HU194522B

HU194522B - Process for the production of high purity aluminium-oxide

Info

Publication number: HU194522B
Application number: HU843565A
Authority: HU
Inventors: Edward L Cambridge; Raouf O Loutfy; James C Withers; Daniel M Blake
Original assignee: Atlantic Richfield Co
Priority date: 1983-08-03
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1988-02-29
Also published as: JPH0258208B2; EP0152463B1; NL8420219A; GB2155000B; SE8501586L; NO167196C; NO851321L; EP0152463A4; CH663015A5; NL191535C; DE3490383T1; JPS60501901A; SE452603B; DE3490383C2; HUT36057A; CA1224327A; GB8506688D0; NO167196B; NL191535B; GB2155000A

Description

A találmány tárgya eljárás nagy tisztaságú alumínium-oxidnak jelentős mennyiségű szennjezést tartalmazó szilárd, hidratált alumínium-oxidból történő előállítására.

Közelebbről, a találmány tárgya eljárás olyan nagy tisztaságú alumínium-oxid előállítására, amely megfelel a kerámiai iparban való felhasználásra, elektronikus alkatrészek, szintetikus zafír, katalizátor töltőanyag, áttetsző anyagok és egyéb olyan készítmények előállítására, ahol nagy tisztaságú alumínium-oxidra van szükség.

Az alumínium-oxidot különböző kerámiai anyagok, katalizátor töltőanyagok és tűzálló anyagok előállításánál használják nyersanyagként. A legközönségesebb alumínium-oxidot (timföldet) a Bayer eljárással állítják elő. A jól ismert Bayer eljárással bauxitból állítanak elő timföldet, amikor is a bauxitot forró koncentrált nátrium-hidroxiddal keverik össze, ekkor a timföld, szilícium-dioxid és a bauxit más alkotórészei zömmel feloldódnak. A szilícium-dioxid és az egyéb anyagok legnagyobb részét újra kicsapják, ez a szilárd anyag az úgynevezett „vörös iszap”. A feloldott timföldet elválasztják a visszamaradt szilárd anyagtól, és alumíniumoxid-trihidrát, aAl₂O₃ · 3H₂O (gibbsit) formájában kristályosítják. Mivel a gibbsit nátrium-hidroxidos környezetben keletkezik, jelentős mennyiségű — rendszerint 0,3-0,4 % - szódát, Na₂O-ot tartalmaz. (A leírásban minden % tömeg %-ot jelent, hacsak nincs másként jelezve.)

A Bayer eljárás attól is gazdaságos, hogy a gibbsit termékben még jelentős mennyiségű egyéb szennyeződés, így szilícium-dioxid is benne maradhat. A Bayer eljárásból származó gibbsit analízisét láthatjuk az alábbi 1, táblázatban. A szokásos gyakorlatnak megfelelően, a szennyeződések a stabil oxid formában vannak kifejezve.

Γ. táblázat

Szennyeződések Koncentráció, %

Na₂O	0,3
CaO	0,01
ZnO	0,004
SiO₂	0,04
he₂O₃	0,01

Számos egyéb oxid is jelen van, de mindegyik csak néhány száz ppm mennyiségben. Amikor a Bayer eljárásból származó alumínium-oxid-trihidrátot kalcinálják, vízmentes alumínium-oxid (A1₂O₃) előállítása végett, a szennyezések egy körülbelül 1,5-ös faktor szerint koncentrálódnak.

Bár a kereskedelmi hidratált alumínium-oxid legnagyobb része a Bayer eljárással készül, hidratált alumínium-oxidot egyéb eljárásokkal is elő lehet állítani. Ezek az egyéb eljárások is szennyezett termékeket eredményeznek, és a találmány szerinti eljárás az ilyen termékek tisztítására is alkalmas. Az egyszerűség kedvéért a találmány szerinti eljárást a Bayer eljárásból származó gibbsit tisztítására vonatkozóan írjuk le, de természetesen a találmány szerinti eljárás alkalmas bármilyen, szennyeződéseket tartalmazó hidratált alumínium-oxid tisztítására.

A legtöbb célra, így fém alumínium elektrolitikus úton való előállítására vagy közönséges kerámiai termékek és tűzálló anyagok előállítására a gibbsit még ezzel a nagy szennyezéstartalommal is alkalmas. Azonban sok alkalmazási területen ez a szenynyeződés-szint - Jóként a magas szódatartalom — elfogadhatatlan. így például az elektronikus ipar számára készült termékek, bizonyos típusú katalizátorok hordozóanyaga? szintetikus zafír és áttetsző anyagok előállítász esetén megengedhetetlen ilyen szennyeződés tartalom. A termék felhasználásától függően a szódá* í, szilícium-oxidra vagy vasoxidra vonatkozóan r: alumínium-oxidban megengedhető maximális szennyezés szintje 0,002 % lehet.

Az iparban általában a Bayer eljárásból származó gibbsitből állítanak elő alacsony szóda tartalmú alumínium-oxidot. A szódatartalom csökkentése különböző módokon érhető el, a legjobb eljárással is az elérhető legalacsonyabb szódaszint 0,02-0,05 %. A legelterjedtebb módszer szerint gibbsit részleges átalakításával aktív alumíniumoxidot állítanak elő, amelyet valamilyen vizes kloridos, így például ammónium-kloridos, gyenge sósavas vagy alumínium-kloridos oldattal kezelnek.

. A vizes fázis eltávolítása után az adszorbeált kloridokat tartalmazó szilárd fázist 1000 °C-nál magasabb hőmérsékleten kalcinálják, ekkor 0,02 - 0,09 % szódatartalmú alumínium-oxidot kapnak. Ilyen típusú eljárást írnak le a 2 816 194. és 1 276 017. számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali iratban és a 795 706. számú kanadai szabadalmi leírásban. Ezek a módszerek olyan alumínium-oxid előállításánál megfelelők, ahol a későbbi felhasználásnál nem káros a 0,02 %-nál nagyobb szódatartalom.

A 3 106 452. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban leírt módszer szerint a gibbsitet egy legalább 10 % szilícium-dioxidot tartalmazó anyag jelenlétében kalcinálják 1260 °C hőmérsékleten. A szóda szelektíven koncentrálódik a szilícium-dioxidban, amelyet aztán szitálással eltávolítanak az alumínium-oxidból. Az így kapott alumínium-oxid 0,02 % szódát tartalmaz, szilíciumdioxid tartalma is magasabb, körülbelül 0,02 %.

Ruthner és társai az ICSOBA harmadik nemzetközi kongresszusán (Nizza, 1973) elhangzott előadásuk publikációjában (ICSOBA Third International Congress (Nice, 1973), p. 547 - 555) egy olyan, nagy tisztaságú alumínium-oxid előállítási eljárást írnak le, amely szerint nagy tisztaságú alumíniumoxidot nyernek ki elektronikai célra előállított alumínium sósavas fürdőjének hulladékából. Igen tiszta terméket kaptak, de a módszer csak akkor gazdaságos, ha igen tiszta vizes alumínium-klorid hulladék áll rendelkezésre.

Igen sok alumínium-oxid előállítási eljárás ismert, amelyek tiszta fém alumíniumból, szerves alumínium vegyületekből vagy kálium-alumíniumszulfátokból indulnak ki. Ezek az eljárások általában valamilyen drága kiindulási anyagot használ-21

194 522 nak fel, vagy a kalcinálás során keletkező anyagok nem cirkuláltathatók vissza a folyamatba, ezért ezek az eljárások ipari célra nem alkalmazhatók.

Célunk olyan eljárás kidolgozása volt, amellyel különböző tisztaságú alumínium-oxidot állíthatunk elő hidratált alumínium-oxidból. A kiindulási anyag gibbsit, bayerit, böhmit, diaszpor és egyéb, nem tiszta hidratált aluminium-oxid lehet. A találmány szerinti eljárás során jelentős mennyiségű szennyezést tartalmazó hidratált alumínium-oxidból nagy tisztaságú alumínium-oxidot állítunk elő oly módon, hogy

a) a szilárd hidratált alumínium-oxidot 20—30 t%-os sósavval, 40- 100 ’C hőmérsékleten, 30—150 percig reagáitatjuk, ekkor a hidratált alumínium-oxidnak legalább egy része szilárd alumínium-klorid-hexahidráttá (ACH-vá) alakul;

b) a feloldott szennyezéseket tartalmazó savas oldatból kinyerjük a kivált szilárd anyagot, azaz az alumínium-klorid-hexahidrátot és az elreagálatlan szilárd hidratált alumínium-oxidot, a szilárd anyagot 20-35 t%-os sósavval mossuk, kívánt esetben átkristályositjuk, és az elválasztott savas oldatot célszerűen visszavezetjük a reagáltatáshoz;

c) az előző lépésben kinyert szilárd anyagot kaicináljuk, ily módon sósavat és vizet, valamint a; hidratált alumínium-oxidnál kevésbé szennyezett, j gyakorlatilag vízmentes amorf vagy kristályos alu- ί mínium-oxidot kapunk.

Találmányunk szerinti eljárás a fentiekben is- f mertetett aluminium-oxid előállítási és tisztítási el-ί járásoktól főleg abban tér el, hogy a kiindulási, erősen szennyezett hidratált alumínium-oxidot szilárd ACH-vá (nem ACH-oldattá) alakítjuk, vala- . mint a szennyeződéseket oldat formájában távolít- ’ juk el a savas kezelés után.

Az új eljárás előnye az ismert és gyakorlatban alkalmazottakkal szemben az, hogy nagy mennyiségű szennyeződést tartalmazó hidratált alumíni-₁um-oxid is alkalmazható kiindulási anyagként, a reakciókörülmények változtatásával különböző (a felhasználandó anyagnál megengedett) mennyiségű . szennyeződést tartalmazó végtermék állítható elő, továbbá a költséges ACH-kristályosítási műveletet i — mivel az adott körülmények között az ACH-t szilárd és nem oldat formában nyerjük a sósavas reagáltatás után - nem kell elvégezni.

A találmány szerinti eljárásban különböző tisztaságú alumínium-oxidot állíthatunk elő azáltal, E hogy az a) lépésben a hidratált alumínium-oxidot különböző mértékben alakítjuk át alumíniumklorid hexahidráttá, a visszanyert sósavat visszacirkuláltatjuk a rendszerbe és a szennyezés-tartalmú visszacirkulálandó anyag egy részét eltávolítjuk, E vagy a szennyezést távolítjuk el ennek a visszacirkulálandó anyagnak legalább egy részéből. A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósításában a hidratált alumínium-oxidot teljesen ACH-vá alakítjuk és a szennyezés-tartalmat is a minimálisra ^Ecsökkentjük.

A találmány szerinti eljárás egy másik előnyös megvalósításában a b) lépésben kinyert szilárd anyagot — ha szükséges - átkristályositjuk és a _g kívánt tisztaság eléréséig ezt a műveletet többször is megismételhetjük.

A c) lépésben végzett kalcinálást előnyösen két lépésben hajtjuk végre, az első lépésben a klorid és a víz tartalom az aluminium-oxidban 99 %-os tisztaságig csökken, a második lépésben pedig a csökkenés 99,99 %-os tisztaságig folytatódik.

A találmányt az alábbiakban ismertetjük részletesen.

A találmány szerinti eljárásban nagy tisztaságú ί alumínium-oxidot állítunk elő, viszonylag sok ; szennyezést tartalmazó hidratált alumínium-oxidból, például a Bayer eljárásból származó gibbsitból. A találmány szerinti eljárásban a szennyeződési szintet igen alacsonyra csökkentjük oly módon, hogy a hidratált alumínium-oxidot ÁCH-vá alakítjuk koncentrált sósavval való reagáltatással, majd az ACH-t kalcinálva nagy tisztaságú, gyakorlatilag : vízmentes alumínium-oxidot kapunk.

! A találmány szerinti eljárás fő reakciója a hidratált aluminium-oxid ACH-vá való átalakítása koncentrált sósavban, áz alábbiak szerint írható le:

A1₂O₃ · 3H₂O[s] + 6HC1[1 + g] + + 6H₂O[1] -» 2A1C1₃ · 6H₂O[s]

A reakcióban a sósav koncentrációja általában 20—30 %. A koncentrált savas oldat víztartalmán kívül több vizet nem ádunk a reakcióhoz. A reakció előrehaladtával még adhatunk a rendszerhez koncentrált sósavat és/vagy gáznemű sósavat, vagy hidratált alumínium-oxidot is táplálhatunk be a rendszerbe, akár szakaszos, akár folyamatos az eljárás. Ha a savkoncentráció sokkal kisebb, mint körülbelül 20 %, a reakciósebesség és az ACH termelés jelentősen lecsökken. Például, 10 %-os sósav használata esetén még 24 óra elmúltával sem keletkezik mérhető mennyiségű szilárd alumíniumklorid-hexahidrát (A1C1₃ · 6H₂O).

A találmány szerinti reakció során a hidratált aluminium-oxid és a szennyező fémoxidok legnagyobb része feloldódik a savas oldatban, a feloldódott alumíniumtartalmú anyag ezután a sósav klorid-részével reagál és ACH keletkezik, amely szilárd anyag formájában kicsapódik. A szennyező oxidok viszont ebben a savkoncentráció tartományban lényegében feloldva maradnak a savban úgy, hogy az ezt követő szilárd/folyadék elválasztási folyamatban lehetségessé válik a nagy tisztasági fokú ACH elválasztása a szennyezéseket tartalmazó oldattól. Ha viszont a savkoncentráció sokkal magasabb, mint 30-35 %, a nyersanyagban levő szennyezések is kicsapódnak az ACH-tal, elég jelentős mennyiségben.

A savas átalakítási reakciót közönségesen egy zárt edényben, 40-100’C hőmérsékleten hajtjuk végre. A zárt e'dény megakadályozza, hogy a gáznemű kloridok elillanjanak, valamint megkönnyíti a sósav és víz visszanyerését és visszacirkuláltatását. Gyakorlatilag légköri nyomáson reagáitatjuk egymással a komponenseket, de a reakció során létrejöhet egy kis nyomásemelkedés a zárt edényen belül a hidrogén-klorid és a víz gőznyomása következté3

194 522 ben. A reakcióhőmérsékíet általában élőn' jsen a

- 80 °C tartományban van, de ez az előrj ös tartomány változhat attól függően, hogy a frakcióedény milyen anyagokból készült, és ezek íz anyagok mennyire ellenállóak a forró koncerTált sav hatásának. A reakcióelegyben a kiinduasi %-os szilárd anyag tartalom 5-401%, előnyös' i 10-20 t% lehet. A reakció végén az iszap szil·/danyagtartalma 12-60 %, előnyösen 25-50 % 'ehet.

Az alumínium-oxid tennék elérhető tisztaságát részben az határozza meg, hogy milyen mértékben alakul át a hidratált alumínium-oxid ACH-vá a savas oldatban. A legnagyobb tisztaságot, amikor a termék szóda, szilícium-dioxid és egyéb szennyezéstartalma 0,01 %-nál, gyakran 50 ppm-nél kevesebb, úgy érhetjük el, ha a savás reakcióban a hidratált alumínium-oxid teljesen átalakul ACHtá. Az ilyen teljes átalakuláskor ugyanis az összes szennyezés teljesen feloldódik a savban, és az ACHval kicsapódó szennyezések mennyisége minimális. Az alumínium-oxid tisztítás sikeressége attól is függ, hogy tisztítjuk-e a visszacirkuláltatott sósavtartalmú folyadékot. Ha ezt a folyadékot nem kezeljük, a termék szennyezéstartalma végül eléri a szennyezett nyersanyagok szennyezésszintjét. Ezért a visszacirkuláltatott sósav-tartalmú folyadéknak legalább egy részét - rendszerint 25 — 50 %-át előnyös megtisztítani a szennyeződésektől. A megtisztított sósavas-vizes frakciót ezután hozzákeverjük a tisztítatlan részhez és az egészet visszacirkuláltatjuk az átalakítási folyamatba, a sósav ismételt felhasználása végett. ____

Ha bizonyos alkalmazási területen még nagyobb tisztaságra van szükség, további tisztítást érhetünk el az ACH újra-feloldásával és újra-kícsapatásával. Ezt úgy végezhetjük, hogy egy megfelelő oldószerben, így például vízben, híg vagy koncentrált sósavban feloldjuk az ACH-t, és sósav hozzáadásával vagy sósav-gáz átbuborékoltatásával kicsapjuk. Ilyen módon a nátrium-oxid (Na₂0) tartalom 0,002-0,003 %-ra csökkenthető.

Bizonyos alkalmazási területeken szükség van ugyan az alumínium-oxid tisztítására, de nincs szükség maximális tisztaságú termékre. A találmány szerinti eljárásban lehetőség van arra, hogy különböző tisztaságú alumínium-oxidot állítsunk elő, egyszerűen a savas átalakítási reakció átalakulási mértékének, valamint a visszacirkuláltatott savas folyadék tisztaságának, vagy mennyiségének változtatásával. Ha a reakciót valahol a hidratált alumínium-oxid -> ACH átalakulás teljes végbemenetele előtt leállítjuk, és a kicsapódott szilárd anyagot kinyerjük, azt tapasztaljuk, hogy a szilárd termék átalakulatlan hidratált alumínium-oxid és nagy tisztaságú ACH keveréke. Ha ezt a keveréket kalcináljuk, a végtermék tartalmazni fogja az elreagálatlan hidratált alumínium-oxidban levő szenynyeződések egy részét, a szennyező anyagok menynyisége azonban nem arányos közvetlenül az átalakulás mértékével. Meglepő módon, a végtermék szennyeződés tartalma általában kisebb, mint ami az összekevert szilárd anyagok szennyeződéstartalmának egyszerű átlagolásával várható volna. Például, egy 0,3 % nátrium-oxid tartalmú ΑΙ₂Ο₃·3

H₂O minta átalakításával 0,09 % nátrium-oxid tartalmú alumínium-oxid (A1₂O₃) terméket kapunk, a várt 0,24 %-os alumínium-oxid tartalom helyett.

Az jól ismert, hogy a különböző alkalmazási területeken különböző tisztasági fokú aluminium-oxidra van szükség, s a találmány szerinti eljárásban egyszerű módon meghatározhatjuk az optimális idő/ hőmérséklet viszonyokat, amelyekkel a kívánt mér0 tékű Bayer ATH -» ACH átalakulás érhető el. Bármilyen kívánt tennék esetén áz aktuális szennyezésszintet a szakember rutin kísérlettel. meghatározhatja. Például, egy olyan reakció esetén, ahol a gibbsit -» Á1₂O₃ · 6H₂O átalakulás ⁵ 24 %-os, a reakció 45 ‘C hőmérsékleten, 30 percig, 30 %-os végső sósavkoncentrációig megy végbe, a végtermék alumínium-oxid 0,12 % nátrium-oxidot (Na₂O) tartalmaz. Hasonló reakcióban 90’C hőmérsékleten 60 perces reakcióidővel 100 %-os kón⁰ verzió jön létre, és a szódatartalom 0,006 % alatt van.

Általában a teljes hidratált alumínium-oxid .-4' ACH átalakulás az előbb elért hőmérsékleti tarto₅ mányokban 40—150 perc alatt megy végbe. Ha^ö sonló hőmérsékleteken a kisebb fokú átalakuláshoz természetesen arányosan kevesebb időre van szükség. Hasonló módon, a hőmérséklet növelésével természetesen csökken a reakcióidő és fordítva.

A későbbiekben a kalcinálás leírásánál az egyszerűség kedvéért úgy fogjuk tekinteni, hogy az ACHvá való átalakulás teljesen végbement. Természetesen akkor is ugyanúgy kell eljárni a kalcinálásnál, ha ACH/elreagálatlan hidratált alumínium-oxid keverékről van szó.

A savas reakció befejeződése után a kicsapódott ACH-t bármilyen ismert szilárd/folyadék elválasztási módszerrel elválasztjuk a savas oldattól. Az ACH-t ezután legalább egyszer — előnyösen többj szőr - mossuk, koncentrált sósav oldattal, így eltávolítjuk belőle a feloldott szennyeződéseket tartalmazó reakció-folyadék nyomait is. A mosási lépés nélkülözhetetlen része a szennyeződés-eltávolításnak, mivel ekkor eltávolítjuk azokat a szennye5 ződéseket, amelyek adszorpcióval vagy együttkicsapódással kísérik az ACH-t, valamint eltávolítί juk a szilárd ACH felületéről a szennyezett reakció; folyadék nyomait is. Például, ha 50 g, 0,04 % nátri‘ um-oxidot tartalmazó alumínium-oxid hexahidráf tót 100 ml koncentrált sósavval mossuk, a tiszta ; szilárd anyag csak 0,002 % nátrium-oxidot tartalmaz. Vízzel vagy híg savval ne mossuk ezt a szilárd i anyagot, mert az ACH ezekben oldódik. Ugyanezen okból célszerű a mosóvíz koncentrációját ’ 25-35 %, előnyösen 30-35 % értéken tartani, mert így minimumra csökkenthetjük az ACH visszaoldódását.

A szilárd/folyadék elválasztási lépésben az elválasztott folyadékotvisszacirkuláltathatjuk az átala¹ kulási reakcióba. Amint az előzőekben említettük, a rendszer szennyeződés-szintjének kontrolálása céljából a folyadék égy részét - rendszerint körülbelül 25 - 50 %-át — a folyamatba való visszaveze, tés előtt tisztítjuk.

194 522

A szilárd ACH vagy részlegesen átalakult hidratált alumínium-oxid/ÁCH keveréket forgókemencében, gyors kalcinálóban vagy fluidágyas kalcinálóban kalcináljuk.

Az elbontás hőmérsékletét az előállítandó alumí-. niumtartalmú termék milyensége határozza meg; 150-1400’C közötti hőmérsékleten hajthatjuk végre a műveletet. 700 ’C hőmérséklet alatti elbontáskor egy amorf szilárd anyag keletkezik, összetétele a kalcinálás hőmérsékletétől függ. A fő kompo- 10 nensek aluminium-oxidban és a klorid klórban kifejezve a következő mennyiségben vannak jelen:

400’C hőmérsékleten 5-8% Cl és 91-95% A1₂O₃

700’C hőmérsékleten 3-5% Cl és 94—97 % A1₂O₃

700-800 °C közti hőmérsékleti tartományban a kalcinálásnál egy vagy több átmeneti aluminiumoxid fázis jön létre, a maradó klorid tartalom 0,5 %-nál kisebb. 800 ’C hőmérsékleten a kalcinálásnál a termék 100 % egy vagy több átmeneti alumínium-oxid fázis 0,25 % klórtartalommal. 800 ’C __ és 1200 ’C közti hőmérsékleten az átmeneti alumínium-oxid fázisok és az a alumínium-oxid közti arány az előállítás körülményeitől függ. 1350‘C feletti hőmérsékleten a kalcinálás terméke 100 %

Q AI₂O₃. 2q

A kalcinálást előnyösen két fázisban hajtjuk végre. Az első fázisban, amelyet előnyösen 400 - 800 ’C hőmérsékleten, 15- 100 perc közti idő alatt vezetünk, a sósav és víz tartalom 90-99 %kai csökken. A második fázisban, amelyet előnyö- 35 sen 800-1350’C hőmérsékleten és 10-100 perc közti idő alatt hajtunk végre, a sósav és víz tartalom tovább csökken, 98-99,99 % tisztaságig. Az nyilvánvaló, hogy ezek az idő és hőmérséklet tartományok a kiindulási anyagoktól, a részecskeméret- 40 tői és egyéb faktoroktól függően változtathatók. A két fázis optimális reakciókörülményeit rutinkisérlettel kell meghatározni.

A kaicinálási lépés tovább csökkenti az alumíni5 ,um-oxid termék nátrium-oxid tartalmát. A 750-1350’C hőmérsékleten való kalcinálás a nátrium bizonyos mértékű eliminációját eredményezi, főként nátrium-klorid vagy nátrium-alumínium-klorid formájában. így 0,06 % nátriumoxidot tartalmazó ACH 1000 ’C hőmérsékleten való kalcinálással olyan alumínium-oxid terméket ad. melynek nátrium-oxid tartalma csak 0,02 %. Ez csak 6,7 %-a az eredeti ACH-ban jelen levő szódatartalom alapján elvárható nátrium-oxid tartalom1⁵ nak.

A kalcinálás során kinyert sósavat és vizet előnyösen visszacirkuláltathatjuk az átalakítási, a reagáltatási lépésbe. Mivel ezek is tartalmaznak valamennyi szennyezést, az egészet, vagy egy részét ²⁰ mindkettőnek célszerűen tisztítani kell.

Az alább következő példák a találmány szerinti eljárást szemléltetik anélkül, hogy igényünket ezekre a példákra korlátoznánk.

-10. példák

A példákban az átalakítási reakciókban 700 ml 35 %-os sósavat és 161 g Al₂O₃ · 3H₂O-ot (6 % szabad nedvességtartalommal) használunk. A reakcióhoz szükséges sósavat hidrogén-klorid gáz átbuborékoltatásával biztosítjuk. A kristályos terméket szűréssel nyerjük ki és 1 — 5 térfogat 35 %-os sósavval mossuk. Az analízisek, termelés, %-os átalakítás és a reakciókörülmények a 2. táblázatban találhatók.

2. táblázat

Kísérlet száma	Hőmér- séklet ’C	Idő perc	Végső sósav konc. %	Átala- kulás %	Alumí- nium- oxid* term. %	Az alumínium-oxid	1 termék szennyezései, % 1
Szóda	Vasoxid	Szilícium- -dioxid	Kálcium- -oxid
1	_	_	—	0	—	0,45	0,20	0,06	0,02
2	45	30	30	24	95	0,12	0,06	0,02	0,01
3	45	• 60	30	42	95	0,1	0,03	0,02	0,008
4	70	15	30	54	90	0,09	0,002	0,02	0,005
5	70	30	30	70	90	0,08	0,005	0,03	0,005
6	70	120	28	100	95	0,004	0,003	0,007	0,002
7	90	60	29	100	95	0,006	0,004	0,006	0,002
8	90	50	25	100	' 95	0,005	0,003	0,005	0,001
9	105	1440	10	94	0	-	- ’	—	—
10	110 ’	60	14	80	70	0,006	0,004	0,01	0,008

* ACH vagy elreagálatlan hidratált alumínium-oxid

-5194 522

11. példa

Gibbsitből sósavval ACH-on át 450 g A1₂O₃ · 6HjO-t, alumínium-oxid hexahídrátot készítünk, majd 200 ml 35 %-os sósavval mossuk, majd 1000 °C-on való kalcinálás után 0,04 % nátriumoxid tartalmú alumínium-oxidot kapunk. 50 g alumínium - klorid - hexahídrátot 100 ml 35 %-os sósavval mosunk, ekkor 1000 ’C-on való kalcinálás után 0,002 % nátrium-oxid tartalmú anyagot kapunk.

112. példa

A találmány szerinti eljárással előállított, 185 g j alumínium - klorid - hexahídrátot (Na₂O tartalma í 0,06 ±0,01 %) 1000’C hőmérsékleten 1 óra hoszszat kalcinálunk. Ezután 29,9 g, 0,02 ±0,01 % | Na,0 tartalmú terméket kapunk. Ha az alumínium | - klorid - hexahidrát összes szódatartalma megmaradna az alumínium-oxidban, a nátrium-oxid konI centráció várhatóan 0,30 ± 0,05 % lenne.

13. példa

100 g, 0,04 % nátrium-oxid (Na₂O) tartalmú alumínium - klorid - hexahídrátot (A1C1₃ · 6H₂O) 100 ml vízből újra kristályosítunk, sósavgáz átbuborékoltatásos eljárással. 95 g, 0,005 % nátriumoxid tartalmú terméket kapunk.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Eljárás nagy tisztaságú alumínium-oxid előállítására szilárd, hidratált alumínium-oxidból só5 savas kezeléssel és a kapott alumínium - klorid hexahidrát kalcinálásával, azzal jellemezve, hogy

a) a szilárd hidratált alumínium-oxidot - előnyösen alumínium - oxid - trihidrátot — 20 — 30 t%-ös sósavval, 40 ’C és 100 ’C közötti hő¹⁰ mérsékleten, 30- 150 percig reagáltatunk,

b) a reagáltatás során kivált szilárd anyagot a savas oldattól elválasztjuk, 20—35 t%-os sósavval mossuk, kívánt esetben újból feloldjuk és kristályosítjuk, az elválasztott savas oldatot célszerűen visz⁵ szavezetjük a reagáltatáshoz,

c) végül ismert módon egy vagy több lépésben kalcináljuk és kívánt esetben a keletkező sósavat visszavezetjük a reagáltatáshoz.
2q 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) lépésben a visszaoldást és kristályosítást legalább kétszer elvégezzük, és minden művelet előtt a szilárd anyagot elválasztással kinyerjük.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemez25 ve, hogy az a) lépésben a reagáltatást sósav gőz vagy gáz átbuborékoltatásával vagy sósavnak a rendszerhez való adagolásával végezzük.
4. Az I. igénypont szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a kalcinálást legalább két fázisban hajtjuk

30 végre.
5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy kiindulási anyagként 0,25 t%-nál nagyobb szódatartalmú szilárd hidratált alumínium-oxidot használunk.