×
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 191-200 из 328.
10.05.2018
№218.016.4f2c

Устройство для очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов от железа

Изобретение относится к устройству для очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов от железа. Устройство содержит электролизную ванну, расположенную в металлическом коробе, на боковых гранях которого установлены регулируемые по высоте электроды, проточный водонагреватель, вход и выход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652607
Дата охранного документа: 27.04.2018
10.05.2018
№218.016.4f2f

Алмазное лопастное буровое долото

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, в частности к буровым долотам, предназначенным для бурения глубоких нефтегазовых скважин. Технический результат заключается в повышении ресурса работы долота и повышении эффективности удаления шлама основным потоком промывочной жидкости....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652775
Дата охранного документа: 28.04.2018
10.05.2018
№218.016.4fba

Конструкционная литейная и деформируемая микролегированная азотом аустенитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционных литейных и деформируемых микролегированных азотом аустенитных теплостойких криогенных сталей, предназначенных для различных отраслей промышленности, в том числе для изготовления легких узлов и конструкций в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652935
Дата охранного документа: 03.05.2018
10.05.2018
№218.016.4ff7

Конструкционная деформируемая аустенитная немагнитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционных деформируемых аустенитных немагнитных теплостойких криогенных сталей, предназначенных для различных отраслей промышленности, в том числе для изготовления легких узлов и конструкций в транспортном машиностроении, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652934
Дата охранного документа: 03.05.2018
18.05.2018
№218.016.50a6

Алмазное буровое долото

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, в частности к алмазным буровым долотам, предназначенным для бурения глубоких нефтегазовых скважин. Технический результат заключается в повышении ресурса работы долота. Алмазное буровое долото содержит корпус с присоединительной резьбой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653212
Дата охранного документа: 07.05.2018
18.05.2018
№218.016.5126

Композит с металлической матрицей и упрочняющими наночастицами карбида титана и способ его изготовления

Группа изобретений относится к композитам с алюминиевой матрицей и упрочняющими наночастицами карбида титана. Композит содержит упрочняющие наночастицы карбида титана округлой формы размером 5-500 нм в количестве 1-50 об. % от всего объема композита и алюминиевую матрицу, имеющую литую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653393
Дата охранного документа: 08.05.2018
18.05.2018
№218.016.522b

Способ импульсно-периодического лазерно-ультразвукового контроля твердых материалов и устройство для его осуществления

Использование: для неразрушающего контроля материалов ультразвуковыми методами. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют генерацию серии оптических импульсов, преобразование их в акустические сигналы, излучение полученных сигналов в исследуемый материал, возбуждение продольных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653123
Дата охранного документа: 07.05.2018
18.05.2018
№218.016.523f

Устройство измерения поверхностного натяжения и коэффициента вязкости металлов

Изобретение относится к средствам определения физико-химических констант вещества, а именно его поверхностного натяжения и коэффициента вязкости. Устройство содержит печь электросопротивления, установленную с возможностью вертикального перемещения посредством подвижного держателя, измерительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653114
Дата охранного документа: 07.05.2018
29.05.2018
№218.016.572a

Способ дробления материалов и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к способу дробления и устройству для его осуществления, которые могут найти применение в горнодобывающей, металлургической, строительной и других отраслях промышленности, связанных с дезинтеграцией материалов. Способ дробления материалов заключается в том, что перед...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654788
Дата охранного документа: 22.05.2018
29.05.2018
№218.016.589b

Датчик измерения механических деформаций

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик механических деформаций на основе аморфных ферромагнитных микропроводов. Датчик конструктивно объединяет магниточувствительный элемент и электронное измерительное устройство. Магниточувствительный элемент представляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653563
Дата охранного документа: 11.05.2018
Показаны записи 181-187 из 187.
04.04.2018
№218.016.3504

Способ получения электроконтактного композитного материала на основе меди, содержащего кластеры на основе частиц тугоплавкого металла

Изобретение относится к получению электроконтактного композитного материала на основе меди, содержащего кластеры на основе частиц тугоплавкого металла. Способ включает механическую обработку смеси порошков меди и тугоплавного металла в атмосфере аргона при соотношении масс шаров и смеси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645855
Дата охранного документа: 28.02.2018
04.04.2018
№218.016.352f

Электросталеплавильный агрегат ковш-печь (эса-кп)

Изобретение относится к области металлургии, а конкретнее к области электрометаллургии стали и, в частности, к агрегатам ковш-печь (АКОС). Агрегат содержит футерованный ковш со сводом, установленные в его днище шиберные блоки с топливно-кислородными горелками (ТКГ) для нагрева и расплавления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645858
Дата охранного документа: 28.02.2018
04.04.2018
№218.016.35f0

Металлополимерные подшипники скольжения, выполненные из ориентированного полимерного нанокомпозиционного материала

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в узлах трения, работающих в условиях сухого трения и химически агрессивных средах. Металлополимерный подшипник скольжения состоит из металлической втулки, на которую нанесен слой антифрикционного полимерного нанокомпозиционного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646205
Дата охранного документа: 01.03.2018
10.05.2018
№218.016.4f2c

Устройство для очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов от железа

Изобретение относится к устройству для очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов от железа. Устройство содержит электролизную ванну, расположенную в металлическом коробе, на боковых гранях которого установлены регулируемые по высоте электроды, проточный водонагреватель, вход и выход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652607
Дата охранного документа: 27.04.2018
29.04.2019
№219.017.45c6

Способ переработки солевых алюмосодержащих шлаков с получением покровных флюсов и алюминиевых сплавов-раскислителей

Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке алюмосодержащих шлаков, а также к получению сплавов на основе алюминия электролизом расплавов. Алюмосодержащий шлак подвергают глубокой переработке, включающей дробление и измельчение до крупности 0,064-2 мм, водное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002449032
Дата охранного документа: 27.04.2012
10.07.2019
№219.017.a9e3

Способ изготовления коррозионностойких постоянных магнитов

Изобретение относится к изготовлению постоянных магнитов на основе сплавов Nd-Fe-B. Способ включает прессование заготовок, их механическую обработку, нанесение на поверхность слоя алюминия толщиной 10-15 мкм холодным газодинамическим напылением и термообработку в расплаве солей с последующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693887
Дата охранного документа: 05.07.2019
04.11.2019
№219.017.de7e

Способ получения металлургического глинозема кислотно-щелочным способом

Изобретение может быть использовано при переработке низкосортного высококремнистого алюмосодержащего сырья. Для получения металлургического глинозема каолиновые глины выщелачивают в автоклаве соляной кислотой в течение 60-180 мин при температуре 130-190°C. Пульпу после выщелачивания фильтруют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705071
Дата охранного документа: 01.11.2019
+ добавить свой РИД