Способ получения порошкообразной альфа-окиси алюминия

Способ получения порошкообразной альфа-окиси алюминия

Реферат

 

Изобретение предназначено для получения порошкообразной альфа-окиси алюминия. Один исходный материал окиси алюминия, выбранный из группы, состоящей из переходной окиси алюминия, и соединения окиси алюминия подвергают гранулированию с получением частиц, которые подвергают кальцинированию в галоидсодержащей атмосфере. Галоидсодержащая атмосфера включает газообразный галоидводород, газообразный галоид или смесь газообразного галоида и пара и содержит по крайней мере 0,1 об.% по крайней мере одного галоидсодержащего газа, выбранного из группы, состоящей из газообразного галоидводорода и газообразного галоида. Изобретение позволяет получить альфа-окись алюминия с регулируемыми размером частиц и формой, имеющей узкое распределение частиц по размеру и содержащей небольшое количество агломерированных частиц. 12 з. п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу получения порошкообразной альфа-окиси алюминия, имеющей регулярный раз мер и форму частиц и узкое распределение частиц по размеру и содержащей меньшее количество агломерированных частиц при высокой эффективности кальцинирования.

Порошкообразную альфа-окись алюминия широко используют в качестве сырья для абразива, агломерата и им подобных. Но порошкообразная альфа-окись алюминия, которую получают обычным способом, таким как Байеровский способ, представляет поликристалл, имеющий неоднородную форму, содержит много агломерированных частиц и имеет широкое распределение частиц по размеру. Кроме того, для некоторых применений чистота альфа-окиси алюминия является очень низкой.

Были предложены следующие модифицированные способы, но каждый из них имел следующие недостатки: Например, японский патент KOKAI Publication N 131517/1991 раскрывает способ, включающий плавление гидроокиси алюминия, к которой добавляют флюс и осаждение альфа-окиси алюминия, но размер частиц полученной порошкообразной альфа-окиси алюминия является неоднородным.

Гидротермический способ, использующий гидроокись алюминия, раскрытый в японском патенте N 22886/1982 позволяет контролировать размер частиц добавлением корундового кристалла в качестве затравки. Однако, этот способ получения является промышленно неэффективным, т.к. он производит альфа-окись алюминия при высоком давлении в течение продолжительного времени.

Способ, раскрытый в японском патенте KOKAI Publicaion N 97528/1984, включающий кальцинирование гидроокиси алюминия в присутствии минерализатора может давать порошкообразную альфа-окись алюминия, имеющую однородную форму частиц, но порошкообразная альфа-окись алюминия содержит остатки бора и фтора, которые используют в качестве минерализатора в способе получения, и включает много агломератов, которые образуются на стадии отжига.

Как описано выше, известные способы обладают недостатком, состоящим в том, что полученная альфа-окись алюминия имеет низкое упаковочное свойство и не может быть гомогенно упакована, так как контроль размера частиц полученной альфа-окиси алюминия является трудным, форма частиц является неоднородной, порошкообразная альфа-окись алюминия включает много агломерированных частиц, которые являются поликристаллом или порошкообразная альфа-окись алюминия имеет широкое распределение частиц по размеру.

В результате интенсивных исследований было найдено, что если исходную окись алюминия кальцинируют в присутствии галоида в определенной концентрации, описанной ниже, то легко получают порошкообразную альфа-окись алюминия, имеющую регулярный размер и форму частиц и узкое распределение частиц по размеру. Однако, так как переходная окись алюминия, использованная в качестве исходного материала, имеет низкий объемный вес 0.1 г/см², упаковочное свойство порошка является еще недостаточным и поэтому кальцинирующая эффективность является еще недостаточной.

Для увеличения объемного веса известно гранулирование исходного порошкообразного материала. Но если порошок гранулируют и затем кальцинируют, то образуется много агломерированных частиц.

В результате дальнейших исследований было найдено, что если порошкообразную альфа-окись алюминия гранулируют для увеличения объемного веса и затем частицы кальцинируют в атмосфере, содержащей по крайней мере 0.1 объемного % галоида, может быть получена порошкообразная альфа-окись алюминия, имеющая регулярный размер и форму частиц и узкое распределение частиц по размеру и содержащая меньше агломерированных частиц, и настоящее изобретение было завершено.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает способ получения порошкообразной альфа-окиси алюминия, включающий стадии гранулирования, по крайней мере одной исходной окиси алюминия, выбранной из группы, состоящей из переходной окиси алюминия и соединений окиси алюминия с получением частиц, и кальцинирования указанных частиц в галоидсодержащей атмосфере, которая включает газообразный галоидводород, газообразный галоид или смесь газообразного галоида и пара, содержащего по крайней мере 0.1 объемного % одного галоидсодержащего газа, выбранного из группы, состоящей из газообразного галоидводорода и газообразного галоида.

Фиг. 1 представляет фотографию, полученную с помощью сканирующего электронного микроскопа (х 4900) порошкообразной альфа-окиси алюминия, полученной в примере 5; фиг.2 показывает распределение размера частиц порошкообразной альфа-окиси алюминия, полученной в примере 5.

В качестве исходного материала в способе получения настоящего изобретения может быть использована переходная окись алюминия, соединение окиси алюминия или их смесь, которые гранулируют. Если необходимо, к исходному материалу может быть добавлен в качестве затравки кристалл, агент, регулирующий форму, или оба, и затем гранулирован.

Переходная окись алюминия, использованная здесь, имеет в виду любую окись алюминия, имеющую полиморфную структуру, представленную Al₂O₃, за исключением альфа-окиси алюминия. Конкретные примеры переходной окиси алюминия представляют гамма-окись алюминия, дельта-окись алюминия, тета-окись алюминия и т.д.

Соединение окиси алюминия, которое используют в качестве исходного материала, является неограниченным. Примерами его является гидроокись алюминия, сульфат алюминия, алюм, такой как калийалюминийсульфат, и аммонийалюминийсульфат, аммонийалюминийкарбонат, гель окиси алюминия, который получают из алюминия способом подводного разряда (submarine discharge method) и т.д.

Способ получения переходной окиси алюминия или соединения окиси алюминия является не ограниченным. Она может быть получена любыми обычными способами, такими как термообработка гидроокиси алюминия, разложение сульфата алюминия, разложение алюма, газофазное разложение хлористого алюминия, разложение аммонийалюминийкарбоната, Байеровским способом, гидролизом органического соединения алюминия, такого как изопропоксиалюминия, способом, использующим в качестве сырья жидкие отходы травления конденсаторов, и им подобным.

Способом настоящего изобретения возможно получить желаемую порошкообразную альфа-окись алюминия, из гидроокиси алюминия или переходной окиси алюминия, имеющей размер частицы 10 мкм или больше, которую получают экономичным промышленным способом, таким как Байеровский способ.

Для контроля размера частицы порошкообразной альфа-окиси алюминия в устойчивой области к исходному материалу окиси алюминия предпочтительно добавляют затравочный кристалл.

Затравочный кристалл предполагает кристалл, который выступает в качестве растущего участка для роста кристалла порошкообразной альфа-окиси алюминия. Любой затравочный кристалл может быть использован, поскольку частица альфа-окиси алюминия может расти вокруг него. Конкретные примеры такого затравочного кристалла представляют соединения, такие как оксиды, нитриды, оксинитриды, карбиды, карбонитриды, галоиды и бориды алюминия, титана, ванадия, хрома, железа, никеля и т.д. Среди них оксиды и нитриды являются предпочтительными. В частности, предпочтительно используют оксиды.

Эти соединения металлов могут быть использованы независимо или в виде смеси двух или более их них.

Количество затравочного кристалла, которое должно быть добавлено, составляет обычно от 10^-3 до 50 весовых частей, предпочтительно от 10^-3 до 30 весовых частей, более предпочтительно от 10^-3 до 10 весовых частей на 100 весовых частей исходного материала, количество которого сводят до окиси алюминия. Количество окиси алюминия, использованной здесь, предполагает чистое количество окиси алюминия после вычитания веса поглощенной воды или кристаллической воды, которая может содержаться в исходном материале переходной окиси алюминия или гидроокиси алюминия.

Первичный размер частицы полученной альфа-окиси алюминия может контролироваться с помощью количества затравочных кристаллов. С увеличением количества затравочных кристаллов размер частицы уменьшается.

Для добавления затравочного кристалла могут быть использованы различные способы, такие как перемешивание, перемешивание в шаровой мельнице, ультразонное диспергирование и им подобные. Вместо добавления затравочного кристалла, отшлифованные частицы из аппарата смешения могут быть использованы для контроля размера частицы порошкообразной альфа-окиси алюминия. Например, если используют шарики окиси алюминия в шаровой мельнице, отшлифованные частицы окиси алюминия смешивают в качестве затравочного кристалла с исходным материалом для контроля размера частицы порошкообразной альфа-окиси алюминия.

Для регулирования формы частицы порошкообразной альфа-окиси алюминия, предпочтительно добавляют агент, регулирующий форму к исходному материалу.

Агент, регулирующий форму, выступает в процессе роста кристалла альфа-окиси алюминия для регулирования отношения D/H (где D представляет максимальный размер частицы в направлении, параллельном гексагональной плоскости решетки, и H представляет размер частицы в направлении, перпендикулярном плоскости гексагональной решетки) и формы кристалла. Может быть использован любой материал, имеющий такую функцию.

Примеры агента, регулирующего форму, представляют отдельные металлы, такие как магний, кальций, стронций, иттрий, цирконий, ниобий, ванадий, молибден, медь, цинк, бор, кремний, лантан, церий, неодим и т.д., и соединения этих металлов, такие как оксиды, нитриды, оксинитриды, карбиды, карбонитриды, галоиды, бориды и т.д. Среди них оксиды являются предпочтительными.

Отдельные металлы и соединения металлов могут быть использованы независимо или в виде смеси двух или более из них.

Ванадий также выступает в качестве затравочного кристалла.

Обычно используют количество реагента, регулирующего форму от 10^-3 до 50 весовых частей, предпочтительно от 10^-3 до 30 весовых частей, более предпочтительно от 10^-3 до 10 весовых частей на 100 весовых частей исходного материала, количество которого сводят до окиси алюминия.

В качестве агента, регулирующего форму, который увеличивает отношение D/H, используют магний, кальций, кремний, медь, молибден, ниобий, цинк, цирконий, ванадий или стронций.

В качестве агента, регулирующего форму, который снижает отношение D/H, используют лантан, серий или неодим.

Если контролируют форму кристалла, в качестве агента, регулирующего форму для образования n граней, используют лантан, цезий, неодим или цирконий. Для образования частицы альфа-окиси алюминия, имеющей c и r граней, используют кальций. Для исчезновения а граней используют цирконий. Для образования гексагонального цилиндра, имеющего a и c грани, используют бор.

Для добавления агента, регулирующего форму, могут быть использованы различные способы, такие как перемешивание в шаровой мельнице, ультразонное диспергирование и им подобные. Напротив, отшлифованные частицы из материала аппарата смешения, такие как смешиваемая среда, могут быть использованы в качестве агента, регулирующего форму.

Для регулирования размера и формы частицы порошкообразной альфа-окиси алюминия добавляют в одно и то же время затравочный кристалл и агент, регулирующий форму. Тем самым, может быть получена порошкообразная альфа-окись алюминия, имеющая первичный размер частицы и форму частицы, пригодную для предполагаемого использования.

В этом случае их общее количество составляет обычно от 10^-3 до 50 весовых частей, предпочтительно от 10^-3 до 30 весовых частей и более предпочтительно от 10^-3 до 10 весовых частей на 100 весовых частей исходного материала, количество которого доводят до окиси алюминия.

В настоящем изобретении исходный материал порошкообразной окиси алюминия используют после гранулирования. Способ гранулирования является неограниченным. Например, порошок может быть гранулирован мокрым способом, таким как перемешиваемое гранулирование, гранулирование на валике, ожиженное гранулирование, гранулирование распрыскиванием и т.д., используя миксер Henschel, вертикальный гранулятор, распылительную сушилку, гранулятор чанового типа, валиковый пресс и т.д., с добавлением связующего, такого как вода или спирт, такой как метанол, изопропанол и т.д.

Если кажущийся объемный вес увеличивают до 0.15 г/см³ или больше, так как количество упакованных частиц выше, чем исходного порошка, имеющего кажущийся объемный вес около 0.1 г/см³, то достигают улучшения кальцинирующей эффективности и других эффектов, таких как подавление вспыливания порошка в процессе переработки, улучшение текучести и т.д.

В общем, известно, что если порошок гранулируют и его кажущийся объемный вес увеличивают, то улучшается производительность и перерабатываемость. Однако, если сырой порошкообразный материал гранулируют, гранулирование приводит к образованию агломерированных частиц, тем самым сильно снижая качество продукта.

Но согласно способу настоящего изобретения, в котором гранулирование частицы кальцинируют в атмосфере, содержащей газообразный галоидводород или газообразный галоид или смесь газообразного галоида и пара в концентрации, описанной ниже, и необязательно объединяют стадию измельчения и стадию удаления галоида, порошкообразную альфа-окись алюминия получают с улучшенной производительностью и перерабатываемостью без образования или с образованием небольшого количества агломерированных частиц.

Итак, будет объяснена стадия кальцинирования частиц исходного материала, полученного гранулированием.

Если в стадии сжигания используют галоидводород, концентрация галоидводорода составляет по крайней мере 0.1 объемного %, предпочтительно по крайней мере 0.5 объемного %, более предпочтительно по крайней мере 1 объемный % на весь объем атмосферного газа. Для разбавления галоидводорода может быть использован азот, водород, инертный газ, такой как аргон или воздух.

Давление атмосферного газа, содержащего галоидводород, является обычно атмосферным давлением, тогда как оно может быть свободно выбрано в промышленно используемой области. Кальцинированием исходного материала в таком атмосферном газе получают желаемую порошкообразную альфа-окись алюминия при относительно низкой температуре.

Температура кальцинирования обычно составляет от 500 до 1400^oC, предпочтительно от 600 до 1300^oC, более предпочтительно от 800 до 1200^oC.

Если используют газообразный галоид в стадии спекания, его используют в концентрации по крайней мере 0.1 объемного %, предпочтительно по крайней мере 0.5 объемного %, более предпочтительно по крайней мере 1 объемного % на весь объем атмосферного газа. Для разбавления газообразного галоида может быть использован азот, водород, инертный газ, такой как аргон или воздух.

Давление атмосферного газа, содержащего газообразный галоид, является обычно атмосферным давлением, тогда как оно может быть свободно выбрано в промышленно используемой области. Кальцинированием исходного материала в таком атмосферном газе, получают желаемую порошкообразную альфа-окись алюминия при относительно низкой температуре.

Температура кальцинирования составляет обычно от 950 до 1500^oC, предпочтительно от 1050 до 1400^oC, более предпочтительно от 1100 до 1300^oC.

Если используют смесь газообразного галоида и пара в стадии спекания, газообразный галоид используют в концентрации по крайней мере 0.1 объемного %, предпочтительно по крайней мере 0.5 объемного %, более предпочтительно по крайней мере 1 объемный %, и пар используют в концентрации по крайней мере 0.01 объемного %, предпочтительно по крайней мере 0.1 объемного %, более предпочтительно по крайней мере 0.5 объемного % на весь объем атмосферного газа. Для разбавления газообразного галоида может быть использован азот, водород, инертный газ, такой как аргон или воздух. Пар подают в кальцинирующую печь с газообразным азотом и его процентное содержание контролируют изменением давления насыщенного пара воды в зависимости от температуры.

Давление атмосферного газа, содержащего смесь газообразного галоида и пара, является обычно атмосферным давлением в то время, как оно может быть свободно выбрано в промышленно используемой области. Кальцинированием исходного материала в таком атмосферном газе получают желаемую порошкообразную альфа-окись алюминия.

Температура кальцинирования обычно составляет от 500 до 1400^oC, предпочтительно от 600 до 1300^oC, более предпочтительно от 800 до 1200^oC.

Если исходный материал кальцинируют в вышеуказанном атмосферном газе при соответствующей температуре кальцинирования, получают порошкообразную альфа-окись алюминия, которая является трудно агломерированной и имеет узкое распределение частиц при промышленно целесообразной скорости получения.

Кальцинирование осуществляют до тех пор, пока окись алюминия или соединение алюминия не вырастет до кристалла альфа-окиси алюминия. Время кальцинирования составляет предпочтительно по крайней мере одну минуту, более предпочтительно по крайней мере 10 минут.

Согласно способу настоящего изобретения порошкообразную альфа-окись алюминия получают за относительно короткое время по сравнению с обычными способами.

Источник атмосферного газа и способ подачи атмосферного газа являются некритическими, поскольку атмосферный газ может быть подан в реакционную систему, в которой присутствует исходный материал, такой как переходная окись алюминия. Например, в качестве источника газообразного галоидводорода или газообразного галоида обычно используют газ в цилиндре в то время, как возможно использование галидного соединения в твердом или жидком состоянии, который подают таким образом, что достигают желаемый атмосферный состав.

В качестве твердого или жидкого источника газообразного галоидводорода в качестве примера приводят раствор галоидводорода, такого как фтористоводородная кислота, хлористоводородная кислота и иодистоводородная кислота; галоидсодержащие соединения, такие как аммонийгалоид (например, фтористый аммоний, хлористый аммоний, бромистый аммоний и йодистый аммоний); галоидсодержащие полимеры; и т.д. Среди них хлористый аммоний является предпочтительным. Например, так как хлористый аммоний сублимируют при около 400^oC, его смешивают с исходным материалом или подают в печь вместе с исходным материалом и сублимируют с образованием среды, содержащей газообразный галоидводород. Если кальцинирование проводят периодическим способом, используя хлористый аммоний, хлористый аммоний полностью разлагается при температуре кальцинирования в настоящем изобретении с образованием среды, содержащей 33 объемных % газообразного хлористого водорода, 17 объемных % газообразного азота и 50 объемных % газообразного водорода согласно молярным отношениям. В таком случае, концентрация хлористого водорода может быть доведена с помощью выбора количества загружаемого хлористого аммония и объема печи.

В качестве твердого или жидкого источника газообразного галоида, в качестве примера приводят K₂N₂F₆KF, твердый иодид, жидкий бромид, жидкую бромную кислоту, галоидсодержащие полимеры и т.д. Они могут быть использованы аналогично хлористому аммонию.

Так как концентрация галоидводорода выше, то может быть получена порошкообразная альфа-окись алюминия высокой частоты при низкой температуре кальцинирования за более короткое время кальцинирования.

Газ может быть подан периодическим или непрерывным способом.

Тип кальцинирующего аппарата является неограниченным, и могут быть использованы любые обычные аппараты. Печь предпочтительно изготавливают из материала, который не корродирует под действием газообразного галоидводорода или газообразного галоида и включает механизм для доведения среды.

Так как используют кислый газ, такой как газообразный галоидводород или газообразный галоид, печь предпочтительно является герметичной. При промышленном получении могут быть использованы тунельная печь, обжиговая печь или механизированная печь.

Аппараты, использованные в способе настоящего изобретения, такие как тиглевые или лодочные, предпочтительно изготовлены из окиси алюминия, кварца, кислотостойкого кирпича, платины, карбида кремния, муллита или графита, так как реакция протекает в кислой атмосфере.

Для эффективного проведения кальцинирования исходного материала в промышленном производстве твердый или жидкий источник газообразного галоидводорода и/или источник газообразного галоида подают непосредственно в печь и исходный материал непрерывно кальцинируют в атмосфере, содержащей газообразный галоидводород и/или газообразный галоид.

В этом случае переходную окись алюминия и/или соединение окиси алюминия кальцинируют подачей твердого или жидкого источника газообразного галоида, твердого или жидкого источника газообразного галоидводорода или их смеси непосредственно в кальцинирующую систему с тем, чтобы образовывался атмосферный газ, содержащий по крайней мере 1 объемный %, предпочтительно по крайней мере 5 объемных %, более предпочтительно по крайней мере 10 объемных % газообразного галоидводорода, газообразного галоида или их смеси.

Источник газообразного галоида и пар могут быть поданы в одно и то же время.

Концентрация газообразного галоидводорода или газообразного галоида в атмосфере кальцинирующей печи, в которой кальцинируют исходный материал, поддерживают в вышеприведенной определенной области. В таком случае, источник газообразного галоидводорода или источник газообразного галоида подают в количестве, достаточном для поддержания такой концентрации. Не возникает недостатка при применении источника газообразного галоидводорода или источника газообразного галоида в избыточном количестве и не возникает необходимость в удалении неиспользованного источника газа из печи.

Предпочтительно твердый или жидкий источник газообразного галоидводорода или газообразного галоида подавать непосредственно в кальцинирующую печь. Источник газа может быть подан независимо или в виде смеси с исходным материалом окиси алюминия. Например, если используют непрерывно вращающуюся печь, в которую подают исходный материал с интервалом, таким как в механизированной печи туннельного типа, источник газа загружают в сосуд, в который загружают исходный материал окиси алюминия и затем помещают в печь. В этом случае подающее газ оборудование, которое необходимо если используют газовую бомбу, может не требоваться.

Для поддержания необходимой концентрации газообразного галоидводорода и/или газообразного галоида в высокотемпературной гомогенно нагревающейся зоне печи газообразный галоид-водород и/или газообразный галоид пропускают предпочтительно параллельно с направлением подачи превращаемой окиси алюминия и/или соединения окиси алюминия.

Для подачи газообразного галоидводорода и/или газообразного галоида параллельно с направлением подаваемого исходного материала газ направляют от вхождения исходного материала по направлению к гомогенно нагревающейся зоне с самой высокой температурой путем подачи газа с газообразным азотом, или газа, просачивающегося из щели порошкообразной альфа-окиси алюминия с помощью воздуходувки. Тем самым концентрация газообразного галоидводорода или галоида в печной атмосфере может быть легко поддержана в определенной области, в зоне, где кальцинируют исходный материал.

При сем, самая высокая температура гомогенно нагретой зоны обозначает зону, в которой превращаемая окись алюминия и/или соединение окиси алюминия взаимодействует с газообразным галоидводородом и/или газообразным галоидом и кальцинируется. Температура в этой зоне в печи должна сохраняться при самой высокой температуре, наиболее пригодной для реакции.

Температура кальцинирования обычно находится между 600 и 1400^oC, предпочтительно между 700 и 1300^oC, более предпочтительно между 800 и 1200^oC. Если сырой материал кальцинируют в этой температурной области, частицы альфа-окиси алюминия являются менее агломерированными, порошкообразная альфа-окись алюминия, имеющая узкое распределение частиц по размеру прямо после кальцинирования, может быть получена при промышленно приемлемой скорости производства.

Время кальцинирования является таким же, как описано выше.

В то время, как используют непрерывно кальцинирующую печь, в которой исходный материал непрерывно загружают и продукт непрерывно выгружают, такую как печь туннельного типа или обжиговая вращающаяся печь, предпочтительно использовать печь туннельного типа с электрическим нагреванием или непрямым нагреванием газа.

Так как исходный материал в настоящем изобретении кальцинируют в атмосфере, содержащей газообразный галоидводород, газообразный галоид или смесь газообразного галоида и пара, галоид может оставаться в кальцинированном продукте. В таком случае галоид предпочтительно удаляют из продукта.

Например, так как тонкодисперсная порошкообразная альфа-окись алюминия, имеющая размер частицы 1 мкм или меньше, имеет большую площадь поверхности, масса порошка может содержать 200 м.д. или больше галоида сразу после кальцинирования. Даже порошкообразная альфа-окись алюминия, имеющая размер частицы несколько мкм, может содержать десяток м.д. галоида.

Если, например, используют порошкообразную альфа-окись алюминия, содержащую несколько сотен м.д. или больше галоида в качестве исходного материала герметика, коррозионный газообразный галоид просачивается из герметизированного IC и разрушает алюминиевые прокладки. В таком случае, если используют порошкообразную альфа-окись алюминия в применениях, в которых ион галоида будет иметь неблагоприятный эффект как, например, в сыром материале единичного кристалла, герметика, высокочистого агломерированного вещества и т.д., галоид предпочтительно удаляют.

Для удаления галоида могут быть применены следующие способы.

а) Порошкообразную альфа-окись алюминия, содержащую галоид, нагревают в атмосфере воздуха или газообразного азота, который может дополнительно содержать по крайней мере 0.1 объемного %, предпочтительно по крайней мере 1 объемный %, более предпочтительно по крайней мере 10 объемных %, по крайней мере одного газа, выбранного из группы, состоящей из пара, кислорода, водорода, двуокиси углерода, спирта и аммиака, при температуре от 400 до 1400^oC, предпочтительно от 600 до 1200^oC, более предпочтительно от 800 до 1200^oC. Время обработки составляет по крайней мере одну минуту, предпочтительно по крайней мере 10 минут, более предпочтительно по крайней мере 1 час. Например, если остающуюся концентрацию галоида снижают до 10 м.д. или ниже для некоторых применений, порошкообразную альфа-окись алюминия нагревают предпочтительно в атмосфере, содержащей по крайней мере 1 весовой % приведенного выше дополнительного газа при температуре по крайней мере 800^oC в течение по крайней мере 30 минут.

b) порошкообразную альфа-окись алюминия, содержащую галоид, нагревают в инертной газовой атмосфере при температуре от 600 до 1400^oC, предпочтительно от 900 до 1200^oC. Время обработки составляет по крайней мере 1 минуту, предпочтительно по крайней мере 30 минут, более предпочтительно по крайней мере 1 час.

с) порошкообразную альфа-окись алюминия, содержащую галоид, нагревают при пониженном давлении 1 мм рт.ст или ниже, предпочтительно 0.1 мм рт.ст. или ниже при температуре от 400 до 1400^oC, предпочтительно от 700 до 1200^oC. Время обработки составляет по крайней мере 1 минуту, предпочтительно по крайней мере 10 минут, более предпочтительно по крайней мере 1 час.

d), е) и f) альфа-окись алюминия, содержащую галоид d), промывают водой, щелочным раствором (pH 9 - 13) или спиртом и затем сушат при температуре 70 - 300^oC, е) нагревают в воде, щелочном растворе (pH от 9 до 13) или спирте до точки кипения жидкости и сушат при температуре 70 - 300^oC, или f) обрабатывают в автоклаве, содержащем воду, щелочной раствор (pH 9 - 13) или спирт, при температуре от 70 до 200^oC и сушат при температуре от 70 до 300^oC.

Тип щелочного раствора не ограничен. Например, используют водный раствор аммиака или водный раствор гидроокиси натрия с доведением pH до вышеприведенной области.

Тип спирта не ограничен. Например, используют метанол или этанол.

В случае обработки в автоклаве, если обработку проводят при насыщенном давлении пара растворителя, галоид может быть эффективно удален. Для сокращения времени обработки предпочтительно используют автоклав, оборудованный механизмом, создающим давление.

Так как количество удаленного галоида очень мало в любом способе, может быть использована коммерчески доступная кальцинирующая печь или автоклав.

Если порошкообразная альфа-окись алюминия является очень тонкодисперсной, так как часть частиц является слегка агломерированной, предпочтительно для некоторых применений проводить размалывание порошка.

Порошкообразная альфа-окись алюминия может быть размолота до или после удаления галоида. В условиях промышленного производства процесс может быть спроектирован в обычном постадийном порядке.

В способе настоящего изобретения, в котором исходный порошкообразный материал гранулируют и затем кальцинируют, содержание галоида в некоторых случаях может быть достаточно низким. В таких случаях стадия удаления галоида является ненужной. В таком случае стадия размалывания может быть проведена после стадий гранулирования и спекания.

Способ размалывания не является решающим. Например, может быть использована струйная мельница, вибрационная мельница и им подобные. Среди них струйная мельница является предпочтительной.

Агломерация порошкообразной альфа-окиси алюминия, полученной способом настоящего изобретения, является слабой и может быть диспергирована с помощью перемалывания малой энергии. Например, если используют струйную мельницу, агломерированный порошок настоящего изобретения может быть подвергнут перемалыванию с помощью применения очень низкого давления, например 1 - 6 кг/см², при котором порошкообразная альфа-окись алюминия, полученная обычным способом, не может быть перемелена в достаточной степени.

Способом настоящего изобретения возможно получать порошкообразную альфа-окись алюминия, имеющую регулярный размер частиц и форму и узкое распределение частиц по размеру и содержащую небольшое количество агломерированных частиц при высокой эффективности кальцинирования.

Настоящее изобретение будет проиллюстрировано следующими примерами, которые не ограничивают объема настоящего изобретения ни в коей степени.

В примерах измерения провопили следующим образом.

1. Измерение среднечисленного размера частиц и распределения частиц по размеру (D₉₀/D₁₀) порошкообразной альфа-окиси алюминия (1) Среднечисленный размер частицы получают с помощью выбора 80 - 100 частиц из фотографии, полученной с помощью сканирующей электронной микроскопии альфа-окиси алюминия, полученной с помощью сканирующего электронного микроскопа Т-300 производства Nippon Electron Co. , Ltd., и анализом их изображения для расчета средней величины, эквивалентной диаметрам окружности частиц и распределению. Эквивалентный радиус окружности представляет диаметр окружности, имеющий ту же площадь, что и частица.

(2) Отношение D₉₀/D₁₀ измеряют с помощью устройства для определения размера (Malvern Instrument, Inc. ), которое использует способ рассеяния лазерного пучка в качестве принципа измерения. D₁₀ и D₉₀ представляют размеры частиц при 10% аккумуляции и 90% аккумуляции соответственно от самого малого размера частицы в аккумулированном распределении размера частицы.

2. Измерение формы частицы (D/H) порошкообразной альфа-окиси алюминия Здесь форму частицы представляют отношением D/H, где D представляет максимальный размер частицы, частицы альфа-окиси алюминия, имеющей гексагональную плотно упакованную решетку в направлении, параллельном плоскости гексагональной решетки, и H представляет размер частицы в направлении, перпендикулярном плоскости гексагональной решетки.

Отношение D/H получают с помощью выбора 5-10 частиц из фотографии, полученной с помощью сканирующей электронной микроскопии порошкообразной альфа-окиси алюминия, снятой с помощью сканирующего электронного микроскопа Т-300, измерением D и H, расчетом отношения D/H каждой частицы и усреднением отношений D/H для 5 - 10 частиц.

3. Измерение концентрации остающегося галоида Количество остающегося галоида 10 м.д. или больше измеряют с помощью рентгеновского флуоресцентного анализа, т. е. порошкообразную альфа-окись алюминия осаждают на индиевую проволоку и анализируют.

4. Кажущаяся плотность частиц Гранулированный исходный порошкообразный материал (10 г) загружают в измеренный 200 см³ цилиндр, измеряют объем и затем расчитывают кажущийся объемный вес.

ПРИМЕР 1 Переходный порошок альфа-окиси алюминия получают гидролизом органического соединения алюминия (АКР G-15) (торговая марка) изготовленного Sumitomo Chemical Co. Ltd.) (1 кг) гранулируют в вертикальном грануляторе (изготовленном Powrex Company) в присутствии воды (1 кг) и сушат при 120^oC в течение 1 часа до получения частиц.

Частицы (600 г) наполняют в графитовый тигель и кальцинируют в цилиндрической печи, имеющей кварцевый муфель. Температуру поднимают со скоростью нагревания 500^oC/час с пропусканием газообразного азота. Когда температура достигает 800^oC, бомбу с газообразным галоидводородом подают, используя газообразный азот в качестве разбавителя-газа. Концентрацию хлористого водорода в печной атмосфере контролируют регулированием скорости потока газообразного азота и газообразного хлористого водорода с помощью расходомеров. Общее количество потока атмосферного газа регулируют до линейной скорости 20 мм/мин. Общее давление атмосферного газа равно атмосферному давлению.

После достижения 1100^oC, температуры, которую поддерживают в течение 30 минут и затем спонтанно охлаждают с получением порошкообразной альфа-окиси алюминия. Условия получения и результаты показаны в таблице 1.

ПРИМЕР 2 Таким же образом, как описано в примере 1, за исключением того, что порошкообразную альфа-окись алюминия, полученную в примере 1, нагревают в атмосфере воздуха при 600^oC в течение 30 минут для удаления хлора, получают желаемую порошкообразную альфа-окись алюминия. Результаты показаны в таблице 1.

ПРИМЕР 3 В качестве исходного материала используют гидроокись алюминия, которую получают гидролизом алюминийорганического соединения. Ее гранулируют и кальцинируют при 800^oC с получением частиц. Затем частицы обрабатывают таким же образом, как в примере 1 с получением порошкообразной альфа-окиси алюминия, которую нагревают на воздухе при 600^oC в течение 30 минут для удаления хлора с получением желаемой порошкообразной альфа-окиси алюминия. Результаты показаны в таблице 1.

ПРИМЕР 4 Переходный порошок окиси алюминия (АКР-G-15) (600 г) и порошкообразную альфа-окись алюминия в виде затравочного кристалла (АКР-50 (торговая марка), произведенную Sumitomo Chemical Co. Ltd.) (34.8 г) смешивают и смесь гранулируют и кальцинируют таким же образом, как в примере 1, с получени