×
24.08.2017
217.015.94e4

Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для получения гидроксида алюминия

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Устройство для получения гидроксида алюминия содержит емкость для электролита. В емкости размещены алюминиевые электроды, закрепленные на токоподводящих элементах, которые соединены с источником питания электрического тока. Над емкостью для электролита размещен вытяжной колпак. В нижней стенке емкости для электролита выполнено выходное отверстие, соединенное с входом приемной емкости. Емкость для электролита и приемная емкость выполнены из органического полимера с возможностью скрепления металлическим корпусом. Изобретение позволяет уменьшить расход исходного алюминия, повысить безопасность процесса окисления алюминия, при этом содержание неокисленого алюминия и его примесей в продукте не превышает 0,01 мас.%. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к получению гидроксида алюминия из металлического алюминия окислением.

Известно устройство для получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода, основными компонентами которого являются: регулируемый источник суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия с водой со смесителем, реактор, регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода и регулируемый клапан отвода гидроксидов или оксидов алюминия [пат. RU 2278077 С1, кл. C01F 7/42; С01В 3/10, опубл. 20.06.2006]. Получение гидроксидов или оксидов алюминия в данном устройстве происходит за счет окисления порошкообразного алюминия водой (водяным паром) при температуре 250-400°С и давлении 10-20 МПа.

Недостатками данного устройства являются:

- неполное протекание реакции окисления алюминия в реакторе устройства, за счет образования водорода в закрытом пространстве;

- в устройстве не предусмотрена очистка получаемого гидроксида или оксида алюминия от примесей исходного сырья, вследствие чего получаемый продукт имеет низкую чистоту;

- высокая вероятность возникновения чрезвычайной ситуации, так как окисление алюминия в устройстве происходит при повышенном давлении;

- нормальное функционирование устройства возможно только при использовании порошкообразного алюминия.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является установка для получения гидроокиси алюминия и водорода, содержащая реактор для химического взаимодействия воды с алюминием, сопровождающегося выделением водородосодержащей газовой смеси и образованием продуктов окисления алюминия, снабженная перемешивающим устройством и устройством ультразвукового излучения [пат. RU 2350563 С2, кл. C01F 7/42, С01В 3/08 опубл. 03.05.2007]. Получение гидроокиси алюминия и водорода на данной установке осуществляется следующим образом: в устройстве для смешивания производят суспензию из мелкодисперсного порошка алюминия и воды, затем указанная смесь подается в реактор для химического взаимодействия воды с алюминием, при этом внутри реактора происходит вращение суспензии и ультразвуковое облучение, после чего водородосодержащая газовая смесь и продукты окисления алюминия отводятся в виде отдельных потоков.

Недостатками данной установки являются:

- невозможность использования установки для окисления алюминия размером частиц более 20 мкм, так как при использовании алюминиевых порошков с размерами больше 20 мкм в продуктах реакции всегда имеется неокисленный алюминий в количестве до 15 мас.%;

- низкая чистота получаемого гидроксида алюминия в реакторе установки за счет совместного окисления алюминия и его примесей в реакторе с последующим внедрением оксидов примесей в структуру гидроокиси алюминия;

- необходимость использования сложных технический решений для обеспечения безопасности процесса окисления алюминия, при этом материалы, из которых сделаны перемешивающее устройство и устройство ультразвукового излучения, могут вступить в химическое взаимодействие с исходным сырьем и получаемым продуктом, что отрицательно скажется на чистоте гидроокиси алюминия;

- высокий расход исходного алюминия в расчете на 1 кг получаемой продукции;

- периодичность процесса.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность непрерывного окисления металлического алюминия любой формы с одновременным уменьшением расхода исходного алюминия не менее чем на 10% и поддержанием высокой безопасности процесса окисления, при этом содержание неокисленного алюминия и его примесей в гидроксиде алюминия не превышает 0,01 мас.%.

Указанный технический результат достигается тем, что в емкости для электролита исходный алюминий в виде электродов крепится на токоподводящие элементы, которые в свою очередь соединены с источником питания электрического тока, при этом над емкостью размещается вытяжной колпак, а выход емкости для электролита соединен со входом приемной емкости.

Кроме того, емкость для электролита и приемная емкость выполняются из органического полимера с возможностью скрепления металлическим корпусом.

При этом соединение выходного отверстия емкости для электролита со входом приемной емкости выполняется в виде трубопровода или гибкого шланга.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена емкость 1 для электролита с размещенными в ней алюминиевыми электродами 2. Алюминиевые электроды 2 закрепляются на токоподводящих элементах 3, которые соединены с источником питания 4 электрического тока. Над емкостью 1 для электролита размещается вытяжной колпак 5, а в нижней стенке емкости выполнено выходное отверстие, соединенное со входом приемной емкости 6.

Использование токоподводящих элементов, предназначенных для подвода электрической энергии к исходному сырью, позволяет производить окисление алюминия любой формы, в частности возможно окисление компактированного порошкообразного, чушкового и листового алюминия.

Использование источника питания электрического тока позволяет проводить окисление алюминия в емкости для электролита под действием силы тока, то есть электрохимически. Данное обстоятельство позволяет получать гидроксид алюминия, не содержащий примесей алюминия, за счет разницы электродного потенциала алюминия с его примесями: при электрохимическом окислении, алюминий будет окисляться в первую очередь, так как его электродный потенциал по сравнению с его примесями более электроотрицательный, поэтому примеси алюминия будут скапливаться в исходном металле и не будут загрязнять получаемый продукт.

В процессе окисления алюминия под действием силы тока образуются только катионы алюминия, которые в свою очередь взаимодействуют с гидроксид-анионами воды. В результате данной реакции образуется гидроксид алюминия в виде трехводной окиси, этот фактор способствует снижению расхода исходного алюминия не менее чем на 10% в сравнении с прототипом и в пересчете на 1 кг готовой продукции. Это связанно с тем, что при окислении алюминия в устройстве, указанном в прототипе, продуктом реакции является одноводная окись алюминия, то есть бемит, имеющий другую структуру и меньший молекулярный вес.

Электрохимическое окисление алюминия позволяет практически полностью сократить содержание неокисленного алюминия в продуктах реакции. На ионном уровне процесс образования гидроксида алюминия можно условно разделить на три стадии: растворение алюминия с образованием катионов алюминия; перенос катионов алюминия вглубь пространства электролита; взаимодействие катионов алюминия с гидроксид-анионами воды и образованием гидроксида алюминия. На последний стадии образования гидроксида алюминия катион алюминия находится в пространстве, по большей мере состоящим из окислителя, то есть из гидроксида-аниона воды, причем концентрация катионов алюминия в пространстве электролита ничтожно мала в сравнении с концентрацией гидроксид-анионов, поэтому окисление алюминия протекает полностью, вследствие чего гидроксид алюминия не содержит неокисленный алюминий. Единственным источником загрязнения гидроксида алюминия может служить вода или добавляемые в нее токонесущие добавки. В качестве таких компонентов используются хорошо растворимые неорганические соли, возгоняющиеся при низких температурах - поэтому получаемый гидроксид алюминия будет легко очищаться известными методами, в частности промывкой водой, либо термической обработкой, при этом содержание неокисленного алюминия и его примесей в гидроксиде алюминия не будет превышать 0,01 мас.%.

Использование вытяжного колпака необходимо для обеспечения безопасности процесса окисления алюминия. В процессе окисления алюминия на электроде происходит выделение незначительного количества водорода, которое зависит от величины силы тока, и тепловой энергии в виде паров воды. Данные выделения не способны отрицательно повлиять на работу устройства, также они не могут служить причиной чрезвычайной ситуации, однако для защиты рабочего персонала от потенциально опасного воздействия тепловой энергии и водорода необходимо размещать вытяжной колпак над емкостью для электролита.

Приемная емкость необходима для отвода продуктов окисления алюминия. Приемная емкость предотвращает переполнение емкости для электролита, что позволяет вести процесс окисления в непрерывном режиме и положительно сказывается на безопасности окисления алюминия.

Работа устройства осуществляется следующим образом: на токоподводящие элементы закрепляются алюминиевые электроды, которые помещаются в емкость для электролита, при этом токоподводящие элементы соединяется с источником питания электрического тока. При подаче электрического тока на алюминиевые электроды начинается процесс окисления алюминия с образованием гидроксида алюминия. По мере введения процесса образующийся водород и тепловая энергия в виде паров воды удаляются через вытяжной колпак, соединенный с общеобменной вентиляцией, а оседающий гидроксид алюминия перемещается в приемную емкость через трубопровод, соединяющий выходное отверстие емкости для электролита и приемную емкость.

Пример осуществления изобретения:

Исходный алюминий марки А995 в виде чушек крепится на токоподводящие элементы. В емкость для электролита для получения гидроксида алюминия помещается дистиллированная вода в количестве 250 кг и токонесущая добавка в виде аммониевой соли в количестве 25 кг. При помощи источника питания на электроды подается ток силой 300 А, при этом начинает протекать процесс окисления алюминия. За 24 часа введения процесса в емкости для электролита образуется 7,2 кг гидроксида алюминия, при этом расходуется не более 2,5 кг исходного алюминия. В течение всего процесса, расход исходного алюминия составляет не более 0,40 кг на 1 кг гидроксида алюминия (байерит), что не менее чем на 10% меньше расхода исходного алюминия при гидротермальном образовании гидроксида алюминия (бемит), который находится в интервале 0,45-0,70 кг на 1 кг гидроксида алюминия (бемит).

При получении гидроксида алюминия на разработанном устройстве происходит удаление тепловой энергии и водорода, с помощью вытяжного колпака, размещенного над емкостью для электролита, при этом средняя производительность по водороду не превышает 12,5 г/ч. По мере накопления гидроксида алюминия он перемещается в приемную емкость, причем процесс окисления алюминия не прерывается. После окончания процесса, гидроксид алюминия выгружается из приемной емкости и направляется по дальнейшему назначению. Анализ полученного гидроксида алюминия методом искровой масс-спектрометрии установил, что суммарное содержание неокисленного алюминия (Al) и его примесей (Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ga, Ti, Na) не превышает 0,01 мас.%.

Устройство для получения гидроксида алюминия может быть использована в качестве составной части при производстве оксида алюминия высокой чистоты из металлического алюминия, поскольку получаемый гидроксид алюминия не содержит структурных, сложноудаляемых примесей.


Устройство для получения гидроксида алюминия
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 101-110 из 328.
25.08.2017
№217.015.d10c

Гель для травления стеклянной оболочки микропроводов

Изобретение относится к химической обработке поверхности аморфных магнитомягких микропроводов диаметром до 35 мкм со стеклянной оболочкой до 10 мкм, предназначенных для изготовления ГМИ-датчиков, в частности к равномерному травлению стеклянной оболочки микропроводов. Гель содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621336
Дата охранного документа: 02.06.2017
25.08.2017
№217.015.d1ef

Способ получения отливок из высокопрочного сплава на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии высокопрочных материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150°С, таких как детали летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, ракет), автомобилей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621499
Дата охранного документа: 06.06.2017
25.08.2017
№217.015.d22c

Интерметаллический сплав на основе tial

Изобретение относится к области металлургии, в частности легированным сплавам на основе TiAl с преобладающей фазой γ-TiAl, и может быть использовано при изготовлении компонентов авиационных газотурбинных двигателей. Сплав на основе TiAl содержит, ат.%: алюминий 44-47, ниобий 5-8, хром 1-3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621500
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d3bc

Катализатор и способ получения синтез-газа из метана с его использованием

Изобретение относится к группе изобретений, включающей катализатор и способ получения синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например природного газа или попутных нефтяных газов. Катализатор для получения синтез-газа из метана получен на основе керамического носителя с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621689
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.d492

Способ получения прутков из высокопрочного алюминиевого сплава

Изобретение относится к области металлургии высокопрочных материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря и др....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622199
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d4d7

Акустооптическая электронно-управляемая мягкая лазерная диафрагма (варианты)

Изобретение относится к области лазерной техники и касается акустооптического устройства трансформации профиля лазерного пучка. Устройство включает в себя два снабженных пьезопреобразователям акустооптических элемента. Плоскости дифракции акустооптических элементов ортогональны. Первый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622243
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d52b

Способ получения катализатора и способ гидрогенизационной конверсии диоксида углерода в жидкие углеводороды с его использованием

Изобретение относится к технологии переработки газообразного углеводородного сырья, а именно к способу получения катализатора для гидрогенизационной конверсии диоксида углерода в жидкие углеводороды, который включает нанесение наночастиц металлического кобальта на поверхность пористого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622293
Дата охранного документа: 14.06.2017
26.08.2017
№217.015.d5ca

Способ определения примесей в каменном и буром угле и торфе

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения примесей в каменном и буром угле и торфе. Сущность способа заключается в том, что пробу сплавляют с гидроксидом калия при соотношении навески пробы к плавню 1:(10-20) при постепенном нагреве пробы с плавнем до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623036
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.d8c7

Устройство для разгрузки шахтной известково-газовой печи

Изобретение относится к устройству для разгрузки шахтной известково-газовой печи. Устройство содержит под, установленный на тела качения с возможностью движения в горизонтальной плоскости относительно шахты печи для выдачи извести на периферию через зазор между ним и нижней частью шахты, ножи с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623402
Дата охранного документа: 27.06.2017
26.08.2017
№217.015.d940

Устройство для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства

Изобретение относится к устройству для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства из пыли металлургического производства. Устройство содержит последовательно расположенные две реакционные камеры для испарения свинца и испарения цинка, при этом над...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623509
Дата охранного документа: 27.06.2017
Показаны записи 101-110 из 187.
25.08.2017
№217.015.d10c

Гель для травления стеклянной оболочки микропроводов

Изобретение относится к химической обработке поверхности аморфных магнитомягких микропроводов диаметром до 35 мкм со стеклянной оболочкой до 10 мкм, предназначенных для изготовления ГМИ-датчиков, в частности к равномерному травлению стеклянной оболочки микропроводов. Гель содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621336
Дата охранного документа: 02.06.2017
25.08.2017
№217.015.d1ef

Способ получения отливок из высокопрочного сплава на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии высокопрочных материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150°С, таких как детали летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, ракет), автомобилей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621499
Дата охранного документа: 06.06.2017
25.08.2017
№217.015.d22c

Интерметаллический сплав на основе tial

Изобретение относится к области металлургии, в частности легированным сплавам на основе TiAl с преобладающей фазой γ-TiAl, и может быть использовано при изготовлении компонентов авиационных газотурбинных двигателей. Сплав на основе TiAl содержит, ат.%: алюминий 44-47, ниобий 5-8, хром 1-3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621500
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d3bc

Катализатор и способ получения синтез-газа из метана с его использованием

Изобретение относится к группе изобретений, включающей катализатор и способ получения синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например природного газа или попутных нефтяных газов. Катализатор для получения синтез-газа из метана получен на основе керамического носителя с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621689
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.d492

Способ получения прутков из высокопрочного алюминиевого сплава

Изобретение относится к области металлургии высокопрочных материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали спортинвентаря и др....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622199
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d4d7

Акустооптическая электронно-управляемая мягкая лазерная диафрагма (варианты)

Изобретение относится к области лазерной техники и касается акустооптического устройства трансформации профиля лазерного пучка. Устройство включает в себя два снабженных пьезопреобразователям акустооптических элемента. Плоскости дифракции акустооптических элементов ортогональны. Первый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622243
Дата охранного документа: 13.06.2017
26.08.2017
№217.015.d52b

Способ получения катализатора и способ гидрогенизационной конверсии диоксида углерода в жидкие углеводороды с его использованием

Изобретение относится к технологии переработки газообразного углеводородного сырья, а именно к способу получения катализатора для гидрогенизационной конверсии диоксида углерода в жидкие углеводороды, который включает нанесение наночастиц металлического кобальта на поверхность пористого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622293
Дата охранного документа: 14.06.2017
26.08.2017
№217.015.d5ca

Способ определения примесей в каменном и буром угле и торфе

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения примесей в каменном и буром угле и торфе. Сущность способа заключается в том, что пробу сплавляют с гидроксидом калия при соотношении навески пробы к плавню 1:(10-20) при постепенном нагреве пробы с плавнем до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623036
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.d8c7

Устройство для разгрузки шахтной известково-газовой печи

Изобретение относится к устройству для разгрузки шахтной известково-газовой печи. Устройство содержит под, установленный на тела качения с возможностью движения в горизонтальной плоскости относительно шахты печи для выдачи извести на периферию через зазор между ним и нижней частью шахты, ножи с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623402
Дата охранного документа: 27.06.2017
26.08.2017
№217.015.d940

Устройство для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства

Изобретение относится к устройству для селективного получения цинка и свинца из пыли электросталеплавильного производства из пыли металлургического производства. Устройство содержит последовательно расположенные две реакционные камеры для испарения свинца и испарения цинка, при этом над...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623509
Дата охранного документа: 27.06.2017
+ добавить свой РИД