WO2022081045A1 - Method for producing alpha-aluminium oxide for growing single crystal sapphire - Google Patents

Method for producing alpha-aluminium oxide for growing single crystal sapphire Download PDF

Info

Publication number
WO2022081045A1
WO2022081045A1 PCT/RU2021/050318 RU2021050318W WO2022081045A1 WO 2022081045 A1 WO2022081045 A1 WO 2022081045A1 RU 2021050318 W RU2021050318 W RU 2021050318W WO 2022081045 A1 WO2022081045 A1 WO 2022081045A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gamma
aluminum
powder
alumina
aluminum oxide
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/050318
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Напалионович МКРТУМЯН
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Империус Групп"
Эдуард Напалионович МКРТУМЯН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Империус Групп", Эдуард Напалионович МКРТУМЯН filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Империус Групп"
Publication of WO2022081045A1 publication Critical patent/WO2022081045A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/42Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation
    • C01F7/422Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation by oxidation with a gaseous oxidator at a high temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/20Aluminium oxides

Definitions

  • the invention relates to the field of chemistry, in particular to methods for producing alpha-alumina suitable for the manufacture of single-crystal sapphires.
  • Aluminum oxides used to obtain a single crystal of sapphire must have a strictly stoichiometric composition, since the presence of non-stoichiometric amounts of one of the chemical elements that form them (metal or oxygen), as well as the presence of oxides of the same name with a different oxidation state, significantly reduces their quality. Very high requirements are placed on the chemical purity of aluminum oxide (99.99%), and in order to optimize the crystal growth process, the density of the initial aluminum oxide is required comparable to the density of the future crystal (3.96 g/cm 3 ).
  • Aluminum alpha oxide is used to obtain single-crystal sapphires.
  • alpha alumina is placed in a crucible, which is heated to a melting point in the range from 2040 °C to 2100 °C. Then, using a seed and temperature control, crystal growth is carried out from the alpha alumina melt. By slowly cooling the melt, over several days, the growth of the most perfect sapphire single crystal is achieved.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) technological stages and the introduction of additional product purification operations.
  • Methods that provide the production of aluminum oxide with an impurity content of up to 100 ppm require the use of special types of aluminum-containing raw materials.
  • Modern technologies for obtaining high purity alumina are based on the oxidation of metallic aluminum. These technologies include the following stages: preparation of feedstock; oxidizing aluminum to produce aluminum hydroxide; aluminum hydroxide treatment; heat treatment with aluminum hydroxide to obtain Al2O3.
  • the main difference between modern technologies for producing high-purity aluminum lies precisely in the stage of aluminum oxidation.
  • the prior art method for producing aluminum oxide suitable for the production of artificial corundum crystals including anodic dissolution of aluminum with a purity of 99.950-99.999% in a chloride solution containing 5-150 g/l chloride ions at a temperature of 2095°C and a current density of 0.045-0 , 12 A / cm 2 , separation of aluminum hydroxide, washing aluminum hydroxide with specially prepared water with a resistivity of 0.4-18.0 M ⁇ .cm and calcination to obtain aluminum oxide (RU 2466937, class C01F 7/42, C25B 1 / 00, 20.11.2012).
  • Heat treatment is carried out in a multi-stage mode: aluminum hydroxide is dried at a temperature of 340-700°C and
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) calcined to obtain aluminum oxide, which is then subjected to water treatment and additional drying in the temperature range of 100-300 ° C (RU 2538606, class C01F 7/42, C25B 1/00, 10.01.2015)
  • a known method includes anodic dissolution of high-purity aluminum in an aqueous solution of ammonium nitrate, electrolyte refining by removing 50-100% of the first batch of aluminum hydroxide with preliminary settling in the electrolyte for 12-24 hours, separation of subsequent batches of aluminum hydroxide and electrolyte, washing subsequent batches of aluminum hydroxide with distilled water and their heat treatment, which is carried out by pre-drying for 12-24 hours at a temperature of 200-250 ° C and final calcination for 15-18 hours at a temperature of at least 100 ° C, while calcining every 3 h is the mixing of the product.
  • the invention allows to obtain alpha-alumina with a content of the main component of 99.995-99.998 wt.% and co
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) average dispersion 40-45 microns. (RU 2630212, class C25B 1/00, C01F 7/02, C01F 7/42, 09/06/2017).
  • the known method also has both low productivity and high cost of the resulting alumina.
  • the technical problem to be solved by the invention is the improvement of the method for producing alpha alumina.
  • the technical result of the invention is the production of compact and high-purity alumina in the form of alpha - oxide, suitable for the production of single-crystal sapphire.
  • the method for obtaining alpha-alumina for subsequent growth of single-crystal sapphire includes a preliminary stage of oxidation of highly pure
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) aluminum metal powder with atmospheric oxygen in the flame of a plasma generator at a temperature of 2040 to 3000 ° C to obtain particles of a fine powder of gamma-aluminum oxide, followed by the stage of concentration of the resulting gamma-aluminum oxide powder on a through-line electrostatic precipitator using a high-voltage direct current power source with current strength from 0.2 to 0.5 A and voltage from 15 to 20 kV and the subsequent stage of compaction of the gamma-aluminum oxide powder to a specific gravity of 1 g/cm 3 .
  • gamma-aluminum oxide is melted in an induction furnace at a temperature of 2050 to 3000°C in an electromagnetic field at a frequency of 700 to 800 kHz and a power of 120 to 150 kW, for 1.5 to 2 hours.
  • a part of gamma alumina is preliminarily loaded into the furnace container, and then at least one ring of high-purity metallic aluminum is placed into it, which is necessary to initiate heating, followed by adding new portions of gamma alumina until the furnace container is completely filled with melt .
  • the melt is cooled at ambient temperature.
  • the air consumption during the combustion of aluminum powder in the flame of a plasma generator based on the stoichiometry of the chemical reaction of the interaction of aluminum with atmospheric oxygen is 350 liters per 108 g of aluminum powder or 67.2 liters of oxygen per 108 g of aluminum powder.
  • Oxidation in the plasma generator is carried out at a frequency of 2.45 GHz and a power of 3.5 kW
  • Compaction of gamma-alumina powder to a specific gravity of 1 g/cm 3 is carried out, as a rule, by tableting or granulating.
  • the diameter of the high purity aluminum metal ring should be between 75% and 80% of the diameter of the induction furnace container.
  • figure 1 is a trace element analysis of the combustion product of aluminum powder in air
  • figure 2 is a graph showing the trace element composition of the original high-purity aluminum powder
  • in fig. 3 samples of the obtained single-crystal sapphires.
  • the air consumption for burning aluminum powder must correspond to the stoichiometry of the chemical reaction of the interaction of aluminum with atmospheric oxygen, that is, 67.2 liters of oxygen per 108 g of aluminum powder. In the case of burning aluminum powder in air, about 350 liters of air will be required per 108 g of aluminum powder. It can be sprayed with any powder pump.
  • the mixture of air and aluminum metal powder ignites and burns to form finely dispersed gamma-aluminum oxide. The combustion of a mixture of suspended powder of aluminum metal and air filtered from dust occurs
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) in the presence of a plasma generator flame.
  • a plasma generator an experimental plasma torch with a frequency of 2.45 GHz and a power of 3.5 kW, manufactured by the Obninsk OOO SAPFIR, was used.
  • the filter is a pass-through electrostatic precipitator using a high-voltage DC power supply with a voltage of 20 kV, in which, due to the field of static electricity with a voltage and current of up to 0.5 A, precipitation and concentration of particles of the resulting gamma-aluminum oxide occur on the cathode, followed by its collection in a bunker . The collection was carried out manually.
  • the gamma alumina powder obtained has a purity greater than or equal to 99.99% and a bulk density of less than 0.2 g/cm 3 .
  • gamma-alumina powder was compacted by tableting or granulating in a press with polyethylene or fluoroplast walls to obtain tablets or granules having a specific gravity of 1 g/cm 3 .
  • a press with walls made of polyethylene or PTFE is used in order to minimize the possibility of additional contamination with gamma alumina.
  • the resulting tableted or granulated gamma alumina was placed in an induction furnace container, up to 1 meter in diameter and up to 0.7 meters high.
  • the induction furnace has a power consumption of 100 kW, the operating frequency of the electromagnetic oscillations of the inductor is 800 kHz/s.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) about 3000°C.
  • the ingot obtained by fusion has a high specific gravity, which is necessary for optimal filling of the crucible during further growth of single-crystal leucosapphire.
  • the material Inside the inductor of an induction furnace, the material is heated and then melted in a high frequency electromagnetic field.
  • the container of the induction furnace was first loaded with half of the total amount of gamma alumina (about 150 kg). Then, at least one ring of high-purity aluminum metal was placed in it, which is necessary to initiate heating. In this case, the diameter of the ring should be about 80% of the diameter of the container. With such a cross section, the ring of metallic aluminum has sufficient electrical resistance so that it begins to heat up in the electric field of the inductor. The presence of the ring is necessary so that it continues to heat up all the time up to the melting of the adjacent areas of the poured gamma - aluminum oxide.
  • the furnace was turned on at full capacity. And although the furnace power is 150 kW, at the initial stage, the power consumption is limited only by the resistance of the aluminum ring and is no more than 10-15 kW.
  • the heating of the aluminum ring begins and the gamma-alumina adjacent to the ring melts, and then the entire contents of the container. As the poured layer of gamma-aluminum oxide melted and settled, new portions were added. New portions of raw materials were added to the moment when their level no longer falls below the edges of the container filled with the melt.
  • the entire process of melting the material in an amount of about 400 kg lasted about 2 hours, during which there is an additional purification of the resulting alpha-alumina from the presence of trace amounts of contaminants.
  • the trace impurities of elements present in the obtained product iron, nickel, chromium, silicon
  • iron, nickel, chromium, silicon have a very high vapor density at the temperature of compaction - melting in an induction furnace. Therefore, at a temperature of 2500-3000°C, their intensive evaporation occurs and, accordingly, further purification of the resulting compact alpha-alumina.
  • a special mechanism for tilting the container allows you to remove a monolithic ingot weighing 300 kg, having a relative density of 2.7 g/cm3 to 3.0 g/cm3 (this is more than 70% of the theoretical density of 3.96 g/cm3), with the purity of the resulting product is 99.99%, which in its parameters is ideal for the production of single-crystal sapphire.
  • the resulting alpha-alumina ingot can be crushed in a press to pieces of the required size, convenient for subsequent melting to obtain single-crystal sapphire.
  • the microelement composition of both samples in terms of the Fe/Cr/Ni content ratio is identical to the common grade of stainless steel, which indicates possible contamination of the samples by stainless steel or its corrosion products.
  • the detected impurities are initial (in raw materials), i.e. the sample is not contaminated (and not cleaned) during the oxidation process, but inherits impurities from the raw material. (Fig.1)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

The claimed method for producing alpha-aluminium oxide comprises oxidising a very high purity aluminium metal powder by atmospheric oxygen in the flame of a plasma generator at a temperature of 2040 to 3000°C to obtain particles of a fine gamma-aluminium oxide powder, concentrating the gamma-aluminium oxide on a pass-through electrostatic precipitator using a high-voltage DC power source with a current strength of 0.2 to 0.5 A and a voltage of 15 to 20 kV, and compressing the powder to a specific weight of 1 g/cm3. The gamma-aluminium oxide is then melted in an induction furnace at a temperature of 2050 to 3000°C in an electromagnetic field at a frequency of 700 to 800 kHz and a power of 120 to 150 kW for 1.5 to 2 hours, and the melt is then cooled at ambient temperature. The invention makes it possible to produce a compact and highly pure alpha-aluminium oxide suitable for producing single crystal sapphire.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЬФА-ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО САПФИРА METHOD FOR OBTAINING ALPHA-ALUMINUM OXIDE FOR GROWING SINGLE-CRYSTAL SAPPHIRE
Изобретение относится к области химии, в частности к способам получения альфа - оксида алюминия, пригодного для изготовления монокристаллических сапфиров. The invention relates to the field of chemistry, in particular to methods for producing alpha-alumina suitable for the manufacture of single-crystal sapphires.
Используемые для получения монокристалла сапфира оксиды алюминия должны иметь строго стехиометрический состав, поскольку присутствие нестехиометрических количеств одного из образующих их химических элементов (металла или кислорода), а также наличие одноименных оксидов с другой степенью окисления существенно снижает их качество. Предъявляются очень высокие требования к химической чистоте оксида алюминия (99,99%) и для оптимизации процесса роста кристалла требуется плотность исходного оксида алюминия сопоставимая с плотностью будущего кристалла (3,96 г/см3). Aluminum oxides used to obtain a single crystal of sapphire must have a strictly stoichiometric composition, since the presence of non-stoichiometric amounts of one of the chemical elements that form them (metal or oxygen), as well as the presence of oxides of the same name with a different oxidation state, significantly reduces their quality. Very high requirements are placed on the chemical purity of aluminum oxide (99.99%), and in order to optimize the crystal growth process, the density of the initial aluminum oxide is required comparable to the density of the future crystal (3.96 g/cm 3 ).
Для получения монокристаллических сапфиров используют альфаоксид алюминия. Для этого альфа-оксид алюминия помещают в тигель, который нагревается до точки плавления в диапазоне от 2040 °C до 2100 °C. Затем с использованием затравки и регулирования температуры осуществляют рост кристалла из расплава альфа-оксид алюминия. Медленно охлаждая расплав, в течение нескольких дней, добивается рост максимально совершенного монокристалла сапфира. Aluminum alpha oxide is used to obtain single-crystal sapphires. To do this, alpha alumina is placed in a crucible, which is heated to a melting point in the range from 2040 °C to 2100 °C. Then, using a seed and temperature control, crystal growth is carried out from the alpha alumina melt. By slowly cooling the melt, over several days, the growth of the most perfect sapphire single crystal is achieved.
Производство оксида алюминия высокой чистоты, осуществляемое классическими технологиями производства глинозема или способами переработки минерального сырья, связано с модернизацией существующихThe production of high purity alumina, carried out by classical technologies for the production of alumina or by methods of processing mineral raw materials, is associated with the modernization of existing
1 one
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) технологических стадий и внедрением дополнительных операций очистки продукта. Способы, обеспечивающие получение оксида алюминия с содержанием примесей до 100 ppm, требуют использования специальных типов исходного алюминийсодержащего сырья. Современные технологии получения оксида алюминия высокой чистоты основаны на окислении металлического алюминия. Эти технологии включают в себя следующие стадии: подготовка исходного сырья; окисление алюминия с получением гидроксид алюминия; обработка гидроксид алюминия; термическая обработка гидроксид алюминия с получением А1гОз. Основное различие современных технологий получения алюминия высокой чистоты заключается именно в стадии окисления алюминия. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) technological stages and the introduction of additional product purification operations. Methods that provide the production of aluminum oxide with an impurity content of up to 100 ppm require the use of special types of aluminum-containing raw materials. Modern technologies for obtaining high purity alumina are based on the oxidation of metallic aluminum. These technologies include the following stages: preparation of feedstock; oxidizing aluminum to produce aluminum hydroxide; aluminum hydroxide treatment; heat treatment with aluminum hydroxide to obtain Al2O3. The main difference between modern technologies for producing high-purity aluminum lies precisely in the stage of aluminum oxidation.
Из уровня техники известен способ получения оксида алюминия, пригодного для производства искусственных кристаллов корунда, включающий анодное растворение алюминия чистотой 99,950-99,999% в хлоридном растворе, содержащем 5-150 г/л хлорид-ионов при температуре 2095°С и плотности тока 0,045-0,12 А/см2, отделение гидроксид алюминия, отмывку гидроксида алюминия специально подготовленной водой с удельным сопротивлением 0,4-18,0 МОм.см и прокаливание с получением оксида алюминия (RU 2466937, кл. C01F 7/42, С25В 1/00, 20.11.2012). The prior art method for producing aluminum oxide suitable for the production of artificial corundum crystals, including anodic dissolution of aluminum with a purity of 99.950-99.999% in a chloride solution containing 5-150 g/l chloride ions at a temperature of 2095°C and a current density of 0.045-0 , 12 A / cm 2 , separation of aluminum hydroxide, washing aluminum hydroxide with specially prepared water with a resistivity of 0.4-18.0 MΩ.cm and calcination to obtain aluminum oxide (RU 2466937, class C01F 7/42, C25B 1 / 00, 20.11.2012).
Также известен способ получения высокочистого оксида алюминия электролизом, включающий анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе хлорида аммония, отделение гидроксильного осадка, его промывку дистиллированной водой при помощи трех вертикально расположенных сит и термическую обработку с получением оксида алюминия. Термическая обработка осуществляется в многостадийном режиме: гидроксид алюминия просушивают при температуре 340-700°С и Also known is a method for producing high-purity alumina by electrolysis, including anodic dissolution of high-purity aluminum in an aqueous solution of ammonium chloride, separation of the hydroxyl precipitate, washing it with distilled water using three vertically arranged sieves and heat treatment to obtain alumina. Heat treatment is carried out in a multi-stage mode: aluminum hydroxide is dried at a temperature of 340-700°C and
2 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) прокаливают до получения оксида алюминия, который затем подвергается водной обработке и дополнительной сушке в интервале температур 100- 300°С (RU 2538606, кл. C01F 7/42, С25В 1/00, 10.01.2015) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) calcined to obtain aluminum oxide, which is then subjected to water treatment and additional drying in the temperature range of 100-300 ° C (RU 2538606, class C01F 7/42, C25B 1/00, 10.01.2015)
Однако для данных способов характерны недостаточность удаления натрий хлора при обработке гидроксида алюминия, что не позволяет получать оксид алюминия с содержанием основного компонента 99,995масс.%; неоднородность фазового и гранулометрического состава оксида алюминия, что связано с дополнительной стадией водной обработки оксида алюминия и последующей сушкой при низких температурах; непригодность получаемого оксида алюминия высокой чистоты для роста монокристаллического корунда надлежащего качества, поскольку суммарное содержание примесей кремния (Si), калия (К), натрия (Na) и железа (Fe) в оксиде алюминия составляет не менее 50 ppm. However, these methods are characterized by insufficient removal of sodium chloride during the processing of aluminum hydroxide, which does not allow to obtain aluminum oxide with a content of the main component of 99.995 wt.%; heterogeneity of the phase and granulometric composition of aluminum oxide, which is associated with an additional stage of water treatment of aluminum oxide and subsequent drying at low temperatures; the unsuitability of the obtained high-purity aluminum oxide for the growth of single-crystal corundum of the proper quality, since the total content of impurities of silicon (Si), potassium (K), sodium (Na) and iron (Fe) in aluminum oxide is at least 50 ppm.
Известен способ, который включает анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе нитрата аммония, рафинирование электролита путем удаления 50-100% первой партии гидроксида алюминия с предварительным отстаиванием в электролите в течение 12-24 ч, разделение последующих партий гидроксида алюминия и электролита, промывку последующих партий гидроксида алюминия дистиллированной водой и их термическую обработку, которая осуществляется посредством предварительной сушки в течение 12-24 ч при температуре 200-250°С и окончательного прокаливания в течение 15-18 ч при температуре не менее П00°С, при этом при прокаливании каждые 3 ч производится перемешивание продукта. Изобретение позволяет получать альфа-оксид алюминия с содержанием основного компонента 99,995-99,998 мас.% и со A known method includes anodic dissolution of high-purity aluminum in an aqueous solution of ammonium nitrate, electrolyte refining by removing 50-100% of the first batch of aluminum hydroxide with preliminary settling in the electrolyte for 12-24 hours, separation of subsequent batches of aluminum hydroxide and electrolyte, washing subsequent batches of aluminum hydroxide with distilled water and their heat treatment, which is carried out by pre-drying for 12-24 hours at a temperature of 200-250 ° C and final calcination for 15-18 hours at a temperature of at least 100 ° C, while calcining every 3 h is the mixing of the product. The invention allows to obtain alpha-alumina with a content of the main component of 99.995-99.998 wt.% and co
3 3
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) средней дисперсностью 40-45 мкм. (RU 2630212, кл. С25В 1/00, C01F 7/02, C01F 7/42, 06.09.2017). SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) average dispersion 40-45 microns. (RU 2630212, class C25B 1/00, C01F 7/02, C01F 7/42, 09/06/2017).
Недостатком известного способа является его невысокая производительность и сложность проведения, из-за использования больших количеств воды. Все это приводит к удорожанию конечного продуктаThe disadvantage of this method is its low productivity and the complexity of carrying out, due to the use of large amounts of water. All this leads to an increase in the cost of the final product.
Известен также способ синтеза альфа-оксид алюминия с чистотой равной 99,99% или более в форме сферических частиц с размером преимущественно равным 850 мкм или больше, с гранулометрическим распределением, имеющим максимум при размерах частиц более 850 мкм, с относительной плотностью 50% или более от теоретической плотности, который включает помещение порошкового гамма-оксид алюминия (у) средствами подачи на пластину из карбида кремния и воздействие на упомянутый порошок гамма-оксид алюминия (у) по меньшей мере одним лучом СО2 лазера. (RU 2568710, кл. C01F 7/02, СЗОВ 29/20, B01J 19/12, 20.11.2015). There is also known a method for the synthesis of alpha alumina with a purity equal to 99.99% or more in the form of spherical particles with a size mainly equal to 850 microns or more, with a particle size distribution having a maximum at particle sizes of more than 850 microns, with a relative density of 50% or more from the theoretical density, which includes placing the gamma alumina (y) powder by means of supply on a silicon carbide plate and exposing said gamma alumina (y) powder to at least one CO 2 laser beam. (RU 2568710, class C01F 7/02, SZOV 29/20, B01J 19/12, 11/20/2015).
Известный способ также имеет как низкую производительность, так и высокую себестоимость получаемого оксид алюминия. The known method also has both low productivity and high cost of the resulting alumina.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является усовершенствование способа получения альфа-оксид алюминия. The technical problem to be solved by the invention is the improvement of the method for producing alpha alumina.
Техническим результатом изобретение является получение компактного и высокочистого оксид алюминия в виде альфа - окиси, пригодной для производства монокристаллического сапфира. The technical result of the invention is the production of compact and high-purity alumina in the form of alpha - oxide, suitable for the production of single-crystal sapphire.
Поставленная проблема и указанный технический результат достигаются тем, что способ получения альфа-оксид алюминия для последующего выращивания монокристаллического сапфира, согласно изобретению включает предварительную стадию окисления особо чистогоThe problem posed and the specified technical result are achieved by the fact that the method for obtaining alpha-alumina for subsequent growth of single-crystal sapphire, according to the invention, includes a preliminary stage of oxidation of highly pure
4 4
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) металлического порошка алюминия кислородом воздуха в пламени плазм огенератора при температуре от 2040 до 3000°С с получением частиц мелкодисперсного порошка гамма-оксид алюминия, с последующей стадией концентрации полученного порошка гамма-оксид алюминия на проходном электрофильтре с использованием высоковольтного источника питания постоянного тока с силой тока от 0,2 до 0,5 А и напряжением от 15 до 20 кВ и последующей стадии уплотнения порошка гамма-оксид алюминия до удельного веса 1 г/см3. Далее осуществляют плавление гамма-оксид алюминия в индукционной печи при температуре от 2050 до 3000°С в электромагнитном поле при частоте от 700 до 800 кГц и мощности от 120 до 150 кВт, в течение от 1,5 до 2 часов. Для чего в контейнер печи предварительно загружают часть гамма-оксид алюминия, а затем помещают в него, как минимум, одно кольцо из особо чистого металлического алюминия, необходимого для инициирования нагрева, с последующей досыпкой новых порций гамма-оксид алюминия до полного заполнения контейнера печи расплавом. Далее осуществляют охлаждение расплава при температуре окружающей среды. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) aluminum metal powder with atmospheric oxygen in the flame of a plasma generator at a temperature of 2040 to 3000 ° C to obtain particles of a fine powder of gamma-aluminum oxide, followed by the stage of concentration of the resulting gamma-aluminum oxide powder on a through-line electrostatic precipitator using a high-voltage direct current power source with current strength from 0.2 to 0.5 A and voltage from 15 to 20 kV and the subsequent stage of compaction of the gamma-aluminum oxide powder to a specific gravity of 1 g/cm 3 . Next, gamma-aluminum oxide is melted in an induction furnace at a temperature of 2050 to 3000°C in an electromagnetic field at a frequency of 700 to 800 kHz and a power of 120 to 150 kW, for 1.5 to 2 hours. Why, a part of gamma alumina is preliminarily loaded into the furnace container, and then at least one ring of high-purity metallic aluminum is placed into it, which is necessary to initiate heating, followed by adding new portions of gamma alumina until the furnace container is completely filled with melt . Next, the melt is cooled at ambient temperature.
Расход воздуха при сжигании порошка алюминия в пламени плазмогенератора исходя из стехиометрии химической реакции взаимодействия алюминия с кислородом воздуха 350 л на 108 г порошка алюминия или 67,2 л кислорода на 108 г порошка алюминия. The air consumption during the combustion of aluminum powder in the flame of a plasma generator based on the stoichiometry of the chemical reaction of the interaction of aluminum with atmospheric oxygen is 350 liters per 108 g of aluminum powder or 67.2 liters of oxygen per 108 g of aluminum powder.
Окисление в плазмогенераторе осуществляется при частоте 2,45 ГГц и мощности 3.5 кВт Oxidation in the plasma generator is carried out at a frequency of 2.45 GHz and a power of 3.5 kW
Уплотнения порошка гамма-оксид алюминия до удельного веса 1 г/см3 осуществляют, как правило, путем таблетирования или гранулирования. Compaction of gamma-alumina powder to a specific gravity of 1 g/cm 3 is carried out, as a rule, by tableting or granulating.
5 5
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Диаметр кольца из особо чистого металлического алюминия должен составлять от 75 до 80% от диаметра контейнера индукционной печи. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The diameter of the high purity aluminum metal ring should be between 75% and 80% of the diameter of the induction furnace container.
На начальном этапе плавления гамма-оксид алюминия в индукционной печи ее мощность целесообразно поддерживать от 10 до 15 кВт. At the initial stage of melting gamma-aluminum oxide in an induction furnace, it is advisable to maintain its power from 10 to 15 kW.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами, где на фиг.1 - график микроэлементного анализа продукта сгорания порошка алюминия на воздухе на фиг 2 - график, показывающий микроэлементный состав исходного порошка особо чистого алюминия; на фиг. 3 - образцы полученных монокристаллических сапфиров. The invention is illustrated by the following graphics, where figure 1 is a trace element analysis of the combustion product of aluminum powder in air; figure 2 is a graph showing the trace element composition of the original high-purity aluminum powder; in fig. 3 - samples of the obtained single-crystal sapphires.
Способ получения альфа-оксид алюминия для последующего выращивания монокристаллического сапфира осуществляли следующим образом. The method of obtaining alpha-alumina for the subsequent growth of single-crystal sapphire was carried out as follows.
Порошок особо чистого металлического алюминия, имеющий размер до 200 мкм распыляли в реакторе, представляющий водоохлаждаемый цилиндр из нержавеющей стали. Распыление производили при атмосферном давлении и при комнатной температуре в смеси с отфильтрованным от посторонних частиц воздухом. Расход воздуха для сжигания порошка алюминия должен соответствовать стехиометрии химической реакции взаимодействия алюминия с кислородом воздуха, то есть 67,2 литра кислорода на 108 г порошка алюминия. В случае сжигания порошка алюминия на воздухе, потребуется около 350 литров воздуха на 108 г порошка алюминия. Распылять можно при помощи любого порошкового насоса. В реакторе происходит воспламенение и горение смеси воздуха и порошка металлического алюминия с образованием мелкодисперсного гамма-оксид алюминия. Горение смеси взвешенного порошка металлического алюминия и отфильтрованного от пыли воздуха происходит A powder of highly pure metallic aluminum, having a size of up to 200 μm, was sprayed into a reactor, which was a water-cooled stainless steel cylinder. Spraying was carried out at atmospheric pressure and at room temperature in a mixture with air filtered from foreign particles. The air consumption for burning aluminum powder must correspond to the stoichiometry of the chemical reaction of the interaction of aluminum with atmospheric oxygen, that is, 67.2 liters of oxygen per 108 g of aluminum powder. In the case of burning aluminum powder in air, about 350 liters of air will be required per 108 g of aluminum powder. It can be sprayed with any powder pump. In the reactor, the mixture of air and aluminum metal powder ignites and burns to form finely dispersed gamma-aluminum oxide. The combustion of a mixture of suspended powder of aluminum metal and air filtered from dust occurs
6 6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) в присутствии пламени плазмогенератора. В качестве плазмогенератора использовали опытный плазмотрон частотой 2,45 ГГц и мощностью 3.5 кВт производства обнинского ООО «САПФИР». SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) in the presence of a plasma generator flame. As a plasma generator, an experimental plasma torch with a frequency of 2.45 GHz and a power of 3.5 kW, manufactured by the Obninsk OOO SAPFIR, was used.
Поток смеси мелкодисперсного гамма-оксид алюминия с воздухом поступает в фильтр. Фильтр представляет собой проходной электрофильтр с использованием высоковольтного источника питания постоянного тока напряжением 20 кВ, в котором благодаря полю статического электричества напряжением и силой тока до 0,5 А происходит осаждение и концентрация частиц образующегося гамма-оксид алюминия на катоде, с последующим его сбора в бункере. Сбор осуществляли вручную. The flow of a mixture of finely dispersed gamma alumina with air enters the filter. The filter is a pass-through electrostatic precipitator using a high-voltage DC power supply with a voltage of 20 kV, in which, due to the field of static electricity with a voltage and current of up to 0.5 A, precipitation and concentration of particles of the resulting gamma-aluminum oxide occur on the cathode, followed by its collection in a bunker . The collection was carried out manually.
В результате полученный порошок гамма - оксид алюминия имеет чистоту более или равную 99,99% и насыпной вес менее 0,2 г/см3. As a result, the gamma alumina powder obtained has a purity greater than or equal to 99.99% and a bulk density of less than 0.2 g/cm 3 .
Для дальнейшего плавления порошок гамма - оксид алюминия уплотняли путем таблетирования или гранулирования в прессе со стенками из полиэтилена или фторопласта до получения таблеток или гранул, имеющих удельный вес 1 г/см3. Пресс со стенками из полиэтилена или фторопласта используется для того, чтобы минимизировать возможность дополнительного загрязнения гамма - оксид алюминия. For further melting, gamma-alumina powder was compacted by tableting or granulating in a press with polyethylene or fluoroplast walls to obtain tablets or granules having a specific gravity of 1 g/cm 3 . A press with walls made of polyethylene or PTFE is used in order to minimize the possibility of additional contamination with gamma alumina.
Полученный таблетированный или гранулированный гамма-оксид алюминия помещали в контейнер индукционной печи, диаметром до 1 метра и высотой до 0,7 метра. Индукционная печь имеет потребляемую мощность 100 кВт, рабочую частоту электромагнитных колебаний индуктора 800 кГц/с. The resulting tableted or granulated gamma alumina was placed in an induction furnace container, up to 1 meter in diameter and up to 0.7 meters high. The induction furnace has a power consumption of 100 kW, the operating frequency of the electromagnetic oscillations of the inductor is 800 kHz/s.
Для плавления в индукционной печи непроводящих электричество материалов как оксид - алюминия, требуется предварительно разогреть некоторое его количество. При этом происходит дополнительная очистка оксид - алюминия за счет испарения посторонних примесей при температуре For melting in an induction furnace of non-conductive materials such as aluminum oxide, it is necessary to preheat a certain amount of it. In this case, additional purification of aluminum oxide occurs due to the evaporation of foreign impurities at a temperature
7 7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) около 3000°С. Кроме того получаемый при сплавлении слиток имеет высокий удельный вес, что необходимо для оптимального наполнения тигля при дальнейшем выращивании монокристаллического лейкосапфира. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) about 3000°C. In addition, the ingot obtained by fusion has a high specific gravity, which is necessary for optimal filling of the crucible during further growth of single-crystal leucosapphire.
Внутри индуктора индукционной печи материал нагревается и затем плавится в электромагнитном поле высокой частоты. Inside the inductor of an induction furnace, the material is heated and then melted in a high frequency electromagnetic field.
В контейнер индукционной печи сначала загружали половину всего количества гамма-оксид алюминия (около 150 кг). Затем в него помещали, как минимум, одно кольцо из особо чистого металлического алюминия, которое необходимо для инициирования нагрева. При этом диаметр кольца должно составлять порядка 80% от диаметра контейнера. При таком сечении кольцо металлического алюминия имеет достаточное электрическое сопротивление, чтобы оно стало нагреваться в электрическом поле индуктора. Наличие кольца необходимо для того, чтобы оно продолжало нагреваться все время вплоть до плавления прилегающих к нему участков насыпанного гамма - оксид алюминия. The container of the induction furnace was first loaded with half of the total amount of gamma alumina (about 150 kg). Then, at least one ring of high-purity aluminum metal was placed in it, which is necessary to initiate heating. In this case, the diameter of the ring should be about 80% of the diameter of the container. With such a cross section, the ring of metallic aluminum has sufficient electrical resistance so that it begins to heat up in the electric field of the inductor. The presence of the ring is necessary so that it continues to heat up all the time up to the melting of the adjacent areas of the poured gamma - aluminum oxide.
Затем загружали остальное количество оксид алюминия (150 кг), а печь включали на полную мощность. И хотя мощность печи составляет 150 кВт, на начальном этапе потребляемая мощность лимитируется лишь сопротивлением алюминиевого кольца и составляет не более 10-15 кВт. После включения индукционной печи, начинается нагрев алюминиевого кольца и расплавление прилегающего к кольцу гамма - оксид алюминия, и далее все содержимое контейнера. По мере расплавления и оседания насыпанного слоя гамма - оксид алюминия производили досыпку новых порций. Новые порции сырья досыпали до момента, когда их уровень уже не опускается ниже краев контейнера, заполненного расплавом. Then loaded the rest of the amount of aluminum oxide (150 kg), and the furnace was turned on at full capacity. And although the furnace power is 150 kW, at the initial stage, the power consumption is limited only by the resistance of the aluminum ring and is no more than 10-15 kW. After turning on the induction furnace, the heating of the aluminum ring begins and the gamma-alumina adjacent to the ring melts, and then the entire contents of the container. As the poured layer of gamma-aluminum oxide melted and settled, new portions were added. New portions of raw materials were added to the moment when their level no longer falls below the edges of the container filled with the melt.
8 eight
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) После полной загрузки контейнера индукционной печи и плавления всего количества гамма - оксид алюминия, печь выключали. При затвердевании расплава, происходит выделение растворенного кислорода воздуха. В последующем в сколах слитка наблюдали пузырчатые отверстия. Слиток охлаждали естественным путем в течение 12 часов, после чего слиток остывал настолько, что его можно извлечь из контейнера и подвергнуть дальнейшей обработке. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) After the container of the induction furnace was fully loaded and the entire amount of gamma-alumina was melted, the furnace was turned off. When the melt solidifies, the dissolved oxygen of the air is released. Subsequently, bubble holes were observed in the chips of the ingot. The ingot was naturally cooled for 12 hours, after which the ingot cooled down enough to be removed from the container and subjected to further processing.
Весь процесс плавления материала в количестве около 400 кг длился около 2 часов, при котором происходит дополнительная очистка получаемого альфа-оксид алюминия от присутствующих следовых количеств загрязнений. Присутствующие в полученном продукте следовые примеси элементов (железо, никель, хром, кремний) имеют очень высокую плотность паров при температуре компактирования - плавления в индукционной печи. Поэтому при температуре 2500-3000°С происходит их интенсивное испарение и, соответственно, дальнейшая очистка получаемого компактного альфа-оксид алюминия. The entire process of melting the material in an amount of about 400 kg lasted about 2 hours, during which there is an additional purification of the resulting alpha-alumina from the presence of trace amounts of contaminants. The trace impurities of elements present in the obtained product (iron, nickel, chromium, silicon) have a very high vapor density at the temperature of compaction - melting in an induction furnace. Therefore, at a temperature of 2500-3000°C, their intensive evaporation occurs and, accordingly, further purification of the resulting compact alpha-alumina.
Специальный механизм опрокидывания контейнера позволяет извлечь монолитный слиток весом 300 кг, имеющий относительную плотность от 2,7 г/см3 до 3,0 г/см3 (это более 70 % от теоретической плотности в 3,96 г/см3), с чистотой получаемого продукта 99,99%, который по своим параметрам является идеальным для производства монокристаллического сапфира. A special mechanism for tilting the container allows you to remove a monolithic ingot weighing 300 kg, having a relative density of 2.7 g/cm3 to 3.0 g/cm3 ( this is more than 70% of the theoretical density of 3.96 g/cm3), with the purity of the resulting product is 99.99%, which in its parameters is ideal for the production of single-crystal sapphire.
Полученный в результате слиток альфа-оксид алюминия можно расколоть на прессе до кусков необходимого размера, удобного для последующего плавления для получения монокристаллического сапфира. The resulting alpha-alumina ingot can be crushed in a press to pieces of the required size, convenient for subsequent melting to obtain single-crystal sapphire.
Для оценки количественного анализа химического состава применяли рентгеноспектральный флуоресцентный метод. To evaluate the quantitative analysis of the chemical composition, an X-ray spectral fluorescence method was used.
9 nine
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Результаты количественного анализа химического состава представлены в таблице 1 и на фиг. 1 и 2. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The results of the quantitative analysis of the chemical composition are presented in Table 1 and in FIG. 1 and 2.
Таблица 1
Figure imgf000011_0001
Table 1
Figure imgf000011_0001
На основании представленных данных можно сделать вывод о том, что содержание оксидов в пробе BEL в три раза выше, чем в пробе SER. Поскольку металлов кроме алюминия в значимых количествах в пробах не обнаружено, весь кислород пересчитан в оксид алюминия. В связи с тем, что весовой процент кислорода в пробе BEL существенно выше, чем в пробе SER, концентрация алюминия в пробе BEL стала ниже за счет разбавления металлического алюминия оксидом, что хорошо видно на спектрах. (Фиг.1 и фиг. 2). Based on the presented data, it can be concluded that the content of oxides in the BEL sample is three times higher than in the SER sample. Since no metals other than aluminum were found in significant amounts in the samples, all oxygen was converted to aluminum oxide. Due to the fact that the weight percentage of oxygen in the BEL sample is significantly higher than in the SER sample, the concentration of aluminum in the BEL sample became lower due to the dilution of aluminum metal with oxide, which is clearly visible in the spectra. (Figure 1 and Figure 2).
Микроэлементный состав обеих проб по соотношению содержаний Fe/Cr/Ni идентичен распространенной марке нержавеющей стали, что указывает на возможное загрязнение проб нержавеющей сталью или продуктами ее коррозии. Обнаруженные примеси являются исходными, (в сырье), т.е. проба не загрязняется (и не очищается) в процессе окисления, а наследует примеси из сырья. (Фиг.1) The microelement composition of both samples in terms of the Fe/Cr/Ni content ratio is identical to the common grade of stainless steel, which indicates possible contamination of the samples by stainless steel or its corrosion products. The detected impurities are initial (in raw materials), i.e. the sample is not contaminated (and not cleaned) during the oxidation process, but inherits impurities from the raw material. (Fig.1)
Расплав оксида алюминия на воздухе растворяет значительное сверх стехиометрическое количество кислорода из воздуха, которое затем выделяется из слитка при затвердевании. Melting aluminum oxide in air dissolves a significant amount of oxygen in excess of stoichiometric air, which is then released from the ingot during solidification.
Этот растворенный кислород в расплаве полностью окисляет те 7% металла, который остается в альфа-оксид алюминия, полученном поThis dissolved oxygen in the melt completely oxidizes those 7% of the metal that remains in the alpha alumina obtained by
10 ten
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) заявленному способу. В результате можно сделать вывод о том, что на этапе компактирования-плавления происходит как доокисление остатков металла, так и дальнейшая очистка получаемого альфа-оксид алюминия. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the declared method. As a result, it can be concluded that at the stage of compaction-melting, both the additional oxidation of the metal residues and the further purification of the resulting alpha-alumina occur.
11 eleven
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ получения альфа-оксида алюминия для последующего выращивания монокристаллического сапфира, характеризующийся тем, что предварительно осуществляют стадию окисления особо чистого металлического порошка алюминия кислородом воздуха в пламени плазм огенератора при температуре от 2040 до 3000°С с получением частиц мелкодисперсного порошка гамма-оксид алюминия, с последующей стадией концентрации полученного порошка гамма-оксид алюминия на проходном электрофильтре с использованием высоковольтного источника питания постоянного тока с силой тока от 0,2 до 0,5 А и напряжением от 15 до 20 кВ и последующей стадии уплотнения порошка гамма-оксид алюминия до удельного веса 1 г/см3, после чего осуществляют плавление гамма-оксид алюминия в индукционной печи при температуре от 2050 до 3000 °C в электромагнитном поле при частоте от 700 до 800 кГц и мощности от 120 до 150 кВт, в течение от 1,5 до 2 часов, для чего в контейнер печи предварительно загружают часть гамма-оксид алюминия, затем помещают в него, как минимум, одно кольцо из особо чистого металлического алюминия, необходимого для инициирования нагрева, с последующей досыпкой новых порций гамма-оксид алюминия до полного заполнения контейнера печи расплавом, с последующим охлаждением расплава при температуре окружающей среды. 1. A method for producing alpha-alumina for the subsequent cultivation of single-crystal sapphire, characterized in that the stage of oxidation of highly pure aluminum metal powder with air oxygen in a flame of a plasma generator at a temperature of 2040 to 3000 ° C is carried out in advance to obtain particles of a fine powder of gamma-aluminum oxide , with the subsequent stage of concentration of the obtained gamma-aluminum oxide powder on a through electrostatic precipitator using a high-voltage DC power source with a current strength of 0.2 to 0.5 A and a voltage of 15 to 20 kV, and the subsequent stage of compacting the gamma-aluminum oxide powder to specific gravity 1 g/cm 3 , after which gamma-aluminum oxide is melted in an induction furnace at a temperature of 2050 to 3000 ° C in an electromagnetic field at a frequency of 700 to 800 kHz and a power of 120 to 150 kW, for 1, 5 to 2 hours, for which a part of gamma alumina is preloaded into the furnace container, then placed at least one ring of high-purity metallic aluminum is added to it, which is necessary to initiate heating, followed by adding new portions of gamma-alumina until the furnace container is completely filled with melt, followed by cooling the melt at ambient temperature.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расход воздуха при сжигании порошка алюминия в пламени плазм огенератора составляет 350 л на 108 г порошка алюминия или 67,2 л кислорода на 108 г порошка алюминия. 2. The method according to claim 1, characterized in that the air consumption during the combustion of aluminum powder in the flame of a plasma generator is 350 liters per 108 g of aluminum powder or 67.2 liters of oxygen per 108 g of aluminum powder.
3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что окисление в плазмогенераторе осуществляется при частоте 2,45 ГГц и мощности 3.5 кВт 3. Method according to and. 1, characterized in that the oxidation in the plasma generator is carried out at a frequency of 2.45 GHz and a power of 3.5 kW
12 12
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что уплотнения порошка гамма - оксид алюминия до удельного веса 1 г/см3 осуществляют путем таблетирования или гранулирования. 4. The method according to p. 1, characterized in that the compaction of the gamma-alumina powder to a specific gravity of 1 g/cm 3 is carried out by tableting or granulating.
5. Способ по и. 1, отличающийся тем, что диаметр кольца из особо чистого металлического алюминия составляет от 75 до 80% от диаметра контейнера индукционной печи. 5. Method according to and. 1, characterized in that the diameter of the ring of highly pure metallic aluminum is from 75 to 80% of the diameter of the induction furnace container.
6. Способ по и. 1, отличающийся тем, что на начальном этапе плавления гамма-оксид алюминия в индукционной печи ее мощность составляет от 10 до 15 кВт. 6. Method according to and. 1, characterized in that at the initial stage of melting gamma alumina in an induction furnace, its power is from 10 to 15 kW.
13 thirteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2021/050318 2020-10-14 2021-09-28 Method for producing alpha-aluminium oxide for growing single crystal sapphire WO2022081045A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133792 2020-10-14
RU2020133792A RU2742575C1 (en) 2020-10-14 2020-10-14 Method for producing alpha-aluminium oxide for subsequent growth of single-crystal sapphire

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022081045A1 true WO2022081045A1 (en) 2022-04-21

Family

ID=74554367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/050318 WO2022081045A1 (en) 2020-10-14 2021-09-28 Method for producing alpha-aluminium oxide for growing single crystal sapphire

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2742575C1 (en)
WO (1) WO2022081045A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111185146A (en) * 2020-03-07 2020-05-22 聂文斐 Preparation method of α -alumina catalyst carrier

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5128081A (en) * 1989-12-05 1992-07-07 Arch Development Corporation Method of making nanocrystalline alpha alumina
WO2008053536A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Alumina powder, process for producing the same, and use thereof
JP2010150090A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Chemical Co Ltd alpha-ALUMINA POWDER
WO2014094155A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-26 Polar Sapphire Ltd. Process for making high-purity aluminum oxide
RU2568710C2 (en) * 2010-02-11 2015-11-20 Баиковски Alpha-aluminium oxide, use thereof, corresponding synthesis method and apparatus

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HU189188B (en) * 1982-11-09 1986-06-30 Magyar Szenhidregenipari Kutato-Fejlesztoe Intezet,Hu Process for producing active aluminium-oxid
FR2943333B1 (en) * 2009-03-20 2011-08-05 Baikowski ALUMINA, LUMINOPHORES AND MIXED COMPOUNDS AND METHODS OF PREPARATION THEREOF
TWI495616B (en) * 2009-11-20 2015-08-11 Sumitomo Chemical Co Α-alumina for producing single crystal sapphire
RU2466937C2 (en) * 2010-12-21 2012-11-20 Андрей Павлович Лысенко Method of obtaining aluminium oxide applicable for manufacturing artificial corundum crystals
RU2538606C1 (en) * 2013-12-30 2015-01-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of producing highly pure aluminium oxide by electrolysis
RU2630212C1 (en) * 2016-12-19 2017-09-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for producing alpha-aluminium oxide of high purity

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5128081A (en) * 1989-12-05 1992-07-07 Arch Development Corporation Method of making nanocrystalline alpha alumina
WO2008053536A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Alumina powder, process for producing the same, and use thereof
JP2010150090A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Chemical Co Ltd alpha-ALUMINA POWDER
RU2568710C2 (en) * 2010-02-11 2015-11-20 Баиковски Alpha-aluminium oxide, use thereof, corresponding synthesis method and apparatus
WO2014094155A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-26 Polar Sapphire Ltd. Process for making high-purity aluminum oxide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111185146A (en) * 2020-03-07 2020-05-22 聂文斐 Preparation method of α -alumina catalyst carrier

Also Published As

Publication number Publication date
RU2742575C1 (en) 2021-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3216794A (en) Process for producing crystalline alumina
US5623725A (en) Process for producing very pure platinum materials, semi-finished parts and foils dispersion-reinforced with Y203
US2974032A (en) Reduction of alumina
US20040238352A1 (en) Production, refining and recycling of lightweight and reactive metals in ionic liquids
US20130164167A1 (en) System and method for extraction and refining of titanium
Habashi Extractive metallurgy of aluminum
NL7908106A (en) METHOD FOR PURIFYING SILICONE AND SILICONE OF A QUALITY SUITABLE FOR SOLAR CELLS OBTAINED USING THIS METHOD.
US677209A (en) Purified crystalline alumina.
US4414188A (en) Production of zirconium diboride powder in a molten salt bath
WO2022081045A1 (en) Method for producing alpha-aluminium oxide for growing single crystal sapphire
EP0130016B1 (en) Method of producing an aluminium boride
Meshram et al. Recycling of white aluminium dross: production of potash alum
RU2539593C1 (en) Electrochemical method of obtaining of powder of calcium hexaboride
RU2599475C1 (en) Method of producing aluminium-silicon alloy in electrolyzer for aluminium production
US20110045962A1 (en) Process for recycling spent pot linings (spl) from primary aluminium production
Lu et al. Production of fine titanium powder from titanium sponge by the shuttle of the disproportionation reaction in molten NaCl–KCl
CN110775955B (en) Method for treating anode carbon slag of aluminum electrolysis cell by using NaOH molten salt method
US4992096A (en) Metallothermic reduction or rare earth metals
AU566618B2 (en) Treatment of zircon
RU2339710C2 (en) Method for metal or silicon receiving
US3918959A (en) Process for production of magnesium
Hirsch The preparation and properties of metallic cerium
Abdelrehiem et al. Lead recovery from crystal glass solid wastes
GB1568118A (en) Electrolytic purification of aluminium
Jain et al. Electroextraction of boron from boron carbide scrap

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21880660

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 27/09/2023)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21880660

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1