Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТА ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛЛА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТА ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛЛА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТА ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛЛА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к химической технологии и неорганической химии силикатов. В способе получения силикатов и алюмосиликатов щелочноземельных металлов в качестве исходных компонентов используют силикат щелочноземельного металла, гидроксиды алюминия, кремния или их соединения, взятых в соотношениях, соответствующих стехиометрии конечного продукта. Смесь активируют в измельчительном аппарате при мощности 10 - 50 Вт/г смеси в течение 0,01 - 0,1 ч в присутствии воды в количестве 10 - 50 мас. % смеси. 2 ил., 1 табл.
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: 2078037
Класс(ы) патента: C01B33/20, C01B33/26
Номер заявки: 93029074/25
Дата подачи заявки: 31.05.1993
Дата публикации: 27.04.1997
Заявитель(и): Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО РАН
Автор(ы): Аввакумов Е.Г.; Девяткина Е.Т.; Косова Н.В.; Ляхов Н.З.
Патентообладатель(и): Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к химической технологии и неорганической химии керамических материалов и может быть использовано для получения силиката кальция (волластонита), силиката магния (форстерита), силиката алюминия (муллита), силиката циркония (циркона), алюмосиликата кальция (анортита), алюмосиликата магния (кордиерита), алюмосиликата бария (цельзиана) и других.
Известны способы получения указанный соединений с применением механической активности (Морозкова В. Е. Карагедов Г. Р. Бергер А. С. Влияние механической активности на синтез и спекание кордиерита. Изв. СО АН, сер. Химия. Сиб. хим. журнал, 1993, N 1, с. 115 117; Корнилович Б. Ю. Запольский А. К. Лысенко В. И. Маляренко В. В. Влияние механической активности на твердофазный синтез алюмосиликатов бария. Изв. СО АН СССР, неорг. материалы, 1988, т. 24, N 6, с. 984 987).
Известен способ получения муллита, в котором смесь оксидов или гидроксидов перед термообработкой подвергают механической активизации путем обработки в планетарной мельнице при мощности 3 150 Вт/г в течение 0,1 3 ч. а термообработку проводят при 1150 1300oC в течение 4 20 ч (авт. св. N 1213679).
Недостатком указанного способа являются высокие энергетические затраты на механическую активацию, которые составляют 15 кВт·ч/кг продукта. Кроме того, в ходе работы над порошками после механической активации наблюдается их плохая прессуемость, а также склонность к слипанию.
Цель изобретения сокращение времени механической обработки и соответственно снижение энергетических затрат, улучшение физико-химических свойств активированных смесей, в частности пластических и сыпучих.
Цель достигается тем, что в способе получения силикатов и алюмосиликатов механическую активацию перед термообработкой проводят в измельчительном аппарате при подведенной мощности 3 150 Вт/г смеси в течение 0,01 0,1 ч. в присутствии связанной или добавленной свободной воды, взятой в количестве 5
50 по отношению к весу смесей, содержащей компоненты в стехиометрических соотношениях.
Использование смесей с указанным содержанием воды обеспечивает существенное ускорение химического взаимодействия оксидов, протекающего в условиях механической активации, по сравнению с прототипом за счет эффективного кислотно-основного взаимодействия, налагающегося на механически стимулированный процесс.
Как следует из таблицы, в которой приведены значения изобарно-изотермических потенциалов реакцией образования силикатов и алюмосиликатов из исходных компонентов, вероятность протекания реакции в смеси гидратированных оксидов почти в два раза выше, чем для реакции безводных оксидов.
С увеличение содержания воды вероятность протекания реакции затем снижается, т.е. в зависимости от содержания воды в смеси вероятности протекания имеет максимум 5 50 Как показывают экспериментальные данные, приведенные ниже, скорость взаимодействия оксидов в зависимости от содержания связанной и свободной воды в области указанных содержаний воды действительно имеет максимум, скорость взаимодействия, в которой в 2 3 раза превышает скорость реакции для безводных оксидов. Это обеспечивает снижение времени механической активации по сравнению с прототипом в 2 3 раза.
Таким образом, преимущество технического решения заключается в сокращении времени механической активации смесей, что позволяет существенно сократить энергетические затраты и износ оборудования. В присутствии добавок воды механически активированные смеси обладают высокими пластическими свойствами, порошки не слипаются, являются "воздушно-легкими", и хорошо пересыпаются. Это важно для последующих операций изготовления изделий, которое может быть сделано практически в три операции: активация важных смесей _→ прессования изделия -L термическая обработка, при которой происходит кристаллизация продукта и спекание изделия.
Пример 1. Для получения волластонита взята смесь оксидов кальция и кремния и подвергнута механической активации в планетарной мельнице при подведенной мощности 20 Вт/г, смеси в течение 5 мин (0,083 ч) при разных содержаниях связанной и свободной воды. Химическим анализом определены количества несвязанного и общего кальция и найдена степень взаимодействия. Результаты опытов приведены на фиг. 1. Видно, что в области содержаний воды 10 30 степень взаимодействия имеет максимум, в котором скорость взаимодействия выше почти в 2 раза, чем для безводных оксидов (0 воды) или сильнообводных оксидов (80 воды). Полученный продукт является рентгеноаморфным, и при нагревании до 800 900oC в течение 1 2 ч кристаллизуется в конечный однофазный волластонит.
Пример 2. Для получения форстерита в условиях примера 1 механической активации подвергались смеси оксидов магния и кремния при разных содержаниях воды: Безводных и содержащих воды соответственно 11,3 и 33,9 мас. По активации в течение 5 мин смеси отжигались при 1000oC в течение 2 ч. По данным рентгенофазного анализа количество продуктов составляет: для безводных оксидов 30 для 11,3 H2O конечный продукт представлял 90 форстерита и 10 энстатита, для 33,9 H2O содержание форстерита 70
Пример 3. Для получения анортита смесь оксидов при разных содержаниях воды в стехиометрическом соотношении CaO:Al2O3:2SiO2 1:1:2 подвергалась механической активации в условиях примера 1 в течение 5 мин. После активации смеси отличались при 1000oC в течение 4 ч. По данным РФА в смеси безводных оксидов обнаруживается анортита 18 остальное исходные оксиды. В смеси, содержащей 24 мас. получен чистый анортит. При содержании воды 28 наряду с анортитом обнаруживаются фазы исходных компонентов.
Пример 4. Для получения кордиерита 2MgO·2Al2O3 5SiO2 смеси безводных гидратированных оксидов, взятые в соотношениях, соответствующих составу координата, активировались в условиях примера 1 в течение 5 мин. Активированные смеси подвергались термической обработки при 1200oC. По данным РФА, после активации безводных оксидов в смеси обнаруживается соединение MgAl2O4, кристобалит и среды форстерита. Кордиерит в конечном продукте отсутствует. Напротив, после тех же операций в смеси гидратированных оксидов (содержание воды 29 мас.) конечным продуктов является однофазный кордиерит (фиг. 2). При повышении содержания воды до 33 масс наряду с кордиеритом обнаруживается в качестве примесной шпинельная фаза MgAl2O4. При использовании в качестве исходных компонентов минералов 3MgO·SiO2·H2O (тальк), Al2O3 2SiO2·2H2O (каолин), Al2O3·3H2O (глинозем) с общим содержанием воды 17 мас. в этих же условиях механохимической активации в термической обработки также образуется чистый координат.
Пример 5. Для получения цельзиана смеси безводных и гидратированных оксидов, взятых в соотношении BaO:Al2O3:SiO2 1:1:2, активировались в условиях примера 1 в течение 5 мин. Активированные смеси подвергались термической обработке в течение 2 ч при 1200oC. По данным РФА, в случае безводных оксидов кроме исходных компонентов в смеси содержатся фазы неустановленной природы. В случае гидратированных оксидов (содержание воды 19,3 мас.) образуется гексагональный цельзиан. При повышении содержания воды до 22,4 мас. продукт слабо окристаллизован.
Получение конечных продуктов протекает при более низких температурах, чем для неактивированных смесей. Как следует из приведенных данных, синтез волластонита протекает при 900oC вместо 1100o, форстерита при 1000oC вместо 1600oC, для анортита при 1000oC вместо 1300oC, для кордиерита и цельзиана при 1200oC вместо 1400oC.
Таким образом, способ получения силикатов и алюмосиликатов путем механизации оксидов в присутствии связанной или свободной воды взятой в количестве 5 50 по отношению к весу смесей дает возможность:
сократить время механической активации тем, самым снизить энергетические затраты на процесс получения силикатов и алюмосиликатов;
улучшить пластические свойства активированных смесей.
Формула изобретения: Способ получения алюмосиликата щелочноземельного металла, включающий механическую активацию и последующую термообработку смеси кислородсодержащих соединений щелочноземельного металла, алюминия и кремния, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего соединения щелочноземельного металла используют силикат щелочноземельного металла, в качестве кислородсодержащих соединений алюминия и кремния используют гидроксид алюминия и гидратированный оксид кремния или алюмосиликат, взятые в стехиометрических количествах, активацию проводят в измельчительном аппарате в течение 0,01 0,1 ч в присутствии связанной или свободной воды, взятой в количестве 10 -50 от массы смеси.