Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЬФА-ОКИСИ АЛЮМИНИЯ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЬФА-ОКИСИ АЛЮМИНИЯ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЬФА-ОКИСИ АЛЮМИНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение предназначено для получения альфа-окиси алюминия. Альфа-окись алюминия с размером кристаллов менее 1 мкм получают путем предварительного получения зауглероженной гаммма-окиси алюминия и последующей ее обработкой кислородсодержащим газом при 1100 - 1250oC до полного выгорания углерода. В качестве кислородсодержащего газа используют воздух. Изобретение позволяет упростить процесс и снизить его энергоемкость. 1 з.п.ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2140876
Класс(ы) патента: C01F7/44
Номер заявки: 98106797/12
Дата подачи заявки: 14.04.1998
Дата публикации: 10.11.1999
Заявитель(и): Институт минералогии и петрографии Сибирского отделения РАН; Акционерное общество открытого типа "Новосибирский электродный завод"
Автор(ы): Афанасьев А.Д.; Пермяков В.Н.; Буянов Р.А.; Коровин Ю.Б.; Базаров Л.Ш.; Вилисов В.В.
Патентообладатель(и): Институт минералогии и петрографии Сибирского отделения РАН; Акционерное общество открытого типа "Новосибирский электродный завод"
Описание изобретения: Изобретение относится к производству корунда (альфа-окиси алюминия), который применяют в различных отраслях химической, радиотехнической, электротехнической и металлургической промышленности.
Промышленностью освоено производство корунда электротермическим способом. Из производимого корунда, путем дробления и последующего рассева, получают необходимые фракции порошкообразного корунда, минимальный размер получаемых частиц - 10 мкм. При измельчении происходит износ оборудования и загрязнение производимых фракций корунда.
Известны способы получения альфа-окиси алюминия (корунда) в виде кристаллов размером от 1 до 2000 мкм.
По способу (Пат. США N 3615306, кл. НКИ 51-309, опубл. 1971 г., 26 октября, "Способ получения кристаллов альфа-окиси алюминия из окиси алюминия") альфа-окись алюминия получают в виде кристаллов-пластинок диаметром 1000-2000 мкм, толщиной 500-1000 мкм. Согласно способу вначале измельчают и смешивают алюмооксидное (источник окиси алюминия), титанооксидное (источник двуокиси титана) и натрийсодержащее (источник окиси натрия) вещества. Расчетные отношения окиси алюминия к двуокиси титана поддерживают в пределах от 4 до 20, окиси алюминия к углекислому натрию - от 4 до 9. Алюмооксидное вещество измельчают до размера частиц 20 мкм и менее. В качестве натрийсодержащего вещества могут быть использованы углекислый натрий, фтористый натрий и др. Шихту таблетируют, таблетки подвергают восстановительному обжигу при 1450-2010oC. Полученный материал в виде поликристаллических агрегатов подвергают механическому или химическому дроблению, материал разделяют по крупности.
По способу (Авторское свидетельство СССР N 835959, кл. МПК C 01 F 7/30, опубл. 07.06.1981, Бюллетень 1981 г., N21, "Способ получения альфа-окиси алюминия") альфа-окись алюминия получают в виде оптически прозрачных пластинчатых кристаллов размером 50-100 мкм в поперечнике. Синтезируют альфа-окись алюминия путем смешения гидроокиси алюминия с фторсодержащим соединением, например, фтористым алюминием, до содержания фтора, соответствующего соотношению фтора к окиси алюминия 1:10-25, затем шихту обжигают при 1750-1850oC в восстановительной среде. Количество кристаллов размером 50-100 мкм составляет 80%.
По способу (Гопиенко Г.Н. "Исследование свойств и условий получения неметаллургического глинозема". Автореферат дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук.-Л.,1976) альфа-окись алюминия получают в виде пластинчатых монокристаллов размером 3-20 мкм в производственных условиях и 2-3 мкм - в лабораторных условиях. Синтезируют альфа-окись алюминия обжигом шихты порошкообразной гидроокиси алюминия с фтористым алюминием при 1300oC в окислительной среде. Содержание фтористого алюминия в шихте не более 1 мас.%. Содержание альфа-окиси алюминия в получаемом продукте 96-98 мас.%, примесей оксидов кремния, железа и натрия - 0,22-0,28 мас.%; окись алюминия, не перешедшая в альфа-окись алюминия, - 3,7-1,7 мас.%.
По способу (Zarikov I.V., Sretenskaya N.G. "Синтез высокодисперсного корунда". International Mineralogical Association 16-th General Meeting, 4-9 September 1994, Pisa, Hatty, p. 457) альфа-окись алюминия получают в гидротермальных условиях при температуре выше 550oC и давлении выше 50 МПа. Размер получаемых хорошо окристаллизованных кристаллов 1,0-1,5 мкм.
Недостатком описанных способов является невозможность получения кристаллов альфа-окиси алюминия размером менее 1 мкм.
Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению является способ (Авторское свидетельство СССР N560828, кл. МПК C 01 F 7/30, опубл. 05.06.1977 г., Бюллетень 1977, N21, "Способ получения альфа-окиси алюминия") получения альфа-окиси алюминия с размером кристаллов менее 1 мкм. Согласно способу альфа-окись алюминия получают из зауглероженной гамма-окиси алюминия. Зауглероженную окись алюминия, как полупродукт, синтезируют путем обработки гранулированной гамма-окиси алюминия углеводородами при 400-700oC до содержаний углерода более 10 мас.%. Затем проводят термообработку зауглероженной окиси алюминия при 1600-1800oC в течение 1-3 час в присутствии выделяющегося при термообработке кислородсодержащего газа (CO и CO2). При термообработке происходит полный фазовый переход гамма-окиси алюминия в альфа-окись алюминия с образованием кристаллов альфа-окиси алюминия размером до 0,9 мкм, преимущественно 0,3 мкм. Выделение кристаллов из термообработанной зауглероженной окиси алюминия проводят выжиганием углерода при температурах, обеспечивающих выгорание углерода и предотвращающих спекание кристаллов.
Недостатки наиболее близкого аналога:
1) высокая энергоемкость способа в связи с необходимостью затрат энергии на прогрев зауглероженной гамма-окиси алюминия при 1600-1800oC;
2) сложность проведения процесса
- необходимость получения термообработанной при 1600-1800oC зауглероженной окиси алюминия;
- необходимость выделения кристаллов альфа-окиси алюминия из образующейся при термообработке шихты кристаллов альфа-окиси алюминия и высокодисперсного графита. Выделение кристаллов альфа-окиси алюминия при крупнотоннажном производстве затруднительно, - гранулы после выгорания углерода не обладают прочностью и рассыпаются под воздействием потока газа или при легком прикосновении;
3) широкий интервал по размеру получаемых кристаллов, кристаллы размером до 0,5 мкм имеют шарообразную форму, более 0,5 мкм - удлиненную бочонковидную форму.
Задачами заявляемого нами изобретения являются:
- упрощение способа получения альфа-окиси алюминия в сравнении с наиболее близким аналогом и, как следствие, снижение энергоемкости способа;
- получение альфа-окиси алюминия с размером кристаллов, близким к размеру кристаллов гамма-окиси алюминия в гранулах гамма-окиси алюминия.
Решение поставленных задач достигается изменением последовательности и условий проведения действий, обеспечивающих получение альфа-окиси алюминия по наиболее близкому аналогу.
По заявляемому изобретению, как и по наиболее близкому аналогу, для получения альфа-окиси алюминия используют зауглероженную гамма-окись алюминия. Основное отличие способов состоит в том, что в заявляемом нами изобретении фазовому превращению гамма-окиси алюминия в альфа-окись алюминия подвергаются освобождающиеся от углерода исходные частицы гамма-окиси алюминия, составляющие гранулы гамма-окиси алюминия.
По заявляемому изобретению зауглероженную гамма-окись алюминия не подвергают термообработке при 1600-1800oC, а проводят выжигание углерода из гранул зауглероженной окиси алюминия путем обработки гранул кислородсодержащим газом, например воздухом, при 1100o-1260oC. По мере выгорания углерода освобождающиеся от углерода исходные частицы гамма-окиси алюминия претерпевают фазовые превращения с образованием альфа-окиси алюминия с размером кристаллов, близким к размеру кристаллов гамма-окиси алюминия. Выбранный температурный интервал выжигания углерода по заявляемому изобретению оптимален. При температурах ниже 1100oC фазовый состав получаемых продуктов зависит от температуры выгорания углерода. При 850-950oC в составе продуктов присутствует одна фаза - дельта-окись алюминия, при 1000oC - две фазы: дельта-окись алюминия и тэта-окись алюминия (от 5 мас.% до "следы"). Размер частиц, составляющих эти фазы, в несколько раз выше размера кристаллов гамма-окиси алюминия. При 1050oC в составе продуктов присутствует тэта-окись алюминия и альфа-окись алюминия. При температурах 1100-1250oC - одна фаза, -альфа-окись алюминия с размером кристаллов, близким к размеру кристаллов гамма-окиси алюминия, составляющих гранулы незауглероженной гамма-окиси алюминия. Выжигание углерода при более высоких температурах нецелесообразно, так как образующиеся высокодисперсные кристаллы альфа-окиси алюминия должны спекаться с образованием более крупных кристаллов.
Упрощение способа получения альфа-окиси алюминия по заявляемому изобретению и, как следствие, снижение энергоемкости процесса обеспечивается за счет того, что:
- отсутствует необходимость получения, как полупродукта, термообработанной при 1600-1800oC зауглероженной окиси алюминия;
- отсутствует необходимость выделения кристаллов альфа-окиси алюминия из термообработанной при 1600-1600oC зауглероженной окиси алюминия;
- фазовый переход гамма-окиси алюминия в альфа-окись алюминия проводят при температурах на 500oC ниже, чем по наиболее близкому аналогу.
Преимуществом заявляемого изобретения, в сравнении с наиболее близким аналогом, является возможность получения кристаллов альфа-окиси алюминия с размером, близким к размеру кристаллов гамма-окиси алюминия. Известно (Элвин Б. Стайлз. "Носители и нанесенные катализаторы. Теория и практика", пер.с англ. - М.:Химия, 1981, 240 с.; с.40-44), что кристаллы гамма-окиси алюминия в гранулах незауглероженной гамма-окиси алюминия монодисперсны, размер кристаллов зависит от условий синтеза гамма-окиси алюминия и составляет от 0,05 до 0,5 мкм.
По заявляемому изобретению, как и по наиболее близкому аналогу, альфа-окись алюминия получают из зауглероженной гамма-окиси алюминия. Содержание углерода 5-7 мас.% в зауглероженной окиси алюминия достаточно для получения альфа-окиси алюминия по заявляемому изобретению, при этом нагрев зауглероженной окиси алюминия до 1100-1250oC проводят в среде инертного газа. Нагревание зауглероженной окиси алюминия, содержащей менее 10 мас.% углерода, до 1100oC в течение 0,5-1,0 час в среде воздуха приводит к частичному или полному выгоранию углерода, освобождению всех или части частиц гамма-окиси алюминия от углерода. Освобождающиеся от углерода кристаллы гамма-окиси алюминия претерпевают фазовые переходы с образованием кристаллов дельта- и тэта-окиси алюминия, их укрупнением и торможением образования альфа-окиси алюминия при 1100-1250oC. При содержаниях углерода до 30 мас.% зауглероженная гамма-окись алюминия имеет удельную поверхность, в расчете на весовую долю занимаемую гамма-окисью алюминия, практически равную удельной поверхности исходной незауглероженной гамма-окиси алюминия. При содержаниях углерода выше 30 мас. % микропоры гранул гамма-окиси алюминия забиваются углеродными отложениями и удельная поверхность снижается с увеличением содержания углерода. Закупорка микропор углеродными отложениями затрудняет последующее выгорание углерода. Процесс получения альфа-окиси алюминия лимитируется выгоранием углерода. Фазовый переход ультрадисперсных фаз гамма-окиси алюминия и хи-окиси алюминия в альфа-окись алюминия происходит быстро.
По заявляемому изобретению зауглероженную окись алюминия получают обработкой гранул гамма-окиси алюминия газообразными углеродсодержащими соединениями при нагревании. Гамму-окись алюминия синтезируют из бемита, байерита или гиббсита. При синтезировании из гиббсита гранулированная гамма-окись алюминия содержит примесь хи-окиси алюминия. Для зауглероживания применяют, в качестве углеродсодержащего газа, ациклические (алканы, алкены) углеводороды или их смеси, ароматические углеводороды, газы, содержащие окись углерода, или их смеси. Предпочтительно использовать, как более доступные, пропан, пропанбутановые смеси, а также отходящие газы производств, содержащие углеводороды, окись углерода. Зауглероживание проводят при условиях, обеспечивающих отложение углерода на первичных частицах, составляющих гранулы окиси алюминия. Для равномерного распределения углерода в пористой структуре гранул окиси алюминия учитывают природу используемого углеродсодержащего газа. Активность углеродсодержащего газа в процессе зауглероживания аддитивна долям компонентов, входящих в состав реакционной смеси, и их активностям.
Пиролиз алкановых углеводородов на поверхности окиси алюминия происходит через перераспределение водорода в молекуле углеводорода, выделение водорода и образование внутри пор гранул окиси алюминия моноолефинов и диенов. При этом этилен, пропилен и диены, вступая во взаимодействие с оксидом алюминия, претерпевают превращения с выделением углерода на поверхности гранул окиси алюминия и водорода в газовую реакционную среду. При использовании пропана и пропанбутановых смесей молекулы углеводородов претерпевают превращения в порах гранул гамма-окиси алюминия с образованием пропилена, бутиленов и бутадиена-1,3. Образующиеся непредельные углеводороды вносят основной вклад в образование углерода на гамма-окиси алюминия и обеспечивают равномерное покрытие поверхности гранул окиси алюминия углеродом.
Равномерного покрытия внутренней поверхности гранул гамма - окиси алюминия углеродными образованиями достигают разбавлением углеводородного сырья инертным газом. Чем больше активность углеводорода, тем необходимо большее разбавление инертным газом. Такие углеводороды как пипирилен, изопрен и бутадиен-1,3, необходимо разбавлять по объему в 20 и более раз. Наиболее дешевые и доступные углеводороды, такие как пропан и пропанбутановые смеси, разбавляют в объемном отношении 1:1 при проведении процесса при 650-700oC и скоростях подачи газа 15-60 ч-1. При 600-650oC разбавлять инертным газом желательно, при температурах ниже 600oC разбавлять пропан и пропанбутановые смеси не нужно. В качестве газа-разбавителя могут быть использованы: азот, аргон; гелий; метан при температурах ниже 800oC; отработанные, выходящие из реактора, реакционные газы. Для непредельных углеводородов и C5-алканов при температурах ниже 650oC разбавителями могут быть C1-C4-алкановые углеводороды или отработанные газообразные смеси, выходящие из реактора.
Равномерное зауглероживание внутренней пористой структуры гранул гамма-окиси алюминия получено и при обработке гранул гамма-окиси алюминия отходящими газами, выделяющимися при технологическом опробовании товарной электродной массы для набивных самоспекающихся электродов, по ТУ 48-12-8-88, и при обработке газами, выделяющимися при обжиге заготовок электродной продукции в 32-камерных закрытых (сводовых) печах обжига.
Электродная масса для набивных самоспекающихся электродов содержит термоантрацит, кокс и пек. При обжиге электродной массы при нагреве до 900oC происходит термическая деструкция пека. Летучие выделяются при температурах выше 100oC, содержание летучих увеличивается с подъемом температуры до 450oC, а затем уменьшается. В составе летучих при 400oC присутствуют, об.%: двуокись углерода - 0,5%; окись углерода - 0,9%, водород - 65,1%; этилен, пропан, пропилен и смолистые вещества - 0,5%. Смолистые вещества состоят из полициклических ароматических углеводородов разного строения и состава. С дальнейшим повышением температуры в составе летучих появляется метан, увеличивается содержание водорода, двуокиси углерода, окиси углерода и углеводородов. При 500oC в составе летучих содержится, об.%: углеводороды - 26%, в том числе метан - 15%, окись углерода - 1,5%; двуокись углерода - 2%. Выделение смолистых веществ максимально при 450-500oC. При нагреве выше 500oC с повышением температуры выделение летучих уменьшается. При этом в составе летучих уменьшается содержание углеводородов, смолистых веществ, двуокиси углерода и возрастает содержание окиси углерода и водорода. Выделение смолистых веществ прекращается при 70-750oC. При 900oC в составе летучих присутствуют, об. %: метан - 5,1%; двуокись углерода - 0,2%; окись углерода - 2,0%; водород - 91,5%.
Состав летучих, выделяющихся из заготовок электродной продукции при обжиге заготовок в многокамерных закрытых печах обжига, близок по составу летучих при обжиге электродной массы. При перетоке дымовых газов по камерам печи состав летучих изменяется. Состав газов на выходе из печи, об.%: окись углерода - 0,010-0,015%; двуокись углерода - 0,9-1,9%; метан - до 0,04%; водород - 0,1-0,2%; азот - 76,4-78,0%; кислород - 16,6-19,5%; смолистые вещества - 300-700 мг/нм3. Низкие содержания летучих в дымовых газах на выходе из печи обусловлены их частичным сгоранием, а также разбавлением летучих газами, образующимися при сгорании топливного газа и оборотной пересыпки, и воздухом, принудительно вводимым в печь обжига. Топливный газ используется для обогрева кассет камер печи. Избыток воздуха на выходе из камер печи в боров превышает в 7-8 раз количество воздуха, затрачиваемое на сгорание топливного газа, угар заготовок электродной продукции и оборотной пересыпки.
При технологическом опробовании товарной электродной массы и при обжиге заготовок электродной продукции гранулы гамма-окиси алюминия размещают в оборотной пересыпке (термоантрацитовая крошка с коксовой мелочью, фракция 1-8 мм), применяемой для упаковки заготовок электродной продукции. Содержание углерода в полученных образцах от 5,2 до 23,2 мас.%. Удельные поверхности исходных незауглероженных образцов гамма-окиси алюминия не отличаются от удельных поверхностей зауглероженных образцов, в расчете на весовую долю, занимаемую гамма-окисью алюминия.
Фазовый состав исходных незауглероженных, зауглероженных и полученных после выжигания углерода образцов окиси алюминия определяют рентгеновским спектрометром ДРОН-З, удельную поверхность- по адсорбции аргона, размер частиц в гранулах - с помощью электронного микроскопа JSM-35.
Заявляемое изобретение осуществляют в две стадии, на первой получают, как полупродукт, зауглероженную гамма-окись алюминия. На второй стадии получают альфа-окись алюминия выжиганием углерода из зауглероженной гамма-окиси алюминия при 1100-1250oC до полного выгорания углерода. Заявляемый способ получения альфа-окиси алюминия с размером кристаллов менее 1 мкм проще и менее энергоемок, в сравнении с наиболее близким аналогом, и позволяет получать альфа-окись алюминия с размером кристаллов, близким к размеру кристаллов гамма-окиси алюминия в гранулах исходной незауглероженной гамма-окиси алюминия. Для получения альфа-окиси алюминия заданного фракционного состава необходимо использовать гамма-окись алюминия с размером кристаллов гамма-окиси алюминия в гранулах гамма-окиси алюминия, близким или равным заданному фракционному составу альфа-окиси алюминия.
Сущность изобретения поясняется на нижеследующих примерах использования его для получения альфа-окиси алюминия с размером кристаллов менее 1 мкм.
Пример 1 иллюстрирует невозможность получения альфа-окиси алюминия из зауглероженной гамма-окиси алюминия при температурах выжигания углерода до 1000oC.
Примеры 2, 4 иллюстрируют влияние частичного выгорания углерода из гранул зауглероженной окиси алюминия (содержание углерода до 11 мас.%) при ее нагревании в среде воздуха от комнатной температуры до 1100oC на торможение образования альфа-окиси алюминия. Освобождающиеся от углерода, во время нагрева от комнатной температуры до 1100oC, кристаллы гамма-окиси алюминия переходят в тэта-окись алюминия.
Пример 3 иллюстрирует, что содержание углерода в зауглероженной окиси алюминия, равное 6,4 мас.%, достаточно для перехода гамма-окиси алюминия в альфа-окись алюминия. Нагревание зауглероженной окиси алюминия от комнатной температуры до 1070oC ведут в среде инертного газа. При 1070oC подачу инертного газа отключают и подают воздух. Выжигают углерод при 1100oC.
Примеры 5-7 иллюстрируют переход гамма-окиси алюминия в альфа-окись алюминия при нагреве зауглероженной окиси алюминия (содержание углерода более 22 мас.%) в воздушной среде до 1100oC и выдержке ее при 1100-1250oC в среде воздуха до полного выгорания углерода.
В примерах 1, 4-7 для получения альфа-окиси алюминия применяют окись алюминия марки А-1 Днепродзержинской катализаторной фабрики, в примерах 2,3- окись алюминия марки Б Акционерного общества открытого типа "Катализатор" (г.Новосибирск).
Окись алюминия марки А-1 представляет собой гамма-окись алюминия в виде гранул (черенков) белого цвета диаметром 4-6 мм, длиной 6-10 мм. Насыпная плотность 0,7 г/см3, удельная поверхность 172 м2/г. Размер кристаллов гамма-окиси алюминия, составляющих гранулы окиси алюминия, - 0,05-0,15 мкм.
Окись алюминия марки Б, в виде шариков белого цвета размером 4-6 мм, представляет собой гамма-окись алюминия с примесью хи-окиси алюминия (30-40 мас. %). Насыпная плотность 0,83 г/см3 удельная поверхность 245 м2/г. Размер частиц, составляющих гранулы окиси алюминия, - 0,05-0,7 мкм, основная масса частиц в виде агрегатов кристаллов.
Пример 1. Окись алюминия марки А-1 в количестве 1,6 л загружают в контейнер, дно контейнера перфорировано. Контейнер помещают в обогреваемый проточный реактор, имеющий обвязку, включающую линии подачи газов и линию сброса отработанных газов. Затем в реактор подают азот со скоростью 20 л/ч и включают нагрев реактора. По достижении в реакторе температуры 600-610oC в поток азота вводят газообразную пропанбутановую смесь со скоростью 75 л/ч. Содержание пропана в пропанбутане-30 об.%, остальное - бутан. Подачу пропанбутана ведут в течение 12 ч 50 мин, затем прекращают подачу пропанбутана, отключают нагрев реактора, охлаждают реактор до комнатной температуры, прекращают подачу азота, извлекают контейнер с зауглероженной окисью алюминия. Содержание углерода в полученной зауглероженной окиси алюминия - 22,3 мас.%.
Выжигание углерода из зауглероженной окиси алюминия ведут в печи KS-600. В печь загружают 191,4 г зауглероженной окиси алюминия, печь нагревают до 1000oC за 2 ч 30 мин, выдерживают при 1000oC в течение 2 ч. Зауглероженная окись алюминия во время нагрева печи и при выдержке находится в среде воздуха. Затем печь отключают и охлаждают до комнатной температуры. Окись алюминия извлекают из печи. Состав полученного продукта, мас. %: дельта-окись алюминия- 95%; тэта-окись алюминия - 5%. Размер частиц, составляющих гранулы окиси алюминия,- менее 1 мкм, частицы в виде агрегатов кристаллов.
Пример 2. Окись алюминия марки Б, содержащую гамма-окись алюминия с примесью хи-окиси алюминия (37 мас.%) , зауглероживают отходящими газами при технологическом опробовании электродной массы. Технологическое опробование ведут в шахтной тигельной печи сопротивления, обеспечивающей температуру рабочего пространства 1000oC. Размеры рабочего пространства металлического тигля: диаметр 300 мм, высота 500 мм. На дно тигля насыпают слой пересыпки (термоантрацитовая крошка с коксовой мелочью, фракция 1-6 мм). На пересыпку устанавливают три пустотелых трубчатых кожуха под углом 120o друг относительно друга. В кожухи предварительно помещают 2,65 кг электродной массы, содержащей 25 мас. % каменноугольного пека, содержание летучих 14 мас.%. Пространство между кожухами и над кожухами заполняют пересыпкой, содержащей 10 мас.% окиси алюминия (1,2 кг). Поверх шихты из пересыпки и окиси алюминия насыпают пересыпку без окиси алюминия. Тигель заполняют пересыпкой доверху и закрывают кусками листового асбеста. Нагрев печи ведут, используя программное устройство, по лекалу, установленному на потенциометре КСП-З.
После изотермической выдержки в течение 3 ч при 900oC отключают нагрев, выгружают пересыпку и выбирают из шихты гранулы зауглероженной окиси алюминия. Содержание углерода в зауглероженной окиси алюминия - 5,2 мас.%.
Выжигание углерода из зауглероженной окиси алюминия производят как в примере 1, за исключением того, что печь KS-600 нагревают до 1100oC, время нагрева печи до 1100oC - 2 ч 40 мин, время выдержки при 1100oC - 40 мин. Состав полученного продукта, мас.%: альфа-окись алюминия- 70%; тэта-окись алюминия - 30%. Размер частиц, составляющих гранулы окиси алюминия,- менее 0,5 мкм, основная масса частиц в виде агрегатов кристаллов.
Пример 3. Окись алюминия марки Б, содержащую гамма-окись алюминия с примесью хи-окиси алюминия (37 мас.%) зауглероживают отходящими газами, образующимися в кассетах камеры печи обжига при обжиге заготовок электродной продукции в 32-камерной закрытой (сводовой) печи обжига. Обжиг заготовок ведут в течение 400 ч по регламентируемому режиму, принятому в цехе обжига. На дно камеры печи, состоящей из 4-х кассет размером 1960 х 1740 х 4000 мм, загружают слой оборотной пересыпки (термоантрацитовая крошка с коксовой мелочью, фракция 1-8 мм). На слой устанавливают заготовки электродов диаметром 600 мм и длиной 2500 мм, по 4 шт. в кассету. Заготовки электродов изготавливают прессованием шихты прокаленного антрацита и графитированных возвратов производства со связующим, каменноугольным пеком, содержание пека в заготовках 20,0- 22,5 мас.%. Затем в кассеты камеры загружают по 10 м3 оборотной пересыпки. Вместе с пересыпкой в кассеты камеры помещают контейнеры в виде мешочков размером 200 х 300 мм плетеной нержавеющей сетки с размером ячейки 2,5 мм, в них предварительно загружают по 0,4-0,5 кг окиси алюминия. Контейнеры размещают в пересыпке на уровне нижнего торца заготовок электродов, середины и верхнего торца заготовок электродов. По окончании обжига контейнеры извлекают. Содержание углерода в зауглероженной окиси алюминия в контейнерах, расположенных на уровне верхнего торца заготовок электродов, - 6,4 мас.%.
Выжигание углерода производят в муфеле СНОЛ-1,6, оборудованном линиями подачи аргона и воздуха. Зауглероженную окись алюминия в количестве 61,2 г помещают в муфель при комнатной температуре, нагревают да 1070oC в течение 2 ч при продувке муфеля аргоном со скоростью 20-30 л/ч. По достижении 1070oC в муфель вместо аргона подают воздух со скоростью 1 м3/ч, в течение 5 мин происходит замещение аргона на воздух и температуру поднимают до 1100oC. Выдерживают зауглероженную окись алюминия при 1100oC в течение 1 ч 35 мин. Затем отключают нагрев, охлаждают муфель, прекращают подачу воздуха, выгружают окись алюминия. Состав полученного продукта: альфа-окись алюминия; тэта-окись алюминия - "следы". Размер кристаллов продукта 0,05-0,3 мкм, имеются агрегаты кристаллов размером 0,7 мкм.
Пример 4. Окись алюминия марки А-1 зауглероживают как в примере 1 пропанбутаном при 620-640oC в течение 4 ч. Содержание углерода в зауглероженной окиси алюминия - 10,8 мас.%.
Выжигание углерода из окиси алюминия ведут в муфеле типа СНОЛ. Муфель нагревают до 750oC, затем в него вводят 40 г зауглероженной окиси алюминия и в среде воздуха продолжают нагрев до 1150oC. Нагревание зауглероженной окиси алюминия от 750 до 1100oC ведут в течение 10 мин. При температуре 1150oC отключают нагрев муфеля и при охлаждении, при 1100oC, извлекают окись алюминия из муфеля. Время пребывания зауглероженной окиси алюминия в муфеле - 1 ч. Состав полученного продукта, мас.%: альфа-окись алюминия - 95%; тэта-окись алюминия - 5%.
Размер кристаллов продукта менее 0,3 мкм.
Пример 5. Зауглероживание окиси алюминия марки А-1 ведут как в примере 1. Выжигание углерода из окиси алюминия, содержащей 22,3 мас.% углерода, ведут как в примере 1, за исключением того, что окись алюминия нагревают до 1200oC в течение 3 ч, выдерживают при 1200 - 1250oC в течение 2 ч. Состав полученного продукта: альфа-окись алюминия. Размер кристаллов продукта - 0,05-0,2 мкм.
Пример 6. Зауглероживание окиси алюминия марки А-1 ведут как в примере 1, за исключением того, что пропанбутан подают в реактор при 640-700oC в течение 3 ч. Содержание углерода в зауглероженной окиси алюминия 23 мас.%. Выжигание углерода ведут в муфеле. В муфель помещают 5 г зауглероженной окиси алюминия, нагревают ее в среде воздуха в течение 2 ч до 1200oC и выдерживают при 1200oC в течение 2 ч. Затем отключают нагрев муфеля, охлаждают муфель до 400oC и извлекают окись алюминия. Состав полученного продукта: альфа-окись алюминия. Размер кристаллов продукта - 0,1-0,3 мкм.
Пример 7. Зауглероживание окиси алюминия марки А-1 ведут как в примере 1, за исключением того, что в реактор загружают 350 г окиси алюминия, зауглероживание ведут пропаном при 600-640oC в течение 10 ч, скорость подачи пропана 25 л/ч. Содержание углерода в зауглероженной окиси алюминия - 30 мас. %. Выжигание углерода ведут как в примере 2, при 1100oC. Состав полученного продукта: альфа-окись алюминия. Размер кристаллов продукта - 0,05-0,3 мкм.
Во всех примерах гранулы получаемой альфа-окиси алюминия обладают низкой прочностью, - в 2-3 раза ниже прочности исходной незауглероженной окиси алюминия.
Формула изобретения: 1. Способ получения альфа-окиси алюминия с размером кристаллов менее 1 мкм, включающий получение и термообработку зауглероженной гамма-окиси алюминия, отличающийся тем, что зауглероженную гамму-окись алюминия подвергают обработке кислородсодержащим газом при 1100 - 1250oC до полного выгорания углерода.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего газа используют воздух.