RU2608489C1 - Устройство для получения гидроксида алюминия - Google Patents
Устройство для получения гидроксида алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608489C1 RU2608489C1 RU2015149046A RU2015149046A RU2608489C1 RU 2608489 C1 RU2608489 C1 RU 2608489C1 RU 2015149046 A RU2015149046 A RU 2015149046A RU 2015149046 A RU2015149046 A RU 2015149046A RU 2608489 C1 RU2608489 C1 RU 2608489C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- electrolyte
- oxidation
- aluminum hydroxide
- vessel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/42—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Устройство для получения гидроксида алюминия содержит емкость для электролита. В емкости размещены алюминиевые электроды, закрепленные на токоподводящих элементах, которые соединены с источником питания электрического тока. Над емкостью для электролита размещен вытяжной колпак. В нижней стенке емкости для электролита выполнено выходное отверстие, соединенное с входом приемной емкости. Емкость для электролита и приемная емкость выполнены из органического полимера с возможностью скрепления металлическим корпусом. Изобретение позволяет уменьшить расход исходного алюминия, повысить безопасность процесса окисления алюминия, при этом содержание неокисленого алюминия и его примесей в продукте не превышает 0,01 мас.%. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к получению гидроксида алюминия из металлического алюминия окислением.
Известно устройство для получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода, основными компонентами которого являются: регулируемый источник суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия с водой со смесителем, реактор, регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода и регулируемый клапан отвода гидроксидов или оксидов алюминия [пат. RU 2278077 С1, кл. C01F 7/42; С01В 3/10, опубл. 20.06.2006]. Получение гидроксидов или оксидов алюминия в данном устройстве происходит за счет окисления порошкообразного алюминия водой (водяным паром) при температуре 250-400°С и давлении 10-20 МПа.
Недостатками данного устройства являются:
- неполное протекание реакции окисления алюминия в реакторе устройства, за счет образования водорода в закрытом пространстве;
- в устройстве не предусмотрена очистка получаемого гидроксида или оксида алюминия от примесей исходного сырья, вследствие чего получаемый продукт имеет низкую чистоту;
- высокая вероятность возникновения чрезвычайной ситуации, так как окисление алюминия в устройстве происходит при повышенном давлении;
- нормальное функционирование устройства возможно только при использовании порошкообразного алюминия.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является установка для получения гидроокиси алюминия и водорода, содержащая реактор для химического взаимодействия воды с алюминием, сопровождающегося выделением водородосодержащей газовой смеси и образованием продуктов окисления алюминия, снабженная перемешивающим устройством и устройством ультразвукового излучения [пат. RU 2350563 С2, кл. C01F 7/42, С01В 3/08 опубл. 03.05.2007]. Получение гидроокиси алюминия и водорода на данной установке осуществляется следующим образом: в устройстве для смешивания производят суспензию из мелкодисперсного порошка алюминия и воды, затем указанная смесь подается в реактор для химического взаимодействия воды с алюминием, при этом внутри реактора происходит вращение суспензии и ультразвуковое облучение, после чего водородосодержащая газовая смесь и продукты окисления алюминия отводятся в виде отдельных потоков.
Недостатками данной установки являются:
- невозможность использования установки для окисления алюминия размером частиц более 20 мкм, так как при использовании алюминиевых порошков с размерами больше 20 мкм в продуктах реакции всегда имеется неокисленный алюминий в количестве до 15 мас.%;
- низкая чистота получаемого гидроксида алюминия в реакторе установки за счет совместного окисления алюминия и его примесей в реакторе с последующим внедрением оксидов примесей в структуру гидроокиси алюминия;
- необходимость использования сложных технический решений для обеспечения безопасности процесса окисления алюминия, при этом материалы, из которых сделаны перемешивающее устройство и устройство ультразвукового излучения, могут вступить в химическое взаимодействие с исходным сырьем и получаемым продуктом, что отрицательно скажется на чистоте гидроокиси алюминия;
- высокий расход исходного алюминия в расчете на 1 кг получаемой продукции;
- периодичность процесса.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность непрерывного окисления металлического алюминия любой формы с одновременным уменьшением расхода исходного алюминия не менее чем на 10% и поддержанием высокой безопасности процесса окисления, при этом содержание неокисленного алюминия и его примесей в гидроксиде алюминия не превышает 0,01 мас.%.
Указанный технический результат достигается тем, что в емкости для электролита исходный алюминий в виде электродов крепится на токоподводящие элементы, которые в свою очередь соединены с источником питания электрического тока, при этом над емкостью размещается вытяжной колпак, а выход емкости для электролита соединен со входом приемной емкости.
Кроме того, емкость для электролита и приемная емкость выполняются из органического полимера с возможностью скрепления металлическим корпусом.
При этом соединение выходного отверстия емкости для электролита со входом приемной емкости выполняется в виде трубопровода или гибкого шланга.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена емкость 1 для электролита с размещенными в ней алюминиевыми электродами 2. Алюминиевые электроды 2 закрепляются на токоподводящих элементах 3, которые соединены с источником питания 4 электрического тока. Над емкостью 1 для электролита размещается вытяжной колпак 5, а в нижней стенке емкости выполнено выходное отверстие, соединенное со входом приемной емкости 6.
Использование токоподводящих элементов, предназначенных для подвода электрической энергии к исходному сырью, позволяет производить окисление алюминия любой формы, в частности возможно окисление компактированного порошкообразного, чушкового и листового алюминия.
Использование источника питания электрического тока позволяет проводить окисление алюминия в емкости для электролита под действием силы тока, то есть электрохимически. Данное обстоятельство позволяет получать гидроксид алюминия, не содержащий примесей алюминия, за счет разницы электродного потенциала алюминия с его примесями: при электрохимическом окислении, алюминий будет окисляться в первую очередь, так как его электродный потенциал по сравнению с его примесями более электроотрицательный, поэтому примеси алюминия будут скапливаться в исходном металле и не будут загрязнять получаемый продукт.
В процессе окисления алюминия под действием силы тока образуются только катионы алюминия, которые в свою очередь взаимодействуют с гидроксид-анионами воды. В результате данной реакции образуется гидроксид алюминия в виде трехводной окиси, этот фактор способствует снижению расхода исходного алюминия не менее чем на 10% в сравнении с прототипом и в пересчете на 1 кг готовой продукции. Это связанно с тем, что при окислении алюминия в устройстве, указанном в прототипе, продуктом реакции является одноводная окись алюминия, то есть бемит, имеющий другую структуру и меньший молекулярный вес.
Электрохимическое окисление алюминия позволяет практически полностью сократить содержание неокисленного алюминия в продуктах реакции. На ионном уровне процесс образования гидроксида алюминия можно условно разделить на три стадии: растворение алюминия с образованием катионов алюминия; перенос катионов алюминия вглубь пространства электролита; взаимодействие катионов алюминия с гидроксид-анионами воды и образованием гидроксида алюминия. На последний стадии образования гидроксида алюминия катион алюминия находится в пространстве, по большей мере состоящим из окислителя, то есть из гидроксида-аниона воды, причем концентрация катионов алюминия в пространстве электролита ничтожно мала в сравнении с концентрацией гидроксид-анионов, поэтому окисление алюминия протекает полностью, вследствие чего гидроксид алюминия не содержит неокисленный алюминий. Единственным источником загрязнения гидроксида алюминия может служить вода или добавляемые в нее токонесущие добавки. В качестве таких компонентов используются хорошо растворимые неорганические соли, возгоняющиеся при низких температурах - поэтому получаемый гидроксид алюминия будет легко очищаться известными методами, в частности промывкой водой, либо термической обработкой, при этом содержание неокисленного алюминия и его примесей в гидроксиде алюминия не будет превышать 0,01 мас.%.
Использование вытяжного колпака необходимо для обеспечения безопасности процесса окисления алюминия. В процессе окисления алюминия на электроде происходит выделение незначительного количества водорода, которое зависит от величины силы тока, и тепловой энергии в виде паров воды. Данные выделения не способны отрицательно повлиять на работу устройства, также они не могут служить причиной чрезвычайной ситуации, однако для защиты рабочего персонала от потенциально опасного воздействия тепловой энергии и водорода необходимо размещать вытяжной колпак над емкостью для электролита.
Приемная емкость необходима для отвода продуктов окисления алюминия. Приемная емкость предотвращает переполнение емкости для электролита, что позволяет вести процесс окисления в непрерывном режиме и положительно сказывается на безопасности окисления алюминия.
Работа устройства осуществляется следующим образом: на токоподводящие элементы закрепляются алюминиевые электроды, которые помещаются в емкость для электролита, при этом токоподводящие элементы соединяется с источником питания электрического тока. При подаче электрического тока на алюминиевые электроды начинается процесс окисления алюминия с образованием гидроксида алюминия. По мере введения процесса образующийся водород и тепловая энергия в виде паров воды удаляются через вытяжной колпак, соединенный с общеобменной вентиляцией, а оседающий гидроксид алюминия перемещается в приемную емкость через трубопровод, соединяющий выходное отверстие емкости для электролита и приемную емкость.
Пример осуществления изобретения:
Исходный алюминий марки А995 в виде чушек крепится на токоподводящие элементы. В емкость для электролита для получения гидроксида алюминия помещается дистиллированная вода в количестве 250 кг и токонесущая добавка в виде аммониевой соли в количестве 25 кг. При помощи источника питания на электроды подается ток силой 300 А, при этом начинает протекать процесс окисления алюминия. За 24 часа введения процесса в емкости для электролита образуется 7,2 кг гидроксида алюминия, при этом расходуется не более 2,5 кг исходного алюминия. В течение всего процесса, расход исходного алюминия составляет не более 0,40 кг на 1 кг гидроксида алюминия (байерит), что не менее чем на 10% меньше расхода исходного алюминия при гидротермальном образовании гидроксида алюминия (бемит), который находится в интервале 0,45-0,70 кг на 1 кг гидроксида алюминия (бемит).
При получении гидроксида алюминия на разработанном устройстве происходит удаление тепловой энергии и водорода, с помощью вытяжного колпака, размещенного над емкостью для электролита, при этом средняя производительность по водороду не превышает 12,5 г/ч. По мере накопления гидроксида алюминия он перемещается в приемную емкость, причем процесс окисления алюминия не прерывается. После окончания процесса, гидроксид алюминия выгружается из приемной емкости и направляется по дальнейшему назначению. Анализ полученного гидроксида алюминия методом искровой масс-спектрометрии установил, что суммарное содержание неокисленного алюминия (Al) и его примесей (Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ga, Ti, Na) не превышает 0,01 мас.%.
Устройство для получения гидроксида алюминия может быть использована в качестве составной части при производстве оксида алюминия высокой чистоты из металлического алюминия, поскольку получаемый гидроксид алюминия не содержит структурных, сложноудаляемых примесей.
Claims (3)
1. Устройство для получения гидроксида алюминия, содержащее емкость для электролита, в которой размещены алюминиевые электроды, закрепленные на токоподводящих элементах, которые соединены с источником питания электрического тока, причем над емкостью для электролита размещен вытяжной колпак, а в нижней стенке емкости для электролита выполнено выходное отверстие, соединенное с входом приемной емкости.
2. Устройство по п. 1, в котором емкость для электролита и приемная емкость выполнены из органического полимера с возможностью скрепления металлическим корпусом.
3. Устройство по п. 1, в котором соединение выходного отверстия емкости для электролита с входом приемной емкости выполнено в виде трубопровода или гибкого шланга.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149046A RU2608489C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Устройство для получения гидроксида алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149046A RU2608489C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Устройство для получения гидроксида алюминия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2608489C1 true RU2608489C1 (ru) | 2017-01-18 |
Family
ID=58456033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015149046A RU2608489C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Устройство для получения гидроксида алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2608489C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2667454A (en) * | 1948-03-13 | 1954-01-26 | Paul S Roller | Electrolytic methods and apparatus for production of metal hydroxides |
| SU621644A1 (ru) * | 1976-10-19 | 1978-08-30 | Предприятие П/Я Р-6496 | Элетрохимический способ получени окиси алюмини |
| RU2135411C1 (ru) * | 1998-05-07 | 1999-08-27 | Томский политехнический университет | Электрохимический способ получения оксида алюминия |
| RU2412905C1 (ru) * | 2009-07-29 | 2011-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" | Электрохимический способ получения гидроксида алюминия |
| RU2466937C2 (ru) * | 2010-12-21 | 2012-11-20 | Андрей Павлович Лысенко | Способ получения оксида алюминия, пригодного для производства искусственных кристаллов корунда |
| US20120292200A1 (en) * | 2008-04-03 | 2012-11-22 | Shekar Balagopal | Electrolytic process to produce aluminum hydroxide |
-
2015
- 2015-11-17 RU RU2015149046A patent/RU2608489C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2667454A (en) * | 1948-03-13 | 1954-01-26 | Paul S Roller | Electrolytic methods and apparatus for production of metal hydroxides |
| SU621644A1 (ru) * | 1976-10-19 | 1978-08-30 | Предприятие П/Я Р-6496 | Элетрохимический способ получени окиси алюмини |
| RU2135411C1 (ru) * | 1998-05-07 | 1999-08-27 | Томский политехнический университет | Электрохимический способ получения оксида алюминия |
| US20120292200A1 (en) * | 2008-04-03 | 2012-11-22 | Shekar Balagopal | Electrolytic process to produce aluminum hydroxide |
| RU2412905C1 (ru) * | 2009-07-29 | 2011-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" | Электрохимический способ получения гидроксида алюминия |
| RU2466937C2 (ru) * | 2010-12-21 | 2012-11-20 | Андрей Павлович Лысенко | Способ получения оксида алюминия, пригодного для производства искусственных кристаллов корунда |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5032223B2 (ja) | ポリシリコン破砕物を清浄化する方法 | |
| US20190308878A1 (en) | Crystallization and Stabilization in the Synthesis of Microcrystalline Alpha Alane | |
| WO2020115948A1 (ja) | リチウム含有溶液の製造方法 | |
| GB1581418A (en) | Purification of silicon | |
| RU2608489C1 (ru) | Устройство для получения гидроксида алюминия | |
| JP2008108511A (ja) | 鉛蓄電池電解液 | |
| JP2006231245A (ja) | シリコンスラッジの処理方法 | |
| JP5755677B2 (ja) | Ｚｓｍ−５の製造方法 | |
| US9676635B2 (en) | Method for producing aqueous zirconium chloride solution | |
| CN108529666B (zh) | 由无机钛源制备钛酸锂的方法、产品及应用 | |
| CN110496450A (zh) | 一种石墨烯过流杀菌复合滤芯及其制备方法 | |
| Nalivaiko et al. | Preparation of aluminum hydroxide during the synthesis of high purity alumina via aluminum anodic oxidation | |
| CN112481646A (zh) | 一种氯化钾盐水除氯酸盐装置 | |
| CN104591462A (zh) | 一种处理强酸性高氟废水的氟化物共沉淀法 | |
| US9567232B1 (en) | Method for preparing sodium chloro-aluminate | |
| RU2350563C2 (ru) | Установка для получения гидроокиси алюминия и водорода | |
| TWI518041B (zh) | 自氫氟酸廢液回收氟鋁酸鈉之方法 | |
| JP2016009583A (ja) | 正極活物質の製造方法 | |
| Shalaby et al. | Preparation, characterization and thermal stability of reduced graphene oxide/silicate nanocomposite | |
| KR20130038337A (ko) | 수산화마그네슘 및 그 제조방법 | |
| Liu et al. | BiVO4 hollow nanoplates with improved photocatalytic water oxidation efficiency | |
| JP2012011297A5 (ru) | ||
| RU2358038C1 (ru) | Способ генерации водорода и устройство для его осуществления | |
| US20200391177A1 (en) | Method for producing precursor of lithium adsorbent | |
| CA2913549A1 (en) | Process for producing hollow silicon bodies |