RO130345A2 - Procedeu de obţinere a fibrelor de alodin deşeuri din aluminiu metal şi instalaţie - Google Patents
Procedeu de obţinere a fibrelor de alodin deşeuri din aluminiu metal şi instalaţie Download PDFInfo
- Publication number
- RO130345A2 RO130345A2 ROA201300899A RO201300899A RO130345A2 RO 130345 A2 RO130345 A2 RO 130345A2 RO A201300899 A ROA201300899 A RO A201300899A RO 201300899 A RO201300899 A RO 201300899A RO 130345 A2 RO130345 A2 RO 130345A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- aluminum
- fibers
- obtaining
- spinning
- solution
- Prior art date
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 66
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 239000012039 electrophile Substances 0.000 claims description 6
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 235000014214 soft drink Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 4
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000012686 silicon precursor Substances 0.000 claims description 3
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000002453 shampoo Substances 0.000 claims 1
- 230000003381 solubilizing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 55
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 abstract 2
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Si] Chemical compound [AlH3].[Si] KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229940068984 polyvinyl alcohol Drugs 0.000 abstract 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 abstract 1
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 5
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 3
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000578 dry spinning Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010003504 Aspiration Diseases 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940024546 aluminum hydroxide gel Drugs 0.000 description 1
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-K aluminum;trihydroxide;hydrate Chemical compound O.[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000003966 growth inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000243 mutagenic effect Toxicity 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 231100001223 noncarcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 231100000721 toxic potential Toxicity 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un procedeu şi la o instalaţie de obţinere a unor fibre de AlOdin deşeuri de aluminiu metal: doze uzate, de la îmbutelierea băuturilor, tablă deşeu de aluminiu, aliaje de aluminiu-siliciu. Procedeul conform invenţiei constă în obţinerea directă a unei soluţii limpezi de precursori de aluminiu sau aluminiu siliciu, după care se adaugă o soluţie apoasă de alcool polivinilic, amestecul este concentrat prin evaporare în peliculă în vid, din care rezultă precursorul filabil care, în continuare, este filat în filamente care sunt orientate prin electrofilare la tensiuni ridicate, şi colectare prin înfăşurare pe un colector, fibrele crude fiind în continuare calcinate, rezultând fibre ceramice de AlO. Instalaţia conform invenţiei cuprinde un reactor () termostatat, pentru solubilizarea deşeurilor metalice, un vas () amestecător pentru soluţii, un concentrator () rotativ cu evaporator în vid, un dispozitiv pentru electrofilare, compus dintr-o sursă () de înaltă tensiune şi un colector () rotativ, şi un cuptor () de uscare şi calcinare a filetelor.
Description
PROCEDEU DE OBȚINERE A FIBRELOR DE AI2O3 DIN DEȘEURI DE
ALUMINIU METAL SI INSTALAȚIE
DESCRIEREA INVENȚIEI
Invenția se refera la un procedeu de obținere a fibrelor de AI2O3 pornind de la deșeuri de aluminiu metal și la o instalație de aplicare cu obținerea de fibre ceramice de alumină orientate înfășurate prin bobinare pe un colector special prevăzut cu spițe din otel inoxidabil, și care sunt destinate pentru fabricarea de medii filtrante ceramice, materiale compozite cu proprietăți termoizolante sau ca armături pentru compozite cu baza metale și aliaje de metale neferoase.
Fibrele anorganice artificiale cu conținut ridicat de AI2O3 pe baza de silicat de aluminiu sub forma de mullit (3AI2O3 2SiO2) sunt mai refractare decât fibrele minerale naturale, se obțin prin topirea materiei prime la temperaturi înalte urmată de tragere sau suflare ceea ce implică costuri de obținere ridicate. Fibrele oxidice refractare nu se pot obține prin această metodă datorită valorii prea scăzute a tensiunii superficiale a produsului topit. Ele se pot obține numai prin procedee complexe care sunt controlate de evaporare si condensare, cu obținere de fibre scurte.
In general procedeele de obținere a fibrelor de AI2O3 cuprind diferite metode de obținere a filamentelor, dintre care cele mai importante si aplicate industrial constau in filarea umedă din soluții de polimeri, si filare prin tragere in aer cald a unor amestecuri vâscoase sau gelificate. Filarea umedă din soluții de polimeri utilizează o soluție concentrata vâscoasa care este mai întâii gelificată si apoi este supusă deshidratării prin tragerea filamentelor in mediu lichid de alcool izopropilic 100% când se produce deshidratarea parțiala a filamentelor crude, fibrele crude nu au rezistentă mecanică si nu pot fi înfășurate pe trioul de tragere ci numai depuse pe o bandă, nu se pot obține fibre crude independente fibrele fiind lipite intre ele, iar pentru formarea fibrelor se utilizează instalații prevăzute cu băi de coagulare de lungime mare de circa 1,2 m , încălzite, cu temperaturi in baia de coagulare de 35-40°C, iar in final se pot obține doar fibre cu diametre mari de zeci pană la o sută de microni. Filarea uscată in curent de aer cald utilizează de asemenea o soluție vâscoasa de polimeri care este trecută printr-o instalație complexă de filare cu lungimi mari ale coloanei de tragere in curent de aer cald cu viteză mare de suflare a aerului, si o construcție complexă a capului de filare echipat cu o pompetă cu cel puțin trei diafragme si mai mulți cilindrii pentru un control riguros al doi factori principali care controlează filarea: controlul fin al pulsației pompei de alimentare a soluției vâscoase de polimeri, iar al doilea este eliminarea variației curentului de curgere intre duzele filierei de tragere ca să existe o curgere constantă care uniformizează căderea de presiune in spatele filierei pe parcursul procesului de filare, se obțin fibre scurte cu lungimi intre 10 si sute de mm.
Aceste metode, deși au avantajul unei productivități bune, de circa 6,5 pană la 7 cm3/ minut in cazul filării umede din soluții de alcool izopropilic, si, intre 1-120 cm3/ oră in cazul filării uscate in curent de aer cald, prezintă o serie de dezavantaje legate de metodele laborioase de obținere a soluțiilor vâscoase de precursori utilizate la filare, legate de dimensiunile constructive voluminoase si construcția complexă a instalațiilor de filare, utilizarea unor compuși volatili cu potențial cancerogenic, toxic, si al băilor de coagulare de alcool izopropilic 100%, rezistență
(λ“ 2 Ο 1 3 0 0 8 9 9 -2 Β. -11- 2013 mecanică scăzută a filamentelor crude datorată deshidratării parțiale prin coagulare sau uscare in coloana de aer cald, astfel ca filamentele nu pot fi colectate prin bobinare.
De asemenea, mai este cunoscut din literatura de specialitate un procedeu de obținere a fibrelor oxidice pe bază de AI2O3 descris in brevet FR 2.088.130 plecând de la un gel de hidroxid de aluminiu de tip boehmit obținut ca in brevet US 2.915.475, defloculat cu acid (acetic, clorhidric sau azotic) , aditivat cu polimeri organici din familia acrylamide (produs cu potențial cancerogenic, toxic si mutagenic), solubili in apă, când gelul coagulează imediat cu dispunerea paralelă a axelor fibrelor unele in raport cu altele ceea ce permite ca la diluarea unei soluții de poliacrylamida intr-un gel apos de boehmit formarea unor agregate cu aspect spongios formate din fibre scurte mai mult sau mai puțin orientate cu diametre de circa 10 microni care se pot usca si prelucra sub forma de hârtie.
O alta soluție cunoscută propune o metodă de fabricație de obținere a fibrelor pe bază de alumină-silice cu rezistență mecanică excelentă descrisă in brevet US 2004/0234428 A1 pornind de la o soluție de filare a fibrelor prin utilizarea de săruri anorganice solubile in apă urmată de filare uscată in curent de aer cald si de tratare termică a fibrelor crude obținute intr-un mediu care face dificila reacția de oxidare a componentei carbonice din fibra precursoare prin calcinare in atmosfera de azot la 1000-1300°C, cu obținerea de fibre pe bază de alumină-silice cu un conținut rezidual de carbon de circa 1 % care conferă rezistenta mecanică fibrelor.
In același scop, mai este cunoscut un procedeu de obținere a unor agregate de fibre de AI2O3 scurte descris in brevet US 2010/0187731 A1, agregate care sunt mărunțite intr-o dispersie de fibre cu caracteristici de manipulare bune si de igiena mediului de lucru bune, adică necancerigene, cu aplicații utile in obținerea de mate pentru convertori catalitici, cu distribuție a diametrelor fibrelor logaritmică cu un diametru de cel puțin 3 pm pentru a nu putea fi inhalate de organele de respirație ale corpului uman, si nu mai mare de 6 pm pentru a nu se deteriora proprietăți utile industriale precum rezistentă termică, pornind de la o soluție precursoare de clorură de aluminiu bazică cu o concentrație cuprinsă intre 150-190 g/l si un compus de siliciu sub forma de sol de SiO2 cu un raport AI2O3/SiO2 exprimat in greutate cuprins intre 65/35-99/1, aditivată cu un polimer organic solubil in apă (alcool polivinilic, polietilenglicol, sau poliacrilamidă) cu grad de polimerizare cuprins intre 1000 si 3000 cu o concentrație de cel puțin 16g/l, si filare uscată in curent de aer cald cu ajutorul unei filiere cu diametrul găurii de filare intre 0,1-0,5 mm descrisa in brevetul japonez nr. 2.602.460 .
Problema pe care o rezolvă invenția este realizarea unui procedeu de obținere a fibrelor de AI2O3 pornind de la unul dintre următoarele deșeuri de aluminiu metal sau un amestec al acestora: doze uzate provenite de la îmbutelierea băuturilor răcoritoare, deșeuri de tablă din aluminiu sau aliaje de aluminiu-siliciu, șpan și pulbere de aluminiu, mărunțite in prealabil si prelucrate printr-un procedeu simplu, cu costuri reduse de energie si materii prime, fără generare de deșeuri periculoase sau fibre cu dimensiuni care sa pună in pericol sănătatea prin inhalarea acestora de căile respiratorii, care constă in obținerea directă a soluțiilor limpezi de precursori cu conținut de aluminiu si care permite obținerea fibrelor crude de AI2O3 direct fără acțiunea unor agenți de coagulare sau medii de uscare suplimentare, cu depunerea fibrelor prin înfășurare pe un colector rotativ prevăzut cu spițe din otel inox.
Procedeul, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că este alcătuit dintr-o prima etapă de obținerea directă a soluției limpede de precursori de aluminiu sau aluminiu-siliciu (1) in care deșeurile de aluminiu metal mărunțite in prealabil sunt solubilizate
C\-2O 1 3 0 0 8 22-2 6 ,-11- 2013 direct intr-o soluție de acid clorhidric cu concentrația intre 10-14% când se obține o soluție limpede de precursori de aluminiu fără particule solide micronice in suspensie cu o concentrație in aluminiu cuprinsă intre 55-90 g/l, urmată de o a doua etapă de adăugare a componentei organice sub formă de soluție apoasă de alcool polivinilic (2) cu grad de polimerizare in domeniul 1500-3000 si la un raport de substanța uscată calculat față de conținutul de AI2O3 cuprins intre 12-20% de greutate, după care intr-o a treia etapă de concentrare a amestecului anorganic-organic prin evaporare în vid (3) se elimină excesul de apă cu obținerea precursorului filabil caracterizat printr-o vâscozitate dinamica măsurată cu viscozimetrul cuprinsă intre 700100.000 cP , urmată de etapa de filare cu obținerea de filamente orientate prin electrofilare la tensiuni ridicate intre 12-18 kV și colectare a fibrelor crude orientate prin înfășurare a filamentelor pe un colector rotativ special (4) cu spițe din otel inox , urmată de o etapă finală de uscare și calcinare a fibrelor crude (5) cu regim termic controlat pană la o temperatură finală de calcinare intre 1250-1300°C când se obține produsul final, fibre ceramice independente de AI2O3.
Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:
creșterea eficienței solubilizării aluminiului in soluția de precursori cu solubilizarea simultană a magneziului existent in materialul dozelor de băuturi răcoritoare utilizat frecvent ca inhibitorilor de creștere a grăunților de AI2O3 ceea ce conferă rezistentă mecanică fibrelor elimina etapă de filtrare a soluției de precursori anorganici folosită pentru limpezirea acesteia înlătură utilizarea aditivilor organici cu potențial cancerinogenic, toxic utilizează alcoolul polivinilic folosit ca aditiv organic, polimer hidrofil, solubil in apă, cu bună stabilitate chimică si termică, nontoxic si ușor de procesat prin filare permite un control riguros al debitelor permite controlul diametrelor fibrelor obținute chiar din faza de preparare si concentrare al soluției de precursori prin măsurarea viscozității acesteia se pot obțin fibre continue cu diametre de la zeci de microni pană in domeniul nanometric permite obținerea de fibre aliniate si înfășurate prin bobinare pe colectorul rotativ.
Problema tehnică, pe care o rezolva invenția, este de a realiza o instalație pentru obținerea fibrelor de AI2O3 pornind de la deșeuri de aluminiu metal pentru a elimina construcțiile voluminoase si complexe ale instalațiilor de filare folosite in mod curent , si pentru a diminua costurile cu energia si materiile prime, si pentru a înlătura riscul de inhalare de către căile respiratorii a fibrelor de AI2O3 obținute
Instalația, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că este alcătuita dintr-un reactor termostatat 1 prevăzut cu agitare și echipat cu cel puțin două compartimente cilindrice cu pereți poroși din Nylon 7 sau alt material similar cu pori de 50 microni, rezistent termic, utilizat pentru solubilizarea deșeurilor metalice în soluții acide care permite accesul nestingherită al soluției de acid clorhidric către deșeurile metalice mărunțite in vederea solubilizării acestora dar împiedică trecerea in soluția de precursori a particulelor micronice de metal nedizolvat si al impurităților, un vas amestecător pentru soluții 2 utilizat pentru prepararea amestecul precursor anorganic-organic, un concentrator rotativ cu evaporare in peliculă în vid 3 folosit pentru obținerea precursorului filabil, un dispozitiv pentru electrofilare
<- 2 0 1 3 0 Ο 8 £ S - 2 6 -1t- 2013 compus dintr-o sursă de înaltă tensiune 4 și un colector rotativ prevăzut cu spițe metalice din oțel inox egal distribuite față de axa de rotație a colectorului 5 utilizat pentru filarea și colectarea fibrelor crude , iar uscarea și calcinarea filamentelor se face într-un cuptor electric de uscare și calcinare 6 în regim termic controlat.
Avantajele acestei instalații sunt următoarele:
construcție simplă a instalației, ușor de automatizat si exploatat diminuarea cantității de pierderi de material la obținerea soluției de precursori cu pană la 95% fiabilitate in funcționare datorită unui număr redus de elemente mecanice filarea si depunerea fibrelor este continuă si se desfășoară in siguranță, fibrele sunt ușor de manipulat se elimină riscul aspirării fibrelor de către căile respiratorii.
Se dau in continuare, exemple de realizare a invenției in legătură și cu figura 1 care reprezintă o vedere de ansamblu a instalației pentru obținerea fibrelor de AI2O3 din deșeuri de aluminiu metal sau amestec al acestora sub formă de doze uzate provenite de la îmbutelierea băuturilor răcoritoare, deșeuri de tablă din aluminiu sau aliaje de aluminiu-siliciu, șpan și pulbere de aluminiu, mărunțite in prealabil.
Procedeu de obținere a fibrelor de AI2O3 pornind de la deșeuri de aluminiu metal sau amestecuri dintre acestea, conform invenției, este alcătuit dintr-o prima fază de obținere directă a soluției limpede de precursori de aluminiu sau aluminiu-siliciu (1) in care deșeurile de aluminiu metal mărunțite in prealabil sunt solubilizate intr-o soluție de acid clorhidric cu concentrația intre 10-14% prin alimentare continuă in porții egale de circa 12,5 g aluminiu metal /litru de acid pe oră pană la atingerea unei valori a pH-ului soluției de precursori anorganici de 2,5 u.pH., după care dozarea de metal se diminuează pană la 0,2-0,75 g/litru de acid si oră astfel incat să nu se depășească un pH egal cu 3 u.pH deoarece poate apare riscul gelării soluției, densitatea soluției de precursori creste de la 1,29 la 1,37 g/cm3, iar vâscozitatea măsurată cu viscozimetrul creste de la 2cP la 16cP când se obține o soluție limpede de precursori de aluminiu fără particule solide micronice in suspensie cu o concentrație in aluminiu cuprinsă intre 55-90 g/l, urmată de o a doua fază in care se adaugă in soluția de precursori anorganici componenta organică sub formă de soluție apoasă de alcool polivinilic (2) cu grad de polimerizare in domeniul 1500-3000 si la un raport de substanță uscată calculat fată de conținutul de AI2O3 cuprins intre 12-20% de greutate, după care intr-o a treia fază amestecul de precursor anorganic-organic se supune unei operații de concentrare prin evaporare in peliculă în vid (3) când se elimină excesul de apă si se obține un precursor filabil caracterizat printr-o vâscozitate dinamică măsurată cu viscozimetrul cuprinsă intre 700-100.000 cP , urmată de o a patra fază de filare cu obținerea de filamente orientate prin electrofilare la tensiuni ridicate intre 12-18 kV și colectare a fibrelor crude obținute prin înfășurare a filamentelor pe un colector rotativ special (4) cu spițe din otel inox , urmată de o etapă finală de uscare la 100...110°C in aer și calcinare a fibrelor crude (5) in aer si regim termic controlat până la o temperatură finală de calcinare intre 1250-1300°C cu menținere pe palier 2h când se obține produsul final, fibrele ceramice independente de AI2O3.
Componentele instalației pentru obținerea fibrelor de AI2O3 pornind de la deșeuri de aluminiu metal sau amestecuri ale acestora, conform invenției, cuprind un reactor termostatat 1 prevăzut cu agitare și echipat cu cel puțin două compartimente cilindrice cu pereți poroși din
Λ- 2 ο 1 3 Ο ο 8 ε S - 2 6 -11- 2J13
Nylon 7 sau alt material similar cu pori de 50 microni, rezistent termic, un vas amestecător pentru soluții 2 utilizat pentru prepararea amestecul precursor anorganic-organic, un concentrator rotativ cu evaporare in peliculă în vid 3 , un dispozitiv pentru electrofilare compus dintr-o sursă de înaltă tensiune 4 conectat la o duză de filare cu diametru intre 0,8-1,2 mm și un colector rotativ prevăzut cu spițe metalice din oțel inox egal distribuite față de axa de rotație a colectorului 5 la un unghi de 24° prin rotirea căruia se face colectarea fibrelor crude , si un cuptor electric de uscare și calcinare 6 in care se face uscarea si calcinarea fibrelor crude în regim termic controlat.
In primul reactor, deșeurile de aluminiu metal mărunțite in prealabil sunt alimentate continuu in cei doi cilindri cu pereți poroși din Nylon 7 cu pori de 50 microni, aceștia permit accesul nestingherit al soluției de acid către materialul metalic si trecerea soluției cu conținut de aluminiu in reactor. Acum soluția de precursori anorganici este amestecată intr-un vas amestecător 2 cu soluția de polimer organic, după care amestecul rezultat este concentrat pană se atinge viscozitatea dorită intr-un concentrator rotativ cu evaporare in peliculă în vid 3. Soluția vâscoasă de precursori anorganici-organic este supusă apoi filării prin electrofilare intr-un dispozitiv pentru electrofilare compus dintr-o sursă de înaltă tensiune 4 de 30 kV conectată la o duză de filare cu diametru intre 0,8-1,2 mm și un colector rotativ prevăzut cu spițe metalice din oțel inox 5 când se obțin fibre crude orientate înfășurate prin bobinare.
Uscarea si calcinarea fibrelor reținute pe colectorul rotativ 5 se face cu ajutorul unui cuptor electric de uscare si calcinare 6 in aer in regim termic controlat.
Exemplul 1. O cantitate de 90 g de șpan de aluminiu este alimentată continuu intr-un litru de acid clorhidric de concentrație 14%, in porții egale de 12,5 g pe oră in reactorul de solubilizare, pană când pH-ul in soluția de precursor anorganic atinge valoarea de 2,5 u.pH, după care cantitatea de șpan alimentat la solubilizare intr-o oră scade la 0,75 g până la 0,2 g când pH-ul soluției creste la 3,0 u.pH, iar densitatea soluției este 1,36 g/cm3, având un conținut de 98,5 g/l Al, 200,3 g/l CI, 0,025 g/l Mg, 0,042 g/l Si 0,11 g/l Fe, 0,001 g/l Cr, 0,016g/l Zn, 0,006 g/l Ti. Peste soluția de precursor anorganic preparată se adaugă prin amestecare continuă o soluție de alcool polivinilic in concentrație de 20% de greutate calculată ca substanță solidă raportată la cantitatea de AI2O3 din soluția de precursori până la omogenizare completă. Amestecul de precursori astfel obținut este in continuare supus unei operații de concentrare in peliculă in vid la intr-un evaporator cu baie de apă, la temperatura de 55...60°C pentru eliminarea excesului de apă din amestec, când se obține o soluție de precursori friabilă cu viscozitate dinamică crescută măsurată cu viscozimetrul intr-un domeniu cuprins intre
700.. .22.000 cP. Pentru obținerea fibrelor crude soluția vâscoasă de amestecuri polimerice astfel obținută este filată prin electrofilare la o tensiune de 14 kV prin trecerea printr-o duză cu diametrul de 0,8 mm poziționată la o distantă măsurată față de colectorul rotativ cu spițe egală cu 5 cm sub un unghi de 45° raportat la axul dispozitivului colector. Pe colectorul rotativ se depun fibre orientate, paralele, cu un debit de 1,5 ml/ oră. Fibrele crude obținute au rezistentă mecanică bună, si sunt ușor de manipulat. Pentru obținerea produsului final fibre de AI2O3, fibrele crude sunt uscate timp de 2h la 100... 110 °C, si apoi calcinate in cuptor electric in aer la
1250.. .1300°C in regim termic controlat, cu menținere pe palier timp de 2h.
Exemplul 2. O cantitate de 90 g de amestec de deșeu de aluminiu metal alcătuit din doze de băuturi răcoritoare tocate in prealabil si șpan de aluminiu este alimentată continuu sub agitare intr-un litru de acid clorhidric de concentrație 14%, in porții egale de 12,5 g pe oră in
(V 2 ο 1 3 Ο Ο 8 £ £ - 2 6 .-11- 2013
reactorul de solubilizare, până când pH-ul in soluția de precursor anorganic atinge valoarea de
2,5 u.pH, după care cantitatea de deșeu metalic alimentat la solubilizare intr-o oră scade la 0,75 g pană la 0,2 g când pH-ul soluției creste la 3,0 u.pH, iar densitatea soluției este 1,37 g/cm3, la care se adaugă o cantitate prestabilită de silice sub forma de pulbere coloidală, soluția având o concentrație finală de 99,0 g/l Al, 236,4 g/l CI, 1,25 g/l Mg, 1,9 g/l Si, 0,11 g/l Fe, 0,003 g/l Cr, 0,012g/l Zn, 0,002 g/l Ti. Peste soluția de precursor anorganic preparată se adaugă prin amestecare continuă o soluție de alcool polivinilic in concentrație de 12% de greutate calculată ca substanță solidă raportată la cantitatea de AI2O3 din soluția de precursori pană la omogenizare completă. Amestecul de precursori astfel obținut este in continuare supus unei operații de concentrare in peliculă in vid la intr-un evaporator cu baie de apă, la temperatura de
55...60°C pentru eliminarea excesului de apă din amestec, când se obține o soluție de precursori filabilă cu viscozitate dinamică crescută măsurată cu viscozimetrul intr-un domeniu cuprins intre 20.000...140.000 cP. Pentru obținerea fibrelor crude soluția vâscoasă de amestecuri polimerice astfel obținută este filată prin electrofilare la o tensiune de 18 kV prin trecerea printr-o duză cu diametrul de 1,0 mm poziționată la o distantă măsurată față de colectorul rotativ cu spițe egală cu 11 cm sub un unghi de 45° raportat la axul dispozitivului colector. Pe colectorul rotativ se depun fibre orientate, paralele, cu un debit de 1,8 ml/ oră. Fibrele crude obținute au rezistentă mecanică bună, si sunt ușor de manipulat. Pentru obținerea produsului final fibre de AI2O3-SiO2, fibrele crude sunt uscate timp de 2h la 100... 110 °C, si apoi calcinate in cuptor electric in aer la 1050... 1150°C in regim termic controlat, cu menținere pe palier timp de 2h.
Claims (1)
- Procedeu de obținere a fibrelor de AI2O3 pornind de la unul dintre următoarele deșeuri de aluminiu metal sau amestecuri ale acestora: doze uzate provenite de la îmbutelierea băuturilor răcoritoare, deșeuri de tablă din aluminiu sau aliaje de aluminiu-siliciu, șpan și pulbere de aluminiu, caracterizat prin aceea că, se tratează deșeurile de aluminiu metal cu o soluție de acid clorhidric intr-o primă fază de solubilizare când se obține direct o soluție limpede de precursori de aluminiu sau aluminiu-siliciu (1) intr-un reactor prevăzut cu cel puțin două compartimente cu pereți poroși cu pori de 50 microni, urmată de o a doua etapă de adăugare a componentei organice sub formă de soluție apoasă de alcool polivinilic (2), o a treia etapă de concentrare a amestecului anorganic-organic prin evaporare in peliculă în vid (3) cu obținerea precursorului filabil, urmată de etapă de filare cu obținerea de filamente orientate prin electrofilare la tensiuni ridicate și colectare prin înfășurare a filamentelor pe un colector special (4), și de uscare și calcinare a fibrelor crude (5) când se obține produsul final, fibre ceramice de AI2O3.Instalație utilizată pentru procedeul definit in revendicarea 1, prezentată ca in figura 1, pentru obținerea fibrelor de AI2O3 pornind de la unul dintre următoarele deșeuri de aluminiu metal sau amestecuri ale acestora: doze uzate provenite de la îmbutelierea băuturilor răcoritoare, deșeuri de tablă din aluminiu sau aliaje de aluminiu-siliciu, șpan și pulbere de aluminiu, caracterizat prin aceea că, este alcătuită dintr-un reactor termostatat 1 prevăzut cu agitare și echipat cu cel puțin două compartimente cilindrice cu pereți poroși din Nylon 7 sau alt material similar cu pori de 50 microni, rezistent termic, utilizat pentru solubilizarea deșeurilor metalice în soluții acide, vas amestecător pentru soluții 2 pentru prepararea amestecul precursor anorganic-organic, concentrator rotativ cu evaporare în vid 3 folosit pentru obținerea precursorului filabil, dispozitiv pentru electrofilare compus dintr-o sursă de înaltă tensiune 4 și un colector rotativ prevăzut cu spițe metalice din oțel inox egal distribuite față de axa de rotație a colectorului 5 utilizat pentru filarea și colectarea fibrelor crude , iar uscarea și calcinarea filamentelor se face într-un cuptor de uscare și calcinare 6 în regim termic controlat.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201300899A RO130345B1 (ro) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Procedeu de obţinere a fibrelor de alodin deşeuri de aluminiu metal şi instalaţie de realizare a procedeului |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201300899A RO130345B1 (ro) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Procedeu de obţinere a fibrelor de alodin deşeuri de aluminiu metal şi instalaţie de realizare a procedeului |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO130345A2 true RO130345A2 (ro) | 2015-06-30 |
| RO130345B1 RO130345B1 (ro) | 2016-07-29 |
Family
ID=53477123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201300899A RO130345B1 (ro) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Procedeu de obţinere a fibrelor de alodin deşeuri de aluminiu metal şi instalaţie de realizare a procedeului |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO130345B1 (ro) |
-
2013
- 2013-11-26 RO ROA201300899A patent/RO130345B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO130345B1 (ro) | 2016-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101185817B (zh) | 一种纳米氧化铝纤维膜材料的制备方法 | |
| CN102557628B (zh) | 一种柔性钇稳定氧化锆陶瓷纤维及其制备方法 | |
| CN102965764B (zh) | 一种氧化铝陶瓷连续纤维的制备方法 | |
| CN102070326B (zh) | 多元复合氧化铝基连续纤维的制备工艺 | |
| CN114162844B (zh) | 一种氧化铝/莫来石双相纤维用前驱体复合溶胶及其制备方法 | |
| CN102011215B (zh) | 溶胶-凝胶法制备钇铝石榴石基连续纤维的工艺 | |
| CN111074379B (zh) | 一种氧化铝-氧化锆复合短纤维及其制备方法 | |
| CN104005115A (zh) | 一种氧化铝陶瓷纤维的制备方法 | |
| CN102091534A (zh) | 一种荷正电微孔陶瓷膜及其制备方法 | |
| CN103482628B (zh) | 纤维状纳米硅的制备方法 | |
| CN106145946A (zh) | 一种液相原料技术制备陶瓷结合剂砂轮的方法 | |
| CN108467253A (zh) | 一种碳化硅纳米线预制体增强氧化铝气凝胶材料及其制备方法 | |
| CN107460545B (zh) | 一种棒状氧化锆晶须的制备方法 | |
| CN104141181A (zh) | 一种含有SiO2掺杂的ZrO2纤维的制备方法 | |
| CN101538149A (zh) | 一种氧化铝基连续纤维的制备方法 | |
| Song et al. | Microstructural differences between electrospun alumina borate nanofibers prepared by solutions with different PVP contents | |
| CN106377946A (zh) | 一种耐高温抗氧化过滤毡材料的制备方法 | |
| CN106048780A (zh) | 一种氧化铝基连续纤维的制备方法 | |
| CN102031586A (zh) | 掺铕氟化钇纳米纤维/高分子复合纳米纤维的制备方法 | |
| CN104451954A (zh) | 一种纳米氧化铝纤维的制备方法 | |
| CN102358697B (zh) | 一种制备含有莫来石和氧化铝晶相长纤维的方法 | |
| CN103757750A (zh) | 一种氧化铝基连续纤维的制备方法 | |
| CN101654254B (zh) | 一种电气石的合成方法 | |
| RO130345A2 (ro) | Procedeu de obţinere a fibrelor de alodin deşeuri din aluminiu metal şi instalaţie | |
| CN116752250A (zh) | 一种静电纺丝制备柔性莫来石纳米纤维的方法 |