JPS604131B2 - Method for producing ultrafine aluminum oxide - Google Patents

Method for producing ultrafine aluminum oxide

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JPS604131B2
JPS604131B2 JP56026848A JP2684881A JPS604131B2 JP S604131 B2 JPS604131 B2 JP S604131B2 JP 56026848 A JP56026848 A JP 56026848A JP 2684881 A JP2684881 A JP 2684881A JP S604131 B2 JPS604131 B2 JP S604131B2
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aluminum
hydrogen
gas
hydrogen chloride
aluminum oxide
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JP56026848A
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慎一郎 小林
秀夫 荒井
里子 大室
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超微粒状粉末酸化アルミニウムの製造方法に関
し、より具体的にいえば金属アルミニウムより出発して
、そのような粉末酸化アルミニウムを製造する方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing ultrafine powdered aluminum oxide, and more particularly to a method for producing such powdered aluminum oxide starting from metallic aluminum.

微細で粒径のそろった(高純度)酸化アルミニウム粉末
は、研摩材、粉末冶金法によって製造される耐熱材料の
構成原料、各種樹脂への充填材、印刷インキへの添加な
どに中広い用途があり、より細かい粉末の容易な入手が
望まれている。
Fine and uniformly sized (high purity) aluminum oxide powder has a wide range of uses, including as an abrasive, a constituent raw material for heat-resistant materials manufactured by powder metallurgy, a filler for various resins, and an addition to printing inks. Therefore, it is desired to easily obtain finer powder.

とくに、粉末が無定形であると粉末冶金法によって製造
される耐熱材料の原料に用いたときに他の成分との粉末
界面での化学反応が起こりなじみが良くなるため、充填
率が上がるなど応用範囲がきわめて広くなることが期待
される。従来、高純度酸化アルミニウム粉末は、塩化物
、硝酸塩などのアルミニウム塩水溶液のアルカリ中和ま
たはアルミン酸ナトリウム水溶液の過飽和溶液からの析
出や酸による中和によって得られる水酸化アルミニウム
を200〜600ooの範囲の熱処理をすることによっ
て得られるy−アルミナ粉末、900〜1000qoで
得られる6−アルミナ粉末、硝酸アルミニウムや硫酸ア
ルミニウムを直接1200〜130ぴ0で熱分解するこ
とによって得られるQ−アルミナ粉末などが一般的であ
る。
In particular, if the powder is amorphous, when it is used as a raw material for heat-resistant materials manufactured by powder metallurgy, chemical reactions occur at the powder interface with other components, resulting in better compatibility, resulting in higher filling rates and other applications. It is expected that the range will be extremely wide. Conventionally, high-purity aluminum oxide powder is produced by alkali neutralization of an aqueous solution of aluminum salts such as chlorides and nitrates, or precipitation from a supersaturated aqueous solution of sodium aluminate, or neutralization with an acid. Y-alumina powder obtained by heat treatment of Common.

しかし、これらの方法では0.5ム以下の粒径を有する
微粉末は得られない。一方、塩化アルミニウム蒸気と酸
素あるいは水蒸気とを1000q0以上で接触させると
、微細な6−ないしyーアルミナが生成することも知ら
れている。
However, these methods do not yield fine powders having a particle size of 0.5 mm or less. On the other hand, it is also known that fine 6- to y-alumina is produced when aluminum chloride vapor is brought into contact with oxygen or water vapor at a concentration of 1000 q0 or more.

このうち、塩化アルミニウム蒸気と酸素の接触によって
得られる酸化アルミニウム粉末の粒径は0.1山以上で
あり、6−およびyーアルミナの明瞭な結晶型を有する
。また、高温での水蒸気との接触により酸化アルミニウ
ム粉末を得る方法では、水蒸気と塩化アルミニウム蒸気
が接触すると即座に加水分解が起こるので、配管の閉塞
が起こりやすく、工業的規模での継続的製造は困難であ
る上、水蒸気と塩化アルミニウム蒸気との混合が十分に
なされないま)高温で接触することになるので均一に高
温加水分解が進行せず、0.1仏以下の粒径の酸化アル
ミニウム粉末も存在するものの広い粒律分布を示し、か
つ、無定形とy−アルミナの混合物になる。本発明は、
0.1ム以下の粒径を有し、粒径の整った無定形の微細
な酸化アルミニウム粉末を得ることを目的としている。
Among these, the aluminum oxide powder obtained by contacting aluminum chloride vapor with oxygen has a particle size of 0.1 peak or more and has distinct crystal types of 6- and y-alumina. In addition, in the method of obtaining aluminum oxide powder by contacting with water vapor at high temperatures, hydrolysis occurs immediately when water vapor and aluminum chloride vapor come into contact, so pipes are likely to become clogged, making continuous production on an industrial scale impossible. In addition to being difficult, since water vapor and aluminum chloride vapor are not sufficiently mixed (until they come into contact with each other at high temperatures), high-temperature hydrolysis does not proceed uniformly, resulting in aluminum oxide powder with a particle size of 0.1 French or less. Although it also exists, it shows a wide particle distribution and is a mixture of amorphous and y-alumina. The present invention
The purpose is to obtain amorphous fine aluminum oxide powder with a uniform particle size and a particle size of 0.1 μm or less.

本発明者等は塩化アルミニウム蒸気を高温で加水分解す
る方法が、従来法のうちで、最も微細な粉末を得やすい
ことに着目し、この方法の改良を試みた。
The present inventors noticed that the method of hydrolyzing aluminum chloride vapor at high temperature was the easiest to obtain the finest powder among conventional methods, and attempted to improve this method.

塩化アルミニウムは常温では、きわめて吸湿性であり、
粘着性の強い粉末または額粒状固体として存在するので
、塩化アルミニウム蒸気を得るための気化器への定量供
給が難かしく、蒸気を得たのちも、高温で加水分解させ
る以前の工程での水蒸気との均一混合が行なえなかった
Aluminum chloride is extremely hygroscopic at room temperature;
Since it exists as a highly sticky powder or granular solid, it is difficult to supply it in a fixed amount to a vaporizer to obtain aluminum chloride vapor, and even after obtaining the vapor, it is difficult to supply it in a fixed amount to the vaporizer that is used to obtain aluminum chloride vapor. could not be mixed uniformly.

本発明者等は、この点を改良し、金属状のアルミニウム
融体または固体に塩化水素を含有するガスを吹き付けて
三塩化アルミニウムを発生させることにより、塩化水素
の供給量により、三塩化アルミニウムの供給量を自由に
制御でき、副生する水素と三塩化アルミニウムが均一に
混合しているため、この混合ガス中の水素を燃焼させ、
酸水素炎を形成させるだけで、三塩化アルミニウムの高
温加水分解を達成させることができることを見出した。
The present inventors improved this point and generated aluminum trichloride by blowing a gas containing hydrogen chloride onto a metallic aluminum melt or solid. The supply amount can be controlled freely, and the by-product hydrogen and aluminum trichloride are evenly mixed, so the hydrogen in this mixed gas is combusted,
It has been found that high temperature hydrolysis of aluminum trichloride can be achieved simply by forming an oxyhydrogen flame.

本発明によれば200〜1200oCの温度範囲に加熱
したアルミニウム(融体または固体)に塩化水素を含有
するガスを吹き付けることによって得られる三塩化アル
ミニウム蒸気と水素の混合気体を酸素含有ガスと混合し
て、その水素を燃焼させそこで生成する微粉末を90℃
以上の温度のうちに燃焼排ガスから分離することを特徴
とする超微粒状酸化アルミニウムの製造法が提供される
。本発明において、アルミニウムと塩化水素は、AI十
粕CI→AIC13十3/がLの反応式に従って反応し
、生成したMCI3は、上式の生成系の水素の燃焼によ
る酸水素炎中で、AIC13十3/斑20一1/2AI
203十3HCIの反応に従って、酸化アルミニウムを
生ずる。
According to the present invention, a mixed gas of aluminum trichloride vapor and hydrogen obtained by blowing a gas containing hydrogen chloride onto aluminum (molten or solid) heated to a temperature range of 200 to 1200oC is mixed with an oxygen-containing gas. Then, burn the hydrogen and heat the resulting fine powder to 90°C.
There is provided a method for producing ultrafine aluminum oxide, which is characterized in that it is separated from combustion exhaust gas at the above temperature. In the present invention, aluminum and hydrogen chloride are reacted according to the reaction formula of AI 10 dregs CI→AIC13 13/is L, and the generated MCI3 is reacted with AIC13 13/Spot 2011/2AI
Following the reaction of 2033HCI, aluminum oxide is produced.

前述のように塩化水素供給量の制御によってニ塩化アル
ミニウムの供給を制御することができる。また加水分解
のために必要最少限の水蒸気は、アルミニウムが塩素化
される酸水素炎中で、3′2日2十3′402→3/2
日20の反応によって生成しており、比重の大きい三塩
化アルミニウムと比重の小さい水蒸気とを混合するため
の特別の手段を必要としない。
As described above, the supply of aluminum dichloride can be controlled by controlling the amount of hydrogen chloride supplied. The minimum amount of water vapor required for hydrolysis is 3'2 days 23'402 → 3/2 in an oxyhydrogen flame where aluminum is chlorinated.
It is produced by a reaction of 20 days, and does not require any special means for mixing aluminum trichloride, which has a high specific gravity, and water vapor, which has a low specific gravity.

この点は従来の水蒸気による高温加水分解に比べてきわ
めて有利である。アルミニウムを塩化水素を含むガスに
よって塩素化させる方法によって三塩化アルミニウムを
得ると、生成物の三塩化アルミニウムと水素が完全に均
一に混合されており、この混合ガスを酸水素炎に導くと
、三塩化アルミニウムの加水分解が炎の中で均一にかつ
瞬時に起こり、0.1A以下の粒径を有し、かつ粒径の
整った酸化アルミニウム粉末が得られる。
This point is extremely advantageous compared to conventional high-temperature hydrolysis using steam. When aluminum trichloride is obtained by chlorinating aluminum with a gas containing hydrogen chloride, the product aluminum trichloride and hydrogen are mixed completely and uniformly, and when this mixed gas is introduced into an oxyhydrogen flame, it is Hydrolysis of aluminum chloride occurs uniformly and instantaneously in the flame, and aluminum oxide powder with a particle size of 0.1 A or less and a uniform particle size is obtained.

塩化水素を含むガスを吹き付けるアルミニウム融体また
は固体の温度は20000以下であると、三塩化アルミ
ニウムの生成速度が遅く、かつ生成した三塩化アルミニ
ウムが配管に凝結するので不適当である。
If the temperature of the aluminum melt or solid to which the hydrogen chloride-containing gas is blown is below 20,000, the rate of aluminum trichloride production will be slow and the produced aluminum trichloride will condense on the piping, which is unsuitable.

また、1200午0以上であると塩化水素雰囲気下でア
ルミニゥム融体を保持する適当な装置材料がないので不
適当である。また生成した酸化アルミニウムの微粉末は
、酸水素炎排ガスと共存したま)、冷却されながら固気
分離装置まで導かれるが、この粉末を排ガスから分離す
るには、酸水素炎で富止生し、排ガス中に共存する塩化
水素の融点以上の温度が必要であり、この温度は、通常
、90qo以上であり、90℃以下に冷却すると気固分
離装置に塩化水素が塩酸の形で結露し、装置を腐食する
ので適当でない。アルミニウム葛虫体または固体に吹き
付けるべき塩化水素を含むガス中の塩化水素は、通常、
工学的に可能な通気温度に比し、十分にすみやかにアル
ミニウムと反応し、三塩化アルミニウムを生成するので
、塩化水素の供給速度および濃度はここに、とくに規定
するには及ばず、共存するガスも、不活性ガスのヘリウ
ム、アルゴン、窒素などや、酸水素炎の燃焼を助ける水
素、アルミニウムの塩素化を助ける塩素などいずれでも
よい。本発明の方法において加熱アルミニウム(融体ま
たは固体)に塩化水素含有ガスを吹きつけることによっ
て得られる三塩化アルミニウム蒸気と水素の混合気体を
酸素含有ガスと混合して、その水素を燃焼させる際に、
さらに水素を添加して、水素過剰の状態で燃焼させると
、より良好な結果が得られる。この場合、通常添加水素
は上述のように最初から塩化水素に混合しておくのが便
利である。本発明の方法において使用される金属アルミ
ニウムは通常ィソゴツトとして市販されているものであ
れば、新製品でも再回収品でもよい。
Moreover, if it is over 1200 pm, it is unsuitable because there is no suitable equipment material to hold the aluminum melt in a hydrogen chloride atmosphere. The generated aluminum oxide fine powder coexists with the oxyhydrogen flame exhaust gas and is guided to the solid-gas separator while being cooled. , a temperature higher than the melting point of hydrogen chloride coexisting in the exhaust gas is required, and this temperature is usually 90 qo or higher, and when cooled to 90°C or lower, hydrogen chloride condenses in the form of hydrochloric acid in the gas-solid separator. It is not suitable as it corrodes the equipment. Hydrogen chloride in a gas containing hydrogen chloride to be sprayed onto an aluminum body or solid is usually
The supply rate and concentration of hydrogen chloride cannot be specified here, as it reacts with aluminum sufficiently quickly to produce aluminum trichloride compared to the engineeringly possible ventilation temperature, and the coexisting gas It may also be inert gas such as helium, argon, nitrogen, etc., hydrogen that helps combustion in an oxyhydrogen flame, or chlorine that helps chlorinate aluminum. In the method of the present invention, a mixed gas of aluminum trichloride vapor and hydrogen obtained by blowing hydrogen chloride-containing gas onto heated aluminum (molten or solid) is mixed with an oxygen-containing gas and the hydrogen is combusted. ,
Better results can be obtained by adding more hydrogen and burning in a hydrogen-excess state. In this case, it is usually convenient to mix the added hydrogen with hydrogen chloride from the beginning as described above. The metal aluminum used in the method of the present invention may be either a new product or a recycled product, as long as it is normally commercially available as an isogot.

本発明の方法において使用される塩化水素は普通の市販
のものでよい。
The hydrogen chloride used in the process of the invention may be any conventional commercially available hydrogen chloride.

実施例 1 アルミニウム500夕を1000q0に加熱された密閉
型ルッボに置き塩化水素50%とアルゴン50%を含有
する混合ガスを200〆/minの流速で通気し生成す
るガスを200qC以上に保温したま)酸素を25そ′
minの流速で供給された酸水素炎バーナーに導き、排
ガスを250qoまで冷却したのち、生成した粉末を排
ガスからダストチャンバーで分離回収したところ10分
間に平均粒釜約8mmの酸化アルミニウム粉末680夕
が得られた。
Example 1 500 kg of aluminum was placed in a closed-type rubbo heated to 1000 q0, and a mixed gas containing 50% hydrogen chloride and 50% argon was passed through it at a flow rate of 200 q/min, and the resulting gas was kept at a temperature of 200 qC or higher. ) 25 so' of oxygen
After the exhaust gas was cooled down to 250 qo by introducing it into an oxyhydrogen flame burner supplied at a flow rate of 10 min, the generated powder was separated and recovered from the exhaust gas in a dust chamber. In 10 minutes, 680 qo of aluminum oxide powder with an average grain size of about 8 mm was produced. Obtained.

この粉末は、X線回折法で特別なパターンを示さず、無
定形と解される。実施例 2 アルミニウム1000夕を700午0に加熱された密閉
型ルッポに置き、塩化水素70%と窒素30%を含有す
る混合ガスを143そ′minの流速で通気し生成する
ガスを200℃以上に保温したま)空気125夕/mi
nの流速で供給された酸水素炎バーナーに導き、排ガス
を170こ0まで冷却したのち、生成した粉末を排ガス
からバッグフィルターで分離回収したところ、20分間
に平均粒蚤約6瓜凧の酸化アルミニウム粉末1440夕
が得られた。
This powder shows no particular pattern in X-ray diffraction and is considered amorphous. Example 2 1,000 mm of aluminum was placed in a closed-type lupus heated to 700 mm, and a mixed gas containing 70% hydrogen chloride and 30% nitrogen was passed through at a flow rate of 143 mm, and the resulting gas was heated to 200°C or higher. (while keeping warm) Air 125 t/mi
After the exhaust gas was cooled down to 170°C by introducing it into an oxyhydrogen flame burner supplied at a flow rate of n, the generated powder was separated and collected from the exhaust gas using a bag filter. 1440 kg of aluminum powder was obtained.

実施例 3 アルミニウム1500夕を400q0に加熱された密閉
型ルツボに置き、塩化水素90%と水素10%を含有す
る混合ガスを110〆′minの流速で通気し生成する
ガスを200qo以上に保温したま)空気を155〆/
minの流速で供給された酸水素炎バーナーに導き、排
ガスを120こ0まで冷却したのち、生成した粉末を排
ガスからサイクロンで分離回収したところ、30分間に
平均粒蓬約5仇肌の酸化アルミニウム粉末2210夕が
得られた。
Example 3 1,500 kg of aluminum was placed in a closed crucible heated to 400 qO, and a mixed gas containing 90% hydrogen chloride and 10% hydrogen was passed through at a flow rate of 110 〆'min, and the resulting gas was kept at a temperature of 200 qO or more. M) Air 155〆/
After the exhaust gas was cooled down to 120°C by passing through an oxyhydrogen flame burner supplied at a flow rate of 2210 kg of powder was obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 200〜1200℃の温度範囲に加熱したアルミニ
ウム(融体または固体)に塩化水素を含有するガスを吹
き付けることによつて得られる三塩化アルミニウム蒸気
と水素の混合気体を酸素含有ガスと混合して、その水素
を燃焼させそこで生成する微粉末を90℃以上の温度の
うちに燃焼排ガスから分離することを特徴とする超微粒
状酸化アルミニウムの製造法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法であつて、加熱ア
ルミニウムに塩化水素を吹きつけて得られる三塩化アル
ミニウムと水素の混合気体を酸素含有ガスと混合して水
素を燃焼させる際に、予め塩化水素に水素を添加してお
くことを特徴とする方法。
[Claims] 1. A mixed gas of aluminum trichloride vapor and hydrogen, which is obtained by blowing a gas containing hydrogen chloride onto aluminum (molten or solid) heated to a temperature range of 200 to 1200°C, is A method for producing ultrafine aluminum oxide, which comprises mixing hydrogen with a contained gas, burning the hydrogen, and separating the resulting fine powder from the combustion exhaust gas at a temperature of 90° C. or higher. 2. The method according to claim 1, in which a mixed gas of aluminum trichloride and hydrogen obtained by spraying hydrogen chloride onto heated aluminum is mixed with an oxygen-containing gas to combust the hydrogen. A method characterized by adding hydrogen to hydrogen chloride.
JP56026848A 1981-02-27 1981-02-27 Method for producing ultrafine aluminum oxide Expired JPS604131B2 (en)

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WO2001047812A1 (en) * 1999-12-27 2001-07-05 Showa Denko K.K. Alumina particles, method for producing the same, composition comprising the same, and alumina slurry for polishing
US7067105B2 (en) 1999-12-27 2006-06-27 Showa Denko K.K. Alumina particles, production process thereof, composition comprising the particles and alumina slurry for polishing

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