Способ получения химически активного гидроксида алюминия

 

Использование: в производстве активной окиси алюминия, гидроокиси алюминия различных модификаций, в качестве наполнителя, поглотителя, как исходный продукт при получении солей алюминия. Сущность изобретения: гидрат окиси алюминия быстро нагревают в потоке горячего газа с температурой 500 - 1200^oС. Быстрый нагрев гидрата окиси алюминия осуществляют при скорости газового потока от 8 до 25 м/с с последующим отделением гидроксида алюминия от газового потока и охлаждением до температуры ниже 60^oС за время менее 10 мин путем псевдоожижения охлаждающим газом. 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в производстве активной окиси алюминия, гидроокиси алюминия различных модификаций, в качестве наполнителя и поглотителя, как исходный продукт при получении солей алюминия.

Известен способ получения ρ(ро) формы окиси алюминия путем термического разложения гидраргиллита при 450 600^oС в течение 5 30 с, предпочтительно 15 20 с. Получаемый продукт при этом имеет химическую активность, определяемую по растворимости в щелочном растворе, от 50 до 65 [1] Недостатком способа является невысокая химическая активность, что затрудняет дальнейшую его переработку.

Известен способ [2] получения активного оксида алюминия включающий быструю сушку гидроокиси алюминия с размером частиц 10 65 мкм при температуре 700 800^oС в течение 0,5 2 с, быстрое охлаждение до температуры ниже 180^oС с введением охлаждающего газа в газовый поток с последующими стадиями формования, обработки паром, сушки и прокаливания гранул. В результате быстрого нагрева образуется c(хи)-Al₂O₃, которая имеет также незначительную химическую активность на уровне 25 35 Охлаждение ниже 180^oС применяют для исключения преобразования гидроксида алюминия в бемит, который, по мнению авторов, снижает прочность гранул.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения химически активного гидроксида алюминия является способ [З] получения активной окиси алюминия с кристаллически нарушенной χ структурой нагреванием гидроокиси алюминия при температуре 350 800^oС в течение 0,1 2 с в зоне высокотурбулентного горячего газового потока, поступающего из зоны с температурой 500 1200^oС, причем скорость горячего газового потока составляет 30 150 м/с. Недостатком этого способа является получение при высоких скоростях газа малоактивного c-Al₂O₃ с активностью 20 25 Кроме того, высокие скорости газового потока приводят к увеличению энергетических затрат процесса.

Цель изобретения состоит в улучшении качества продукта за счет увеличения химической активности продукта, т.е. получении химически активного гидроксида алюминия переходного состава, содержащего ≥94%ρ(po)-χ(хи)-Al₂O₃ общей формулы Al₂O₃ · nH₂O, 0,5≅n≅0,92, с химической активностью, определяемой по растворимости в щелочном растворе, выше 70 Для достижения поставленной цели процесс быстрого нагрева гидроокиси алюминия проводят в газовом потоке с температурой 500 1200^oС при скорости горячего газового потока 8 25 м/с и наполнение его гидроксидом алюминия от 0,08 до 0,25 кг/м³ с последующим отделением гидроксида алюминия от газового потока и охлаждением до температуры ниже 60^oС за время менее 10 мин путем псевдоожижения охлаждающим газом.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются: проведение быстрого нагрева при скоростях 8 25 м/с; наполнение горячего газового потока гидроксидом алюминия от 0,08 до 0,25 кг/м³; быстрое охлаждение продукта после отделения от газового потока до температуры ниже 60^oС за время менее 10 мин; быстрое охлаждение продукта осуществляют в режиме псевдоожижения охлаждающим газом.

Предлагаемая совокупность признаков позволяет получить химически активный гидроксид алюминия переходного состава, содержащий ≥94%ρ(po)-χ(хи)-Al₂O₃ общей формулы Al₂O₃ · nН₂O, 0,5≅n≅0,92 с химической активностью, определяемой по растворимости в щелочном растворе, выше 70 Предлагаемый способ получения химически активного гидроксида алюминия переходного состава является существенно новым по отношению к известному уровню техники в области получения высокоактивного гидроксида алюминия.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Технический гидрат глинозема подвергают быстрому нагреву в газовом потоке с температурой 500 1200^oC при скорости газового потока 8 25 м/с и наполнений его гидроксидом алюминия от 0,08 до 0,25 кг/м³. Горячий гидроксид алюминия отделяют от газового потока и затем быстро охлаждают до температуры ниже 60^oС за время менее 10 мин охлаждающим газом путем псевдоожижения гидроксида алюминия.

Свойства полученного химически активного гидроксида алюминия определяют следующими методами: фазовый состав на дифрактометре ДРОН УМ 1 в Си-K_α монохроматическом излучении с использованием дифференциальной дискриминации и Ni-фильтра; химическую активность по растворимости в щелочном растворе.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Технический гидрат глинозема подается в реактор ленточным шнеком. Снизу из топки поступают топочные газы с температурой 1070^oC и скоростью 20,78 м/с. Количество подаваемых гидрата окиси алюминия и топочных газов обеспечивают наполнение газового потока 0,245 кг/м². Дегидратированный гидроксид алюминия отделяется от газового потока в циклонах (температура газа на выходе 340^oС), после чего охлаждается в режиме псевдоожижения до 35^oС в течение 5 мин холодным воздухом, при этом образуется химически активный гидроксид алюминия общей формулы Al₂O₃ · 0,872 H₂O с химической активностью 70,4 96 его составляет r(po)-χ(хи)-Al₂O₃.

Примеры 2 13 аналогичны примеру 1, отличаются условиями приготовления и характеристиками получаемого продукта.

Пример 14 (по прототипу). Гидроксид алюминия вводится в коническую реакционную камеру V 600 л через форсунку сжатым воздухом, туда же тангенциально подастся топочный газ с t 900^oС. Прокаленный активный оксид алюминия покидает реакционную камеру тангенциально через верх вместе с топочными газами, температура газового потока на выходе 500^oС, и отделяется от газового потока в циклонах. Время контакта продукта с газовым потоком 0,5 с, скорость потока 50 м/с. Получаемый оксид алюминия имеет ППП - 6,3 уд. 354 м/г и состоит из χ-Al₂O₃. Химическая активность такого продукта составляет 20
Как видно из представленных в таблице данных, при увеличении скорости газового потока выше 25 м/с, (пример 3) и уменьшении ниже 8 м/с (пример 11) происходит снижение химической активности гидроксида алюминия.

При увеличении наполнения газового потока выше 0,25 кг/м³ (пример 10) происходит как снижение химической активности, так и нарушение требуемой структуры переходного ρ-χ-Al₂O₃.
Снижение наполнения газового потока ниже 8 кг/м³ резко снижает производительность процесса и экономически не целесообразно.

Охлаждение продукта за время более 10 мин (пример 2) или охлаждение до температуры выше 60^oС (пример 8) приводит к снижению химической активности и изменению структуры ρ-χ-Al₂O₃.
При сопоставлении характеристик продуктов, полученных по предлагаемому способу и по прототипу видно, что высокие скорости газового потока и отсутствие быстрого охлаждения по прототипу не позволяет получать химически активный гидроксид алюминия переходного ρ-χ-Al₂O₃ состава общей формулы Al₂O₃ · nН₂О₂, 0,5≅n≅0,92 с химической активностью 70%
Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет:
получать химически активный гидроксид алюминия переходного состава, содержащий ≥94%ρ_χ-Al₂O₃ и имеющий формулу Al₂O₃ · nH₂O, где 0,5≅n≅0,92;
получать гидроксид алюминия с химической активностью более 70
уменьшить энергетические затраты.

Формула изобретения

Способ получения химически активного гидроксида алюминия путем быстрого нагрева гидрата окиси алюминия в потоке горячего газа с температурой 500 - 1200°С, отличающийся тем, что быстрый нагрев гидрата окиси алюминия осуществляют при скорости газового потока от 8 до 25 м/с, наполнении газового потока гидратом окиси алюминия от 0,08 до 0,25 кг/м³ с последующим отделением гидроксида алюминия от газового потока и охлаждением до температуры ниже 60^oС за время менее 10 мин путем псевдоожижения охлаждающим газом.

РИСУНКИ

Рисунок 1