RU2355638C1 - Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия - Google Patents
Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355638C1 RU2355638C1 RU2007149623/15A RU2007149623A RU2355638C1 RU 2355638 C1 RU2355638 C1 RU 2355638C1 RU 2007149623/15 A RU2007149623/15 A RU 2007149623/15A RU 2007149623 A RU2007149623 A RU 2007149623A RU 2355638 C1 RU2355638 C1 RU 2355638C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- bayerite
- aluminium hydroxide
- density
- superfine aluminium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению высокодисперсного гидроксида алюминия, используемого в качестве антипирена и наполнителя. Высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия получают путем смешения щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов. В качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор плотностью 1100-1300 кг/м3, содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов. Нейтрализацию ведут до остаточного содержания Na2Оку в смешанном растворе 1-15 г/л. Изобретение позволяет использовать данный способ в производстве глинозема по методу спекания. 1 табл.
Description
Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия байеритовой структуры, с целью применения в качестве эффективного наполнителя и антипирена (подавителя горения).
Известен способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия в форме псевдобемита (J. Chem. Technol. Biotechnol., vol. 31, (11), 1981, p.670-675), предусматривающий смешение раствора алюмината натрия с азотной или соляной кислотами. Недостатками способа являются применение дорогостоящих реагентов и невозможность применения получаемого продукта в качестве эффективного наполнителя и антипирена.
Другой известный способ, нацеленный в своей основе на получение гидроксихлоридов алюминия (патент РФ №2139248, опубл. 10.10.1999), включает в качестве промежуточной стадии получение гидроксида алюминия путем смешения алюминатного раствора с бикарбонатным раствором в соотношении 1:7 с условием создания бикарбонатной среды в полученной пульпе не менее 2,0 г/л Na2Oбкб. Температура раствора при их смешении и полученной пульпы не должна превышать 30°С, рН среды в пульпе 11,2-11,8. В результате выделяется гидроалюмокарбонат натрия, который разлагается водой с температурой не более 30°С до рН среды 6-7, в результате чего образуется высокодисперсный аморфный гидроксид алюминия. Этот способ менее затратен по сравнению с предыдущим из-за дешевизны бикарбоната натрия, однако также не позволяет рассматривать данный продукт как антипирен из-за низкой температуры начала его дегидратации (малой термостабильности).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ получения гидратированного оксида алюминия (а.с. СССР №1483843, опубл. 27.09.1999), включающий смешивание растворов алюмината натрия и соли алюминия путем одновременного их сливания, получение пульпы, ее разделение, промывку и сушку осадка, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества продукта за счет регулирования его фазового состава, смешивание раствора алюмината натрия и соли алюминия проводится до мольного отношения в смеси [ОН-]/[Al3+], равного 1,5-2,5, затем полученная суспензия, раствор алюмината натрия и вода одновременно сливаются при рН, равном 6,0-10,4, и 50-80°С, и полученная пульпа с осадком гидратированного оксида алюминия непрерывно отбирается и подвергается старению в течение 0,5-5 ч. Способ-прототип позволяет получать практически монофазный байерит, но не дает возможности добиться требуемой для антипиренов и наполнителей дисперсности продукта и также связан с применением дорогостоящих реагентов.
Для того чтобы гидроксид алюминия мог быть использован в качестве антипирена в полимерных композициях, например в негорючих пластикатах для кабельной изоляции, он должен иметь масс-медианный (усредненный) размер частиц в пределах d50=0,8-4,0 мкм при узком распределении частиц по размерам, т.е. высокую монодисперсность. При этом наполнитель должен обеспечивать определенные реологические свойства пластика, в частности низкую вязкость, что возможно только с применением осажденного, но не молотого Al(ОН)3. Кроме того, необходима достаточно высокая температура начала дегидратации антипирена. В этом смысле при равной дисперсности байерит предпочтительнее гиббсита.
Задачей изобретения является получение осажденного гидроксида алюминия байеритовой структуры, соответствующего по своему гранулометрическому составу, реологическим свойствам и термостабильности требованиям к высокоэффективным и экологически чистым антипиренам и наполнителям, в частности для применения в негорючих полимерных композициях, обладающего при этом низкой себестоимостью.
Технический результат достигается тем, что в способе получения высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия, включающем смешение щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов, в качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор плотностью 1100-1300 кг/м3, содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов, а нейтрализацию ведут до остаточного содержания Na2Oку в смешанном растворе 1-15 г/л.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В настоящее время спрос на рынке высококачественных экологически чистых антипиренов удовлетворяется, главным образом, за счет осажденного гидроксида алюминия гиббситовой структуры, технология получения которого адаптирована к производству глинозема по способу Байера. Получение байерита, отличающегося от гиббсита более высокой термостабильностью (что очень важно для антипиренов), по этой технологии не возможно. С другой стороны, гидроксид алюминия в форме байерита может быть получен на глиноземных заводах, работающих по технологии спекания. На этих предприятиях есть все исходные растворы для получения байерита по предлагаемому способу: алюминатный раствор, содовый или содо-поташный раствор, углекислый печной газ для корректировки содержания в них бикарбонатов, а в ряде случаев также готовый содо-бикарбонатный раствор. Главная проблема здесь состоит в получении высокодисперсного байеритового порошка необходимого гранулометрического состава (обычно в интервале размеров 0,8-4 мкм), пригодного для использования в качестве наполнителя и антипирена.
Авторами настоящего изобретения установлено, что к желаемому результату приводит присутствие в нейтрализующем растворе помимо бикарбонатов также и карбонатов, в основном солей натрия, в концентрациях, обеспечивающих плотность нейтрализующего раствора в пределах 1100-1300 кг/м3. Этот интервал соответствует реальным содовым, содо-поташным и содо-бикарбонатным растворам, циркулирующим в технологических схемах глиноземных заводов, работающих по методу спекания.
Плотность нейтрализующего раствора является ключевым параметром, обеспечивающим требуемую дисперсность продукта. Однако в заявляемом интервале плотности соотношение концентраций Na2Oкб и Na2Обкб может меняться в пределах растворимости компонентов в системе Na2СО3 - NaHCO3 - Н2О. Однако из соображений максимальной производительности заявляемого способа целесообразно получать нейтрализующий раствор с максимальной для данных конкретных условий содержания бикарбонатов щелочных металлов.
При смешении такого комплексного нейтрализующего раствора с алюминатным раствором образуется гель, при старении которого (золь-гель переходе) происходит выделение монокристаллов байерита требуемой дисперсности.
Степень нейтрализации алюминатного раствора (конечное содержание щелочей в пересчете на Na2Oку) существенно влияет на лиофильность (гидрофильность) получаемого геля. В рассматриваемой системе низкая щелочность нейтрализованной среды (менее 1 г/л по Na2Oку) дает практически не разлагающийся гель - лиогель. Напротив, чрезмерно высокая (более 15 г/л по Na2Оку) щелочность приводит к быстрому распадению геля, но с выделением крупнокристаллической фазы со средним размером частиц более 5 мкм. Кроме того, это влечет за собой непроизводительное расходование объема нейтрализующего раствора, т.е. к увеличению себестоимости продукции и снижению производительности оборудования. Во всех случаях заявляемый интервал конечного содержания Na2Oку в нейтрализованном (смешанном) растворе соответствует рН>12, то есть лежит в более щелочной области, чем в прототипе и любом из аналогов.
Примеры осуществления способа
Опыты проводили с использованием алюминатного раствора одного из глиноземных заводов, работающих по технологии спекания с последующей гидрохимической переработкой спека, следующего состава, г/л: Al2O3 78,3; Na2Oку 80,0; Na2Oкб 8,6. Для нейтрализации использовали содо-бикарбонатные растворы плотностью 1100-1300 кг/м3 с различным соотношением массовых долей Na2Oкб и Na2Oбкб; приготовленные на основе производственных растворов карбонатных методом газации печным газом, содержащим CO2. Алюминатный и нейтрализующий растворы брали в объемном соотношении, обеспечивающем заданное конечное содержание Na2Oкб, нагревали до 55°С и смешивали в ректоре с мешалкой в течение 1-2 мин, а затем прекращали перемешивание. Образовавшийся гель выдерживали до полного его разложения и выделения твердой фазы Al(ОН)3. Осадок подвергали гранулометрическому (по методу лазерной дифракции) и рентгенофазовому анализу. Результаты опытов представлены в таблице.
Во всем диапазоне заявляемых плотностей нейтрализующего раствора (опыты 1-5) были получены байеритовые порошки, полностью соответствующие установленным требованиям, однако по дисперсному составу (монодисперсности) наилучшим следует признать результат опыта 3. Об этом свидетельствуют минимальные отличия в размерах на краях спектра распределения частиц по размерам (d10 и d90) от своего масс-медианного значения d50, которое, в свою очередь, означает, что 50% (по массе) частиц имеют размер не более 1,46 мкм. Причем большинство частиц близко к d50, а массовые доли экстремально крупных и мелких частиц не велики.
При оптимальной плотности нейтрализующего раствора (≈1200 кг/см3) степень нейтрализации алюминатного раствора также имеет значение. При содержании Na2Oкб в смешанном растворе после нейтрализации 1 г/л (на левой границе заявляемого интервала, опыт 6) получился мелкий, но сравнительно полидисперсный продукт, и существенно увеличилось время разложения геля. При 15 г/л (на правой границе заявляемого интервала, опыт 7) байеритовый порошок оказался близок к предельно допустимому значению d50=4 мкм. Кроме того, из-за малой глубины нейтрализации в осадок выделилось только около 80% введенного в процесс алюмината. Таким образом, помимо качества продукта с отклонением щелочности геля от оптимума несколько снижается также производительность способа.
Таблица | ||||||||
Условия и результаты опытов по осаждению высокодисперсного байерита | ||||||||
№ опыта | Плотность содо-бикарбонатного раствора, кг/м | Содержание Na2Oку в смешанном растворе после нейтрализации, г/л | Время полного выделения Al(ОН)3 из смешанного раствора, мин | Дисперсный состав частиц Al(ОН)3, мкм | Форма Al(ОН)3 | |||
d10 | d50 | d90 | ||||||
Примеры по заявляемому способу | ||||||||
1 | 1,100 | 7,9 | 15 | 0,82 | 1,96 | 3,21 | Байерит | |
2 | 1,142 | 8,1 | 20 | 0,51 | 1,50 | 2,78 | -//- | |
3 | 1,197 | 7,5 | 35 | 0,74 | 1,46 | 2,63 | -//- | |
4 | 1,256 | 7,8 | 50 | 0,41 | 1,37 | 2,52 | -//- | |
5 | 1,300 | 7,6 | 90 | 0,25 | 1,26 | 2,31 | -//- | |
6 | 1,197 | 1,0 | 260 | 0,26 | 0,90 | 2,13 | -//- | |
7 | 1,197 | 15,0 | 10 | 1.76 | 3,43 | 4,88 | -//- | |
Примеры на запредельные значения | ||||||||
8 | 1,053 | 7,6 | 10 | 0,91 | 4,31 | 6,34 | Байерит | |
9 | 1,334 | 8,0 | Al(ОН)3 не выделился | - | - | - | - | |
10 | 1,197 | 0,2 | 380 | 0,22 | 0,82 | 3,21 | Байерит + бемит | |
11 | 1,197 | 17,2 | 15 | 2,30 | 5,26 | 9,32 | Байерит + гиббсит |
В опытах, проведенных за пределами заявляемых интервалов технологических параметров способа, при слишком низкой плотности нейтрализующего раствора (опыт 8) осадок получился чрезмерно крупным. С другой стороны, при слишком высокой плотности (опыт 9) образовался стойкий лиогель, из которого выделить твердую фазу не удалось даже через 2 суток. Нарушение режима заявляемой степени нейтрализации приводит к образованию не только байерита, но также бемита или гиббсита (опыты 10 и 11 соответственно), что не желательно.
Таким образом, только по предлагаемому способу в заявляемых интервалах удается получить высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия байеритовой структуры, пригодный к использованию в качестве эффективного наполнителя и антипирена для различных целей, в том числе при производстве наиболее ответственного вида продукции - негорючего поливинилхлоридного пластиката для кабельной изоляции, что подтверждено специальными тестами. Максимальная адаптация заявляемого способа к технологии различных глиноземных заводов, работающих по технологии спекания, исключает использование посторонних реагентов и образование каких-либо дополнительных отходов, а также дает возможность радикально снизить себестоимость продукции. По предварительной оценке себестоимость байеритового антипирена в 2-2,5 раза ниже, чем аналогичного продукта традиционной гиббситовой полиморфной модификации.
Claims (1)
- Способ получения высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия, включающий смешение щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов, отличающийся тем, что в качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор плотностью 1100-1300 кг/м3, содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов, а нейтрализацию ведут до остаточного содержания Na2Oку в смешанном растворе 1-15 г/л.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007149623/15A RU2355638C1 (ru) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007149623/15A RU2355638C1 (ru) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2355638C1 true RU2355638C1 (ru) | 2009-05-20 |
Family
ID=41021664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007149623/15A RU2355638C1 (ru) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2355638C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465205C2 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"(ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия и оксида алюминия на его основе |
RU2669199C1 (ru) * | 2017-07-26 | 2018-10-09 | Акционерное Общество "Газпромнефть - Московский Нпз" | Способ приготовления катализатора изомеризации парафинов на основе байеритного оксида алюминия |
RU2746660C1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-04-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ получения высокодисперсного байерита |
RU2766905C1 (ru) * | 2021-12-15 | 2022-03-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия и способ его получения |
-
2007
- 2007-12-27 RU RU2007149623/15A patent/RU2355638C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465205C2 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"(ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия и оксида алюминия на его основе |
RU2669199C1 (ru) * | 2017-07-26 | 2018-10-09 | Акционерное Общество "Газпромнефть - Московский Нпз" | Способ приготовления катализатора изомеризации парафинов на основе байеритного оксида алюминия |
RU2746660C1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-04-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ получения высокодисперсного байерита |
RU2766905C1 (ru) * | 2021-12-15 | 2022-03-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия и способ его получения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8551428B2 (en) | Precipitated magnesium carbonate | |
US9061920B2 (en) | Precipitated magnesium carbonate | |
US11021374B2 (en) | PCC with reduced portlandite content | |
RU2355638C1 (ru) | Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия | |
US9346683B2 (en) | Carbonate radical-containing magnesium hydroxide particle and manufacturing method thereof | |
CN112408439A (zh) | 以氢氧化镁粗粉为原料制备阻燃剂用超细氢氧化镁的方法 | |
RU2335457C2 (ru) | Способ получения гидроксида алюминия псевдобемитной структуры и гамма-оксида алюминия на его основе | |
WO2016031803A1 (ja) | 新規水酸化マグネシウム系固溶体、およびそれを含む樹脂組成物および高活性酸化マグネシウムの前駆体 | |
RU2746660C1 (ru) | Способ получения высокодисперсного байерита | |
JP7239492B2 (ja) | ハイドロタルサイト粒子及びその製造方法、並びにそれからなる樹脂安定剤及び樹脂組成物 | |
KR20180035187A (ko) | 백운석을 이용한 수산화마그네슘과 염화칼슘의 제조방법 | |
JP2001342021A (ja) | 酸化亜鉛微粒子の製造法 | |
RU2766905C1 (ru) | Высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия и способ его получения | |
JPH052612B2 (ru) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091228 |