Способ получения алюмината магния

 

Использование: в производстве алюмината магния, пригодного к использованию в производстве керамических изделий и газотермических покрытиях Сущность изобретения: готовят смесь из гидрооксида алюминия и гидроксокарбоната магния , затем вводят сульфат магния 0,1 --6 мас.%, соединения бора 0,01-6 мас% (в расчете на В О ). Полученную смесь подвергают термообработке со скоростью 25 -100° С/ч до заданной температуры с выдержкой до полного превращения исходных веществ в конечный продукт. Полученный таким образом алюминат магния представляет собой кристаллические зерна с гексагональными выступами (отростками), благодаря которым находит эффективное применение в керамическом производстве . Кроме того алюминат магния пригоден к применению в газотермических покрытиях. 1 табл.

(19) Rß (11) (51) 5 C01F7 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5003248/26 (22) 23.09.91 (46) 15.12.93 Бюл. N() 45 — 46 (76) Галимов Геннадий Гильфанович (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНАТА МАГНИЯ (57) Использование: в производстве алюмината магния, пригодного к использованию в производстве керамических изделий и газотермических покрытиях Сущность изобретения: готовят смесь из гидрооксида алюминия и гидроксокарбоната магния, затем вводят сульфат магния 0;1-6 мас%, соединения бора 001-6 мас% (в расчете на 8 0 ). г э

Полученную смесь подвергают термообработке со скоростью 25 — 100 C/÷ до заданной температуры с выдержкой до полного превращения исходных веществ в конечный продукт. Полученный таким образом алюминат магния представляет собой кристаллические зерна с гексагональными выступами (отростками), благодаря которым находит эффективное применение в керамическом производстве. Кроме того алюминат магния пригоден к применению в газотермических покрытиях 1 табл.

2004496

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в производстве алюмината магния для керамического производства и газотермического напыления защитных покрытий.

Известен способ получения алюмината магния, основанный на подготовке пульпы из раствора соды и гидроксида алюминия, введении в пульпу раствора соли магния, корректировки рН до 9.7, перемешивании около 0,5 ч, отфильтровывании, отмывки и прокаливании осадка, представляющего собой смесь из гидроксида алюминия и гидроксокарбоната магния, при 1300-1400 С в течение 3 — 6 ч, а затем при 1500 — 1600 С в течение 0,5-2,0 ч. Недостатком известного способа является низкая эффективность в применении его керамическом производстве из-за низкой термостойкости полученных изделий, что обусловлено неправильной

20 формой зерен (т,е. низким качеством продукта).

Наиболее близким к предполагаемому по технической сущности и достигаемому и результату является способ получения алюмината магния, основанный на смешении свежеосажденного гидроксида алюминия с продолжительностью старения 0,05 — 5 сут с гидроксокарбонатом магния с размерами частиц 0,1 — 3 мкм и термообработке пол- 30 ученной смеси. Недостатком известного способа является низкая эффективность в применении его в керамическом производстве из-за низкой термостойкости полученных изделий, что обусловлено неправильной формой зерен (т,е. низким качеством продукта).

Цель изобретения — повышение качества продукта эа счет изменения формы зерен, Поставленная цель достигается тем, что 40 перед термообработкой в смесь вводят 0,16,0 мас, сульфата магния и 0,01-6,0 мас. соединения бора (в расчете на оксид бора) и осуществляют нагрев со скоростью 25100 С/ч. 45

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный способ получения алюмината магния отличается тем, что перед термообработкой в смесь вводят 0,1-6.0 мас. сульфата маг- 50 ния и 0,01 — 6,0 мас, соединения бора (в расчете на оксид бора) и нагрев осуществляют со скоростью 25-100 С/ч. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ 55 известных технических решений (аналогов) позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, совпадающих с признаками заявляемого способа получения алюмината магния, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия

При одновременном наличии. всех признаков предлагаемого способа, а именно при прокаливании смеси гидроксокарбоната магния и гидроксида алюминия в присутствии 0,1 — 6,0 мас, сульфата магния, 0,01 — 6,0 мас, соединения бора (в расчете на оксид бора) и скорости нагрева 25—

100 С/ч достигнут неожиданный эффект.

Получен алюминат магния в виде кристаллических зерен с гексагональными выступами (отростками), что благодаря лучшему взаимному сцеплению частиц между собой позволило его использовать с большей эффективностью. В частности керамические изделия (тигли), изготовленные методом прессования и последующего обжига с использованием алюмината магния 8 виде кристаллических зерен с гексагональными выступами обладают на 100 большей термостойкостью, чем аналогичные иэделия иэ алюмината магния по известным способам.

Образование алюмината магния в виде кристаллических зерен с гексагональными выступами объясняется особенностями условий процесса шпинелеобразования, создаваемыми совокупностью признаков предлагаемого изобретения. При нагревании исходной смеси гидроксидкарбонатные соединения разлагаются с образованием оксидов магния, алюминия и бора. При этом катионы бора, обладая наименьшим радиусом, внедряются в кристаллическую решетку оксидов магния, алюминия и образующегося алюмината магния, придавая подвижность катионам магния и алюминия за счет увеличения дефектности кристаллов. В результате этого повышается скорость их объемной диффузии. В то же время на поверхности частиц возникают активные центры за счет разложения сульфата магния в присутствии частиц воды, образующихся при разрушении гидроксидной части исходных соединений, и появления о молекул воды (MgSO4 + HzO — MgO +

H2S04). Поэтому подвижность ионов увеличивается также и в поверхностных слоях, т.е. увеличивается скорость поверхностной диффузии, Благоприятное сочетание трех факторов: повышение скорости объемной диффузии, скорости поверхностной диффузии и заданной скорости нагрева (25100 С/ч), т.е. скорости разложения исходных соединений позволило достичь поставленной цели.

Результаты лабораторных исследований показали, что оптимальной скоростью

2004496 нагрева исходной смеси является 25100 С/ч. Это объясняется тем. что при скорости нагрева более 100 С/ч степень опережения разложения гидроксокарбоната магния (температура разложения 420 С) с образованием оксида магния превышает оптимальное значение и ведет к потере необходимой активности оксида магния (в результате "отжига дефектов") к моменту выделения оксида алюминия в результате более позднего разложения (товарного) гидроксида алюминия (температура разложения 540 С). Поэтому нецелесообразно вести нагрев со скоростью меньшей, чем 25 С/ч.

Не рекомендуется также устанавливать скорость нагрева выше, чем 100 С/ч, так как при этом не успевает пройти процесс формирования в зернах кристаллических отростков, т.е. снижается качество продукта.

Полученный таким образом кристаллический алюминат магния с гексагональными выступами (отростками) может более эффективно использоваться в изготовлении термостойких керамических изделий (тиглей).

Кроме того испытания показали. что такой алюминат магния более перспективен к применению в газотермических защитных покрытиях благодаря тем же гексагональным отросткам. Эти отростки способствуют лучшему оплавлению зерен в процессе напыления и получению более плотных, следовательно, более стойких к истиранию, воздействию агрессивных сред покрытий на металлических изделиях.

Пример 1. Смешивают 62 кг гидроксокарбоната магния с 110 кг порошка гидроксида алюминия. Полученную смесь пропитывают растворами сульфата магния и борной кислоты до содержания MgSOp 0,1 мас. ф и В20з 6 мас. и нагревают со скоростью 100 С/ч до 140 С и выдерживают при этой температуре 2 ч. При этом получают 100 кг алюмината магния в виде кристаллических зерен с гексагональными выступами (отростками), пригодного к применению в керамическом производстве.

Пример 2. Смешивают 62 кг гидро5 ксокарбоната магния с 110 кг порошка гидроксида алюминия, Полученную смесь пропитывают растворами сульфата магния и борной кислоты до содержания MgSO< 3,0 мас. и В Од 3,0 мас.,ь и нагревают со

10 скоростью 50 С/ч до 1500 С и выдерживают при этой температуре 6 ч. При этом получают 100 кг алюмината магния в виде кристаллических зерен с гексагональными выступами (отростками), пригодного к при15 менению в керамическом производстве.

Пример 3. Смешивают 62 кг гидроксокарбоната магния с 110 кг порошка гидроксида алюминия, Полученную смесь пропитывают растворами сульфата магния

20 и буры до содержания Mg SO< 6 мас. (, ВгОз

0,01 мас, и нагревают со скоростью

25 С/ч до 1500 С и выдерживают при этой температуре 2 ч. При этом получают 100 кг алюмината магния в виде кристаллических

25 зерен с гексагональными выступами (отростками), пригодного к применению в керамическом производстве.

Результаты опытов представлены в таблице.

30 Из приведенной в таблицы и примеров видно, что алюминат магния, полученный предлагаемым способом, имеет. форму кристаллических зерен с гексагональными выступами, именно благодаря которым он два

35 раза более эффективно используется в изготовлении термостойких тиглей, эксплуатируемых в агрессивной среде, (56) Авторское свидетельство СССР

40 hL 1271826, кл. С 01 F 7/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР

hb 1539168, кл. С 01 F 7/16, 1990, 2004496

Скорость нагрева, С/ч

Форма зерен алюмината магния

Количество добавки сульфата магния, мас, ф, Количество добавки соединения бора, мас.

Способ

100

Известный

Предлагаемый

Пример 1

100

0,1

6,0

Пример 2

Пример 3

50 25

3.0

0,01 ния качества продукта за счет изменения формы зерен, перед термообработкой в смесь вводят 0,1 - 6 мас.о/ сульфата маг- ния и 0,1 - 0,6 мас, (соединения бора в расчете на оксид бора и термообработку

1 осуществляют со скоростью 25- 100 С/ч.

Составитель Г.Галимов

Редактор А.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор М,Куль

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3375

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения .

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМ IHATA

МАГНИЯ, включающий приготовление сме-) си гидроксида алюминия с гидроксокарбо-(натом магния и термообработку смеси, отличающийся тем, что; с целью повышеНеправильная (осколочная)

Кристаллические с гексагональными выступами

Термостойкость: количество прокаливания в агрессивной среде (ЬЬ20, S, йазР04, Ма25) тиглей из алюмината магния при

1300 С