čistotě alespoň 5 N, z krystalického dodekahydrátu síranu hlinitoamonného působením vodného roztoku amoniaku, o koncentraci amoniaku vyšší než 5 hmot. % smísením těchto složek tak, aby v každé ivacetině nebo menším objemu reakční směsi byla nejdéle za . 15 s od prvního kontaktu reakčních složek zajištěna koncentrace roztoku hydroxidu amonného vyšší než 1 hmot. %

Description

Vynález se týká způsobu přípravy čistého hydratovaného oxidu hlinitého na mokré cestě, přičemž jeho fyzikální forma umožňuje snadné promývání produktu od zbytkových síranových iontů.

Hydratovaný oxid hlinitý slouží převážně jako meziprodukt při přípravě bezvodých gama a alfa oxidů hlinitých. Technický význam oxidů hlinitých vysoké čistoty v posledních letech stále stoupá, a to především v oblasti pěstování monokrystalů, přípravy aluminátových luminoforů, transparentní korundové keramiky a podobně.

Vzhledem k chemickým vlastnostem hliníku je dodekahydrát síranu hlinitoamonného nejvýhodnější výchozí surovinou jednak pro svoji dostupnost, jednak pro výhodnou krystalizační schopnost. Při rekrystalizaci se vyčistí účinně od běžných nečistot, jako jsou ionty železa, hořčíku, vápníku a titanu.

V současné době se nejvíce užívá tepelného rozkladu k přeměně dodekahydrátu síranu hlinitoamonného na oxid hlinitý. Tato metoda vede jednak většinou k produktu o poněkud nižší chemické čistotě, jednak vzniká velký objem exhalací oxidu siřičitého a kromě toho, je energeticky náročná.

Hlavním problémem postupů na mokré cestě, tj. srážením roztoků hlinitých solí hydroxidem amonným je tvorba voluminózních hydrogelů amorfního oxidu hlinitého, který zvolna přechází na krystalický oxido-hydroxid (bohmit). Je proto výhodnější působit přímo na krystalický dodekahydrát síranu hlinitoamonného plynným amoniakem nebo vodným roztokem hydroxidu amonného. Reakční produkt je potom z větší části tvořen hrubšími částicemi hydroxidu hlinitého, který lze dobře promýt od zbytkových iontů síranových a filtrovat. Pokud se ale zpracovávají větší objemy reakční směsi, dojde snadno k tomu, že v případě působení plynného amoniaku uvolněná krystalická voda rozpustí část krystalů, které dosud nezačaly reagovat a z tohoto roztoku následně vysrážený hydroxid hlinitý svoji jemnou formou zhoršuje další zpracování.

V případě působení vodného roztoku hydroxidu amonného se reakcí a zředování uvolněnou reakční vodou vyčerpá a pokud potom přijde do styku s krystalickou fází, která ještě nezačala reagovat a její povrch není chráněn vrstvičkou hydroxidu hlinitého, začne ji rozpouštět a opět nastane obdobně nepříznivá situace jako v předchozím případu.

Uvedené nedostatky odstraňuje při zpracováni libovolně velkého množství dodekahydrátu síranu hlinitoamonného způsob přípravy čistého hydratovaného oxidu hlinitého podle vynálezu, reakcí mezi vodným roztokem hydroxidu amonného o koncentraci amoniaku vyšší než 5 hmot. % a krystalickým dodekahydrátem síranu hlinitoamonného, jehož podstata spočívá v tom, že obě složky se smísí tak, aby v každé dvacetině nebo menším objemu reakční směsi byla nejdéle za 15 s od prvního kontaktu reakčních složek dosažena kocentrace roztoku hydroxidu amonného vyšší než 1 hmot. %, případně se před smísením obou složek uvede dodekahydrát síranu hlinitoamonného do styku s plynem, obsahujícím 0,03 až 50 obj. * amoniaku po dobu potřebnou k tomu, aby se nejméně 0,001 % hmoty každé dvacetiny nebo menšího podílu výchozího dodekahydrátu síranu hlinitoamonného přeměnilo na povrchu krystalků na hydratovaný oxid hlinitý.

Lze též před smísením obou složek upravit dodekahydrát síranu hlinitoamonného působením vodu odnímajícího organického rozpouštědla tak, aby nejméně 0,001 % hmoty každé dvacetiny nebo menšího podílu výchozího množství dodekahydrátu síranu hlinitoamonného bylo v povrchové vrstvě dehydratováno na bezvodý síran hlinítoamonný.

Příklad 1

Skleněný reaktor o průměru 400 mm a výšce 500 mm opatřený u dna filtrační přepážkou, na kterou byla nasypána vrstva dodekahydrátu síranu hlinitoamonného o velikosti krystalů 0,1 až 1 mm o hmotnosti 13 kg byl evakuován vodní vývěvou. Do prostoru reaktoru bylo během 10 s napuštěno 10 1 vodného roztoku 26% hydroxidu amonného (tj. cca l,5násobek stechiometrického množ ství), který by v důsledku evakuace pronikl rychle do celého objemu dodekahydrátu síranu hlinitoamonného. Zeslabený roztok odtékal filtrační přepážkou do spodní části reaktoru, odkud byl čerpadlem dopraven zpět do reakčního prostoru. Po 0,5 h byla reakce ukončena, veškerý dodekahydrát síranu hlinitoamonného byl přeměněn na hydratovaný oxid hlinitý. Zbylý roztok, který obsahoval cca 7 % amoniaku a rozpuštěný síran amonný byl odsát a sedlina promývána 15 h 120 1 demineralizované vody do vymizení reakce na síranové ionty, zkoušené roztokem chloridu barnatého. Sraženina byla odsáta a vysušena při 120 °C. Získal se práškovitý produkt, vhodný k dalšímu zpracování na oxid hlinitý.

Příklad 2

Do obdobného reaktoru jako v příkladu 1, opatřeného nahoře deskou s násypkou a pomaluběžným míchadlem s lopatkami těsně nad filtrační přepážkou, bylo předloženo 20 1 13% roztoku hydroxidu amonného, do kterého bylo za stálého míchání během 30 min vsypáno 12 kg dodekahydrátu síranu hlinitoamonného. Po dalších 50 min působení byl zbylý roztok odsát a sedlina promývána pomalým proudem demineralizované vody. Během 10 h se spotřebovalo 110 1 vody, než vymizely ve filtrátu síranové ionty. Výsledek byl obdobný jako v příkladu 1.

Příklad 3 kg krystalického dodekahydrátu síranu hlinitoamonného bylo v nádobě z polyetylénu promíseno s 2 % práškovítého uhličitanu amonného, vztaženo na hmotnost dodekahydrátu síranu hlinitoamonného. Analýza plynné části odebrané trubicí z různých částí směsi, ukázala v rozmezí 15 až 25 min po smísení obsah amoniaku od 0,05 do 0,90 obj. %. Po dalších 30 min klesl obsah na méně než 0,01 obj. %. Analýzou libovolně odebraného vzorku, odpovídajícího asi 1/1000 objemu meziproduktu bylo zjištěno, že výchozí síran byl z 3 % přeměněn na hydratovaný oxid hlinitý. Tento meziprodukt byl přenesen do stejného reaktoru jako v příkladu 1. Poté byl shora napuštěn na upravený dodekahydrát síranu hlinitoamonného 15% vodný roztok hydroxidu amonného tak, aby byl zajištěn l,3násobný nadstechiometrický přebytek hydroxidu amonného. Po 1 h působení byl roztok odsát přes filtrační přepážku a zbylý zrnitý produkt promýván 40 1 demineralizované vody do vymizení reakce na síranové ionty. Celé promývání trvalo v tomto případě pouze 2 h, protože obsah jemného gelovitého hydroxidu hlinitého byl ještě více snížen. Produkt byl dále zpracován běžným postupem na oxid hlinitý.

Příklad 4 kg krystalického dodekahydrátu síranu hlinitoamonného bylo umístěno ve stejném reaktoru jako v příkladu 1. Poté bylo na něj dopraveno 1000 g absolutního etanolu, směs promíchána a po 30 min byl etanol odsát. Analýzou bylo v něm zjištěno 2,3 % vody, což po přepočtu odpovídalo přeměně 0,5 hmot. % dodekahydrátu síranu hlinitoamonného na bezvodý síran hlinitoamonný, který pokrýval v tenké vrstvě zrnka suroviny. Tento meziprodukt byl dále zpracován jako v příkladu 3. Promývání 100 1 demineralizované vody trvalo 6 h, což je relativně o 50 % déle než v příkladu 3, protože obsah jemného gelovitého podílu byl poněkud vyšší.

Claims (3)

1. Způsob přípravy hrubozrnného hydratovaného oxidu hlinitého reakcí mezi vodným roztokem hydroxidu amonného o koncentraci vyšší než 5 hmot. % amoniaku a krystalickým dodekahydrátem síranu hlinitoamonného, vyznačený tím, že obě složky se smísí tak, aby v každé dvacetině nebo menším objemu reakční směsi byla nejdéle na 15 s od prvního kontaktu reakčních složek dosažena koncentrace roztoku hydroxidu amonného vyšší než 1 hmot. %.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že před smísením obou složek se dodekahydrát síranu hlinitoamonného uvede ve styk s plynem obsahujícím 0,03 až 50 obj. % amoniaku po dobu potřebnou k tomu, aby nejméně 0,001 % hmoty každé dvacetiny nebo menšího podílu výchozího množ257576 ství dodekahydrátu síranu hlinitoamonného se přeměnilo na povrchu krystalků na hydratovaný oxid hlinitý.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že před smísením obou složek se dodekahydrát síra nu hlinitoamonného upraví působením vodu odnímajícího organického rozpouštědla tak, aby nejmé ně 0,001 % hmoty každé dvacetiny nebo menšího podílu výchozího množství dodekahydrátu síranu hlinitoamonného bylo v povrchové vrstvě dehydratováno na bezvodý síran hlinitoamonný.