CZ345192A3

CZ345192A3 - Process for producing aluminium alpha-oxide powder

Info

Publication number: CZ345192A3
Application number: CS923451A
Authority: CZ
Inventors: Dijen Franciscus Dr Ing Van
Original assignee: Lonza Ag
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1993-06-16
Also published as: AU2962192A; BR9204498A; EP0543347A1; JPH06171931A; US5284809A; HU9203641D0; CA2083614A1; HUT63367A; KR930009924A

Description

Oblast techniky J ; - f

Předložený vynález se týká způsobu výroby jemného prášku α-oxidu hlinitého, zvláště pro výrobu vysoce výkonné keramiky, z hydroxidu hlinitého Cgibbsitu popřípadě hydrargi1 i tu) nebo oxidu hlinitého kalcinovaného při nízké teplotě.

Dosavadní stav techniky

Prášek α-oxidu hlinitého se výrábí po hodně desetiletí kalcinací hydroxidu hlinitého. Teplota kalcinace je obvykle nad 1300 °C. Se stoupající teplotou kalcinace se zvyšuje podíl α-oxidu hlinitého, ale současně také velikost primárních krystalů. Specifický povrch produktu se oproti tomu zmenšuje se zvyšující se teplotou kalcinace. Pro výrobu vysoce výkonné keramiky se s výhodou používá prášek o velikosti částic pod 1 μία. Při obyčejné kalcinaci vznikají však aglomeráty, které jsou složené z primárních krystalů o velikosti 2 až 10 um, takže je pak třeba prášek mlít. Přitom se nejen rozruší aglomeráty, ale i rozmělní primární krystaly. Nevýhody tohoto postupu jsou vysoké náklady na čas a energii pro mletí a potřeba zvláštních mlecích postupů, aby se nejen dosáhlo požadované konečné jemnosti, ale aby se i zamezilo kontaminaci otěrem v mlecím zařízení. Konečně jsou vlastnosti takto získaných práškových α-oxidů hlinitých poškozeny také širokým granulometrickým složením a nepravidelným tvarem zrn. Pro dosažení optimálních výsledků ve vysokovýkonné keramice jsou však potřebné prášky s úzkým rozdělením velikosti zrn a s kompaktními částicemi (equiaxed“), které mají i přes kom-, paktní částice velký specifický povrch. Takovéto prášky se již několik let vyrábějí z bohmitu CA1QOH) postupem naočkovaného gelu. Při tomto postupu se bóhmit za mokra smíchá s očky <z-Al2 03 , nechá gelovat, suší se, kalcinuje a desaglomeruje za mokra. Nevýhodou postupu je vysoká cena výchozího materiálu bohmitu.

Podstata vynálezu

Úlohou předloženého vynálezu je poskytnout zpflsob výroby prášku α-oxidu hlinitého, který vychází z cenných surovin a poskytuje prášek s úzkým granulometrickým složením , aby nebylo potřebné dodatečné mletí ke zvýšení specifického povrchu.

Tato úloha se řeší podle vynálezu způsobem podle patentového nároku 1Překvapivě se zjistilo, že je možné pomocí vhodné kombinace kroků postupu vyrobit prášek «-oxidu hlinitého také z obyčejného technického hydroxidu hlinitého <ftl(0H)3, gibbsit. označovaný také jako hydrargi1it), který se získá při Bayerově postupu, bez mletí α-oxidu hlinitého. Vyrobený prášek «-oxidu hlinitého má krystality o velikosti menší než 1 pm, výhodně dokonce menší než 0,3 pm a o specifickém povrchu od 5 do 100 m²/g.

Místo hydroxidu hlinitého se mohou pro způsob podle vynálezu použít také oxidy hlinité kalcinované při nízké teplotě nebo jejich směsi s hydroxidem hlinitým. Oxidy hlinité kalcinované «

při nízké teplotě obsahují ještě trochu vodu, například asi 8 % hmotnostních a přeměňují se při zpracovaní podle vynálezu opět v hydroxid hlinitý přijetím vody. To lze ukázat termogravimetrickými testy suché suspenze.

Podle vynálezu se nejdříve za mokra mele, popřípadě desaglomeruje hydroxid hlinitý nebo oxid hlinitý kalcinovaný za nízké teploty, které slouží jako výchozí materiál, aby se výrobou podmíněné přítomné aglomeráty rozdělily do jednotlivých krystalitů.

Desaglomerace nebo mletí se s výhodou provádí v attritoru (ve vířivém mlýnu), ve vibračním mlýnu nebo v míchacím kulovém mlýnu, kdy se jako mlecí tělesa výhodně používají taková, která jsou zcela nebo převážně tvořena oxidem hlinitým. Množství kapaliny se výhodně volí tak, aby vznikla suspenze s obsahem pevné látky od 10 do 40 % hmotnostních.

Jako kapalina se výhodně používá voda. Suspenze hydroxidu hlinitého se účelně naočkuje krystaly, výhodně α-oxidu hlinitého. Tato očka se například získají jednoduchým způsobem mletím α-oxidu hlinitého, například ve formě kalcinovaného jílu, na velikost částic < 1 pm. Očka se přidávají výhodně v množství od až 5 % hmotnostních, vztaženo na celkové množství (počítané jako AI2O3) a důkladně se vmíchají. Nejvýhodnější je přidání na začátku nebo během desaglomerace nebo mletí výchozího materiálu. Vedle krystalizačních oček se mohou popřípadě přidat ještě pomocné nebo přídavné látky, jako například odpěňovače, slinovací pomocné prostředky, látky brzdící růst zrn, zkapalňovače atd. Pro způsob podle vynálezu nejsou však takové přídavné látky potřebné.

Takto získaná suspenze se pak suší, například pomocí sušení rozstřikováním. Takto získaný materiál se pak kalcinuje. Teplota kalcinace je účelně od 1000 do 1300 °C, výhodně od 1100 do 1200 °C.

Prášek připravený podle vynálezu má velký podíl a-formy, velký specifický povrch a velikost krystalitů řádově 0,1 um. Po kaleinaci je prášek silně aglomerován a musí se podrobit desaglomeraci.

Také tato desaglomerace se výhodně provádí v attritoru, ve vibračním mlýnu nebo v míchacím kulovém mlýnu, kdy se opět výhodně použijí mlecí tělesa z oxidu hlinitého. Granulomatrické složení po desaglomeracl závisí na době desaglomerace a podílu pevné látky při zpracování. Vhodnou volbou parametrů lze dosáhnout například při 25 %ním obsahu pevné látky a době zpracování řádově 1 hod. granulometrické složení, při kterém má 90 % materiálu velikost zrn menší než asi 0.4 um. Střední velikost zrn je přitom jen málo větší než střední velikost krystalitů a není třeba zvláštní rozmělnění jednotlivých krystalitů.

Následující příklady ilustrují provedení způsobu podle vyná1ezuPříklady provedení vynálezu

Příklad 1

V attritoru (0,6 1) se mele a desaglomeruje 70 g oxidu hlinitého kalcinovaného při nízké teplotě (typ AX, Martinsverk GmbH, D-W 5010 Bergheim) v odsolené vodě za přídavku 1,0 % hmotnostních (vztaženo na oxid hlinitý) oček α-oxidu hlinitého s mlecími kuličkami (d · 1 mm) z oxidu hlinitého. Velikost aglomerátu je po mletí u 100 % < 1 um. Očka α-oxidu hlinitého se získají mletím oxidu hlinitého kalcinovaného při vysoké teplotě v attritoru na velikost částic < 0,5 um. Hodnota pH se upraví přidáním kyseliny chlorovodíkové na 2. Suspenze se suší v sušičce při 70 °C. Suchý materiál se mele na velikost částic < 0,1 mm a kalcinuje 30 min při 1150 °C. Specifický povrch (podle BET) kalcinovaného produktu je 20 m²/g, α-podíl je 94

Příklad 2

Postupuje se podle příkladu 1, avšak materiál se kalcinuje při 1200 °C místo při 1150 °C. Specifický povrch je 14 m²/g, a-podíl 100 Střední velikost krystalitů po kalcinaci je 0.11 pm. Takto získaný ještě aglomerovaný produkt je uveden na Obr.l. Snímek REM ukazuje zřetelně volnou aglomerátovou strukturu z krystalitů o velikosti řádově 0,1 um. Kalcinovaný materiál se desaglomeruje jednu hodinu v attritoru ve vodě při 50 %ním. popřípadě 25 %ním obsahu pevné látky. Jako mlecí tělesa se použijí kuličky oxidu hlinitého o průměru 1 mm. Cranulometrické složení (stanovené metodou rozptylu laserová paprsku, údaje v objemových %) je = desaglomerace při 50 %ním desaglomerace při 25 %ním obsahu pevné látky obsahu pevné látky

90	%	<	0,7	um	90	%	<	0.3	um
50	%	<	0.2	um	50	%	<	0,2	um
10	%	<	0,1	um	10	%	<	0,1	um

Příklad 3 (srovnávací příklad)

Postupuje se jako v příkladě 2. avšak výchozí materiál se nedesaglomeruje a nepřlmíchají se žádná očka «-oxidu hlinitého. Specifický povrch je 11 m²/g. «-podíl je jen 75 %. Střední velikost krystalitů je 0,14 um.

Příklad 4 (srovnávací příklad)

Komerčně běžně dostupný prášek α-oxidu hlinitého (typ CS-400/M, Martinsverk). který se ve shodě se stavem techniky připraví kalcinaci hydroxidu hlinitého bez desaglomerace a bez přidání oček. se rozemele ( granulometrické složení: 90 % < 1.3 μυι. 50 % < 0,8 pm a 10% <0,2 pm, specifický povrch 11 m²/g).

Pak se zpracuje v attritoru 1 hodinu jak popsáno v příkladě 2 při 25 %ním obsahu pevné látky. Granulometrické složení je potom 90 % < 0,7 μία, 50 % < 0,3 pm. 10 % < 0.15 pm, tedy podstatně . širší s hrubšími zrny než ve srovnání s odpovídajícím příkladem podle vynálezu, přestože se materiál právě po kalcinaci mele.

Průmyslová využitelnost

Prášek «χ-oxidu hlinitého, vyrobený podle vynálezu je zejména vhodný pro výrobu vysoce výkonné keramiky.

výrobou běžných

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY )

1. Způsob výroby Jemnéhia prášku α-oxidu hlinitého suspenze z předchůdce a:-oxidu hlinitého a popřípadě přídavných látek, sušením, kalcinací a mletím nebo desaglomerováním, vyznačující se tím, že se jako předchůdce <z-oxidu hlinitého použije hydroxid hlinitý A1COH)3 nebo z toho kalcinací při nízké teplotě získaný oxid hlinitý a podrobí se mletí a desaglomeraci pro vytvoření suspenze.
2- Způsob podle nároku 1. vyznačující se tím, že se jako hydroxid hlinitý použije hydroxid hlinitý vznikající při výrobě oxidu hlinitého podle Bayerova postupu.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se mletí a desaglomerace provádí pomocí attritoru, vibračního mlýnu nebo míchacího kulového mlýnu.
4- Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím. že attritor, vibrační mlýn nebo míchací kulový mlýn pracuje s mlecími tělesy tvořenými převážně cc-oxidem hlinitým.
5. Způsob podle jednoho nebo více nároků 1 až 4, vyznáčující se tím. žesek suspenzi přidají krystal i začni očka cc-oxidu hlinitého.
6.

Způsob podle jednoho nebo více nároků 1 až 5, čující se tím, že se kalcinace teplotě od 1000 do 1300 °C.

vyznáprovádi při
7. Způsob podle jednoho nebo více nároků 1 až 6, vyznačující se tím. že se kalcinace provádí při teplotě od 1100 do 1200 °C.
8. Prášek na bázi α-oxidu hlinitého a popřípadě přídavku dalších oxidů, získaný způsobem podle nároku 1.
9. Prášek α-oxidu hlinitého podle nároku 8. vyznačující se tím. že velikost primárních krystalů je menší než 0.3 um.
10. Použití prášku «-oxidu hlinitého podle nároku 8 pro výrobu sintrovaného «-oxidu hlinitého, například jako řezná keramika.