Элетрохимический способ получения окиси алюминия

 

О П И С А Н И Е 1111в iв44

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 19.10.76 (21) 2413395/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

2 (51) М. Кл.

С 01 F 7/42

Государственный комитет

Совета Министров С1 СР оо делам иэооретений и открытий (43) Опубликовано30.08.78.Бюллетень № 32 (53) УДК 669.712.

11j 9(088 8) (45) Дата опубликования описания 29. 08 78 (72) Авторы изобретения

Л. A. Коток, 3. E. Байдашникова, О. В. Мешкова, E. К. Остис и В. А. Экель (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

ОКИСИ АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к oîласти химии, в частности к теХнологии получения окиси алюминия, применяемой во многих химических производствах,и может быть использовано при получении монокриc1ас1лон корунда методом Вернейля.

Известен способ электрохимического получения гидроокиссй металлов. Электроды, изготовленные из металла, гlläðîîêèñü которого получают, помешают в раствор, не растворяющий получаемую гидроокись. В flpoцессе электролиза электроды покрываются пленкой осадка гидроокиси алюминия, поэтому ток периодически выключают, а анод и катод соединяют в об1ций электрод для удаления осадка.

Известен электрохимическпй способ получения гидроокиси металла. Через жидкость, не растворяюшую получаемую гидроокись, пропускают реверсивный ток с определенными циклами. При перемене направления тока электроды поднимают и промывают.

При прокаливании гидроокпси, полученной по известным способам, не удается получить мслкодисперсный сыпучий порошок

ОКИСИ 1!.!IОМИНИЯ.

Известен электрохимический способ получения окиси алюминия, включаюший анодное растворение алюминия в электролите, отделение гидроокиси алюминия и прокалку. Анодное растворение металлического àлюминия осушествляют в водном 0,1 — 1 N растворе хлористого натрия или хлористого аммония, при плотности тока 5 — 50 А/дм, температуре 20 — 50 С в атмосфере азота или углекислого газа.

Однако такой способ трудоемок и дли10 телен; получаемая гидроокись алюминия практически не фильтруется и требует удаления влаги при нагревании в течение 6 — 8 ч.

Полученный продукт представляет сооой массу спекшихся конгломератов. Для получения

15 мелкодисперсной окиси алюминия необходима дополнительная операция помола в течение 1.5 — 2 ч, что приводит к загрязнению продукта. Продолжительность цикла составляет до 13 ч, а получаемый продукт не обладает достаточной дисперсностью и сыпу20 честью для выращивания монокрпсталлов коруида методом Вернейля.

1Яель изобретения — сокра пени продолжительности процесса, иовы шсllие дпсперсности и сыпучести окиси I,11031IIIIIIB.

621644

Таблица 1

Предлагаемый

60 20 16 12 08 118 42 724 198 130

15 13 06

Известный

2,0 2,0 10,6 17,4 14,8 18,0 14,0 22,0 57,2 1,25

Достигается это тем, что по предлагаемому способу анодное растворение осугцествляют при 60 — 80 С с добавлением в электролит 0,1 — 1 вес. о/p гексаметилентетрамина.

Анодное растворение алюминия осуществляют при плотности тока 10 — 15 А/дм .

Температурный интервал 60 — 80 С является необходимым для проведения анодного растворения алюминия и получения мелкодисперсной и сыпучей окиси алюминия.

При температуре ниже 60 С осадок гидроокиси алюминия получается серого цвета за счет примеси мелкодисперсной фазы металлического алюминия.

При температуре выше 80 С идет интенсивное испарение электролита, в электролизере повышается концентрация NH,C1, увеличивается расход электролита для поддержания уровня и уменьшается выход по току.

Появление в осадке гидроокиси алюминия металлического. алюминия (серый цвет осадка) свидетельствует о том, что продукт не может быть использован для получения

А1гОз, пригодной для выращивания монокристаллов и дальнейшей обработке не подлежит.

Интервал концентраций гекса метилентетрамина (ГТА) 0,1 — 1 /о обусловлен тем, что при добавлении менее 0,1 /о затрудняется фильтрование и возрастает время, необходимое на эту операцию, снижается также и сыпучесть продукта.

Добавление гексаметилентетрамина более 1О/р приводит к неудовлетворительным результатам по качеству монокристаллов (большое количество пузырей), что, очевидно, связано с изменением физико-химических свойств А!гОз в результате выгорания

Таким образом, окись алюминия; полу- . ченная по предлагаемому способу, обладает лучшей сыпучестью, большей удельной поверхностью и дисперсностью.

За счет хорошей фильтруемости гидроокиси алюминия исключается операция сушки и операция помола окиси алюминия и углерода при прокаливании пасты гидроокиси алюминия.

Пример J. В электролизер с мешалкой заливают 1,2 л электролита, содержащего

0,2 моль хлористого алюминия и 0,1 /p гекcамстилентетрампна Туда же помещают электроды из алюминия площадью 0,6 дм .

На электроды подается начальное напряжение 8 В, силу тока поддерживают постоянной 6 А (i = 10 А/дм ). Через каждые 3 ч работы переключают полюса, чтобы избежать пассивации электродов. Электроды работают до 20 ч. В процессе электролиза уровень электролита поддерживается постоянным. Температура электролита 60 С. Горя15 чую суспензию гидроокиси алюминия фильтруют в течение 3 мин. Пасту. прокаливают при 910 C в течение 1,5 ч.

Выход гидроокиси алюминия в пересчете на окись алюминия 4 г/ч.

Пример 2. В электролизер с мешалкой заливают 1,2 л электролита, содержащего

0,3 ноль хлористого аммония и 1 /p гексаметилентетрамина. Туда же помещают электроды из алюминия площадью 6 дмг. На . электроды подают начальное напряжение

25 8 В, силу тока поддерживают постоянной

10 А (i = 15 А/дм ). Через каждые 3 ч работы переключают полюса, электроды работают до 20 ч. Температура электролита

80 С. Горячую суспензию гидроокиси алюминия фильтруют в течение 3 мин. Пасту про30 каливают при температуре 950 С в течение о

1,5 ч. Выход гидроокиси алюминия в пересчете на окись. алюминия 6 г/ч.

Свойства порошка окиси алюминия, полученного по известному и предлагаемому

3s способам, приведены в табл. 1.

0,2 3,0 12,0 82,4 212 13,5 общая продолжительность процесса сокращается до 3 ч, т.е. в 4 раза меньше, чем по известному способу.

Из полученной по предлагаемому способу окиси алюминия выращены монокристаллы сапфира. Оптические измерения проводились на 4 кристаллах в виде пластин тол621644 шиной 2 мм на СФ- 16 в диапазоне длин волн 190 — 250 нм. Параллельно. измеряют те же параметры на пластинах сапфира, .выращенных из окиси алюминия, полученной по известному способу в идентичных условиях.

Результаты измерений приведены в табл. 2, Таблица 2 Оптические свойства монокристаллов сапфира

Таким образом, монокристаллы сапфира, выращенные из окиси алюминия., полученной по изобретению, имеют более высокое пропускание, чем кристаллы, полученные по извести о м у м етоду. получением гидроокиси алюминия, отделением ее и прокалкой, отличающийся тем. что, с целью сокращения продолжительности процесса, повышения дисперсности и сыпучести окиси алюминия, анодное растворение

25 осуществляют при 60 — 80 С с добавлением в электролит 0,1 — 1 вес. /о гексаметилентетрО амина.

Форл1ула изобретения

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плотность тока при анодном растворении алюминия поддерживают в пределах

3О 10 15 A ä

1. Электрохимический способ получения окиси алюминия, включающий анодное растворение алюминия в водном растворе хлористого натрия или хлористого аммония с

Составитсль В. Бадьи кнй

Техред О. Луговая Корректор A. Кравченко

Тираж 655 Подписное

Редактор А. Сод< - ьева

Заказ 50Р2 7

LlHHHllH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изОбретен кй и от к p blT HH

1 l 3035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

220

37,5

33,5

31,0

35,0

59,0

51,5

55,5

58,5

63,0

65,5