185474. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkáli-szegény, kerámia celoalfa-alumíniumoxid előállítására
A találmány tárgya nagyüzemi eljárás alkáliszegény, legalább 98 % a-kristálymódosulalot tartalmazó, kerámiai célú timföld előállítására a Bayer, Pirogén és egyéb eljárás során előállított technikai alumíniumhidroxid aktiválása, tisztítása és kalcinálása útján. Az iparban a timföldeket nagy mennyiségben használják kerámiai célra, pl. tűzálló anyagok (téglák, kemence falazat, beágyazó anyag), elektroporcelán (szigetelő testek), gyújtógyertya testek, oxidkerámiák, elektronikai kerámiák stb. előállítására. Kerámiai célra a technikai alumínium-hidroxid kalcinálása után keletkező technikai timföld általában nem alkalmas, mert annak nátriumoxid tartalma túl magas, a-alumíniumoxid tartalma pedig alacsony (ossz. Na20 tartalma 0,5-0,7%, alfa A1202 tartalma 60 — 70 %). Az ismert timföldgyártó cégek (ALCOA, GIULINI, MARTINSWERK, BACO stb.) egész sorozatát állítják elő a különböző kémiai összetételű, fizikai és kerámiai tulajdonságú timföldeknek. Az egyes gyártási célokra ugyanis más-más öszszetételű és tulajdonságú timföld kell. Az a-alumíniumoxid iránt támasztott minőségi követelmények a tűzálló anyagok gyártásához a legkisebbek, az elektronikai kerámiákhoz a legnagyobbak. Találmányunk szerinti eljárással gyújtógyertya szigetelőtestek és egyes oxidkerámiai termékek, elektroporcelán stb. gyártására alkalmas timföld állítható elő folyamatos üzemben nagy mennyiségben. A gyújtógyertya szigetelő testek és oxidkerámiai termékek gyártására csak az olyan timföldek alkalmasak, amelyek kevés szennyező anyagot tartalmaznak, az egyedi kristályok viszonylag egységes méretűek és nem nagyobbak 6 pm-nál. A szemcsék agglomerálódása nem nagyon erős, enyhe őrlés hatására szétesnek az agglomerátumok egyedi kristályokra. Színterelés hatására (megfelelő adalék alkalmazásával) a préselt testek lineáris zsugorodása egyenletes és konstans, mintegy 17 — 20%. A timföld alfa-aluminiumoxid tartalma minimum 98 %. A szakirodalomból számos eljárás ismert, amely kis alkálitartalmú a-alumíniumoxid előállítását írja le. Egyik módszer szerint fém alumíniumból indulnak ki, amit savasan vagy lúgosán hidrolizálnak. Pl. a 156321 sz. magyar szabadalmi leírás szerint 99,99 % A1 tisztaságú fém alumínium hidrolízisével (NH40H-val) állítanak elő tiszta alumíniumhidroxidot, amit magas hőmérsékleten izzítva kapnak oxidkerámiai célra alkalmas anyagot. Ugyancsak ismert módszer az alumíniumsókból alumíniumhidroxiddal történő lecsapás, melyet intenzív mosás, szárítás és kalcinálás követ. Egy ilyen eljárást ír le pl. az 1467288 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás is. Több szabadalmi leírás szerint úgy járnak el, hogy a technikai aluminium-hidroxidot különböző adalék anyaggal keverik, és a keveréket izzítják. Amerikai kutatók pl. a 3092452 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás szerint a hidroxidot bórsavval keverik B203 : - Na20 = 1 — 2:1 mólarányban, 1100-1200 °C-on izzítják, majd mossák az izzított timföldet. A 809194 sz. német szabadalmi leírás szerint pedig 5 - 7 % di-ammóniumhidrogénfoszfátot kevernek a hidráihoz, és a keveréket 1250 *C-on izzítják. Az 1205957 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás szerint 0,5 — 10 % oxálsavval keverik a hidrátot, és 800'C-on kalcinálják a keveréket. A 3106452 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás szerint pl. porcelán, cserép stb. törmelékkel keverik a hidrátot, és 1200-1500'C hőmérsékleten izzítják, így kapnak alkálimentes timföldet. Általánosan ismert a halogénsók (NH4C1; NH4F; A1F3) alkáli tartalom csökkentő, és alfamódosulat növelő (katalizáló) hatása. (GOPIENKO, G. N. - ZAVARICKAJA, T. A.: Cvetnüe Metallü 1980. 4. sz. p 53-55.) Az említett ismert eljárások közül az üzemi gyakorlatban csak a bórsavat és az ammonium- vagy aluminium-fluoridot alkalmazzák, mivel a többi adalék nem csökkenti kellő mértékben a szennyező anyagokat a timföldben. A fluor tartalmú mineralizátor azonban a nagy hexagonális egykristályok képződését katalizálja, ami a timföld további feldolgozása során őrlési idő növekedést okoz, ezért nem előnyös. A kerámia masszák zsugorodási tulajdonságát is hátrányosan befolyásolja, mert nem lesz egyenletes az ilyen timföldből készített kerámia zsugorodása. A bórsav adalékkal már megfelelő, csökkentett alkáli tartalmú timföld állítható elő, de csak abban az esetben, ha a hidrát alkáli tartalma nem nagy. 0,4 % Na20 tartalom felett már alig van nátroncsökkentő hatásai bórsavnak, és a termék alfamódosulat tartalma is csekély marad. A két módszer hátrányait igyekeznek csökkenteni a 3092453 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban leírt módon. E szerint a hidráihoz bórsav és aluminium-fiuorid keverékét adják (0,25-2% A1F3 és 0,1-1 mól B203/mói Na20), az elegyet 900 °C körüli hőmérsékleten kalcinálják, majd a timföldet desztillált vízzel kimossák. Ez az eljárás már alkalmas nagyüzemi gyártásra, az így előállított timföld is megfelelő lenne, ha a kimosott timföldet nem kellene ismételten adalék nélkül kiizzítani. Ugyanis az eljárás szerint alkalmazott hőmérséklet nem elég ahhoz, hogy legalább 98 % alfa-módosulat alakuljon ki a termékben. Áz ismételt izzítás pedig szemcsenövekedés és a tennék szennyeződése következik be. Az 1592105 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás szerint úgy járnak el, hogy a hidroxidot 300 °C-on 8 % víztartalomig izzítják, majd őrlik, és 2 % bórsav, valamint 0,5% folsav (HF) hozzáadásával gömbformájú részecskéket képeznek az anyagból egy granuláló dobban, majd a granulátumokat egy erre a célra konstruált aknás kemencében gázáramban 1400°C-on fél órát izzítják. Bár ez az eljárás gyújtógyertya előállítására alkalmas timföldet eredményez, megvalósításának módja azonban nagyon körülményes, különleges berendezéseket kíván, nehezen szabályozható, így nagyüzemi gyártásra kevésbé alkalmas. Hosszantartó laboratóriumi kutatás és üzemi kísérletek alapján sikerült egy olyan eljárást kidolgoznunk, amely egyszerűen kivitelezhető, nagyüzemi gyártásra alkalmas, a meglévő Bayer, Pirogén és egyéb eljárás ismert berendezéseivel megvalósítható, és a gyújtógyertya gyártás és egyes oxidkerámi-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
