Способ получения тугоплавких бинарных соединений окислов

Способ получения тугоплавких бинарных соединений окислов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТУГОПЛАВКИХ БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ОКИСЛОВ путем высокотемпературной термообработки смеси тугоплавкого окисного соединения с окисным соединением щелочноземельного элемента в присутствии минерализатора - хлорида того же щелочноземельного элемента, о тличающий с я тем, что, с целью исключения вьщеления хлористого водорода в окружающую атмосферу и уменьшения расхода минерализатора, перед высокотемпературной термообработкой исходную смесь нагревают до температуры 100-300 С и продувают i- (Л газом, содержащим хлористый водород, образующимся при высокотемпературной термообработке указанной смеси в присутствии минерализатора. | со 4 СП

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ HSQBPETEHHA И ОТНРЫТИЙ (21) 2123802/29-33 (22) 09.04.75 (46) 23 ° 01.88. Бюл. 1Ф 3 (71) Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (72) Ю.М.Галкин, Д.С.Рутман, Г.С.Матвейчук, Ю.С.Торопов, Ю.М.Полежаев и Г.А,Таксис (53) 621.315.612.-8(088.8) (56) Авторское свидетельство НРБ

У )1996, кл. С 04 В, 1972.

Авторское свидетельство СССР

В 449021, кл. С 04 В 35/24, 1972. ф

„„SU„„7 4)45 А (51) 4 С 01 F 1/00 (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТУГОПЛАВКИХ BHHAPHIIX СОЕДИНЕНИЙ ОКИСЛОВ путем высокотемпературной термообработки смеси тугоплавкого окисного соединения с окисным соединением щелочноземельного элемента в присутствии минерализатора — хлорида того же щелочноземельного элемента, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью исключения выделения хлористого водорода в окружающую атмосферу и уменьшения расхода мннерализатора, перед высокотемпературной термообработкой исходную смесь нагревают до температуры 100-300 С и продувают газом, содержащим хлористый водород, образующимся при высокотемпературной термообработке указанной смеси в присутствии минерализатора.

1 734145

Изобретение относится к огнеупорной и керамической промьппленности и может быть использовано для получения алюмината, хромата или цирконата щелочноземельного элемента, которые применяются при изготовлении высококачественных огнеупоров и специальных керамик.

Известен способ получения алюмината щелочноземельного элемента путем высокотемпературной термообработки смеси гидроокиси алюминия и нитрита щелочноземельного элемента.

Недостатками такого способа явля" 15 ются выделение в процессе высокотемпературной термообработки вредных газов, содержащих окислы азота, а также недостаточно полный выход конечного продукта даже при такой вы- 20 сокой температуре термообработки как

1300 С.

Наиболее близкий к предложенному способ получения шпинели путем высокотемпературной термообработки смеси 25 окиси или гидроокиси алюминия, хрома или циркония с окисью,- гидроокисью или карбонатом щелочноземельного элемента в присутствии водного хлорида того же щелочноземельного элемента

Ф в качестве минерализатора.

Однако при использовании этого способа при высокотемпературной термообработке смеси водный хлорид щелочноземельного элемента разлагается, и образующийся в результате 35 этого вредный для здоровья хлористый водород выделяется в атмосферу.

Кроме того, другой его недостаток заключается в высоком расходе минерализатора, который нужен для обра- 40 зования эвтектики в системе окись, гидроокись или карбонат щелочноземельного элемента - хлорид этого элемента, необходимой для интенсификации синтеза конечного продукта. 45

Цель изобретения — устранение выделения вредного для здоровья хлористого водорода в окружающую атмосферу и снижение расхода минерализатора. 50

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения тугоплавкого бинарного соединения окислов путем высокотемпературной термообработки смеси тугоплавких окислов (алюминия, 55 хрома нли циркония) с окисью, гидроокисью или карбонатом щелочноземельного элемента в присутствии водного хлорида того же щелочноземельного элемента в качестве минерализа- тора, перед высокотемпературной термообработкой смесь окиси или гидроокиси алюминия, хрома или циркония с окисью, гидроокисью или карбонатом щелочноземельного элемента нагревают

О до 100-300 С и подвергают продувке газом, содержащим хлористый водород, образующийся при получении конечного продукта в процессе высокотемпературной термообработки указанной смеси в присутствии водного хлорида щелочноземельного элемента.

При продувке указанной смеси газом, содержащим хлористый водород, происходит взаимодействие последнего с окисью, гидроокисью или карбонатом щелочноземельного элемента, сопровождающееся образованием водного хлорида этого элемента в. качестве минерализатора. В результате предотвращается выделение хлористого водорода в окружающую атмосферу и значительно сокращается расход минерализатора, который только один раз загружают в высокотемпературную зону установки.

В процессе продувки смеси газом, содержащим хлористый водород, эту смесь нагревают до 100-300 С, так как при температуре смеси ниже 100 С находящиеся в ней пары воды конденсируются, что приводит к нарушению макроструктуры этой смеси и затруднению прохождения газа сквозь смесь. о

При температуре смеси выше 300 С нао

Э пример 350-400 С, взаимодействия хлористого водорода с окисью, гидроокисъю или карбонатом щелочноземельного элемента не происходит, и водный хлорид щелочноземельного элемента не. образуется.

На чертеже схематически представлена установка для осуществления способа.

Схема установки содержит вертикально установленную кварцевую трубу 1, закрытую с нижнего конца пробкой 2. Через отверстие в этой пробке пропущена стеклянная трубка 3 для подачи газа в высокотемпературную зону I установки, расположенную внутри кольцевого нагревательного элемента 4 в трубе 1, и через эту эонув низкотемпературную зону II расположенную над высокотемпературной зоной I.

Верхний конец трубы 1 закрыт пробкой 5, сквозь которую пропущена

734145

У-образная стеклянная трубка 6, конец которой опущен в стеклянный сосуд 7, содержащий титрованный раствор углекислого натрия в качестве поглотителя хлористого водорода в отходящих газах.

П р и м e p 1. В высокотемпературную зону установки загружают 1 кг смеси, содержащей, мас.Я: MgQ 13,7;

Al Оз 50,6; кристаллогидрат хлорида магния формулы М8С1 6Н О 35,7..После этого в низкотемпературную зону

II установки загружают 0,710 кг смеси, содержащей, мас.Ж: Mg0 28,0;

А120 72,0. Затем включают кольцевой нагревательный элемент 4 и нагревают смесь в высокотемпературной зоне I до 1100 С. Одновременно с включением нагревательного элемента 4 смесь начинают продувать воздухом, поступающим через трубку 3 со скоростью

0 15 л/с. При этом смесь, расположенную в низкотемпературной зоне II нагревают до средней температуры

200 С за счет передачи тепла из высокотемпературной зоны I и поступления горячего газа из этой зоны.

В высокотемпературной зоне I химическое взаимодействие компонентов смеси происходит по следующей суммар30 ной реакции:

AlzOs+0,7М80+О, ЗМ8С12 6Н 0 MgA1z0,+0,6HC13+1,5HzO b

Поток воздуха, подаваемый через 35 трубку 3 и проходящий через высокотемпературную зону I переносит выделяющиеся в этой зоне газообразные продукты реакции, в том числе хлористый водород, в смесь, находящуюся в 40 низкотемпературной зоне II, где хлоо ристый водород при 200 С вступает в реакцию с окисью магния;

О,ЗМ80+0,6НС1 — О,ЗМДС1 Н О.

После выдержки в течение 1 ч от» крывают трубу 1 и выгружают полученный алюминат магния, затем пробку

2 снова закрывают.

Через верхний конец кварцевой трубы 1 вновь загружают соответствующее количество смеси окиси магния и окиси алюминия.

Смесь, находившаяся ранее в низкотемпературной зоне II, поступает в

)5 зону I, причем при высокотемпературной термообработке образовавшийся в результате взаимодействия хлористого водорода с окисью магния водный хлорид магния выполняет функцию минерализатора. Полнота образования алюмината магния составляет 81,0Х.

Установлено, что в rase, поступающем в поглотитель через трубку 6, практически отсутствует хлористый водород.

Пример 2. В выоокотемпературную зону I загружают 1 кг смеси, содержащей порошок обогащенного магнезита, кристаллогидрат хлористого магния и гидрат окиси хрома при следующем соотношении компонентов, мас.7.: MgCO (в расчете íà MgO) 11,3;

М8С1 6Н О 28,2; Сг(ОН) (в расчете на Cr О ) 60,5.

После этого в низкотемпературную зону II загружают 0,72 кг смеси, содержащей,мас.X: МЯСО, (в расчете на

MgO) 20,4; Cr(OH)> (в расчете на

Cr Оз) 79,6.

Затем процесс проводят по способу, описанному в примере 1.

Химическое взаимодействие компонентов смеси в высокотемпературной зоне I установки происходит по следующей суммарной реакции:

2Сг(ОН), +0,7МяСО. +О,ÇMgC1- 6Н О вЂ” М8Сг 0 +0,7СО +1,5Н Of .

Выделяющиеся в высокотемпературной зоне I установки газообразные . продукты реакции переносятся потоком воздуха в ниэкотемпературную зону

II где хлористый водород вступает во взаимодействие с магнезитом при реакции

О,ЗМдСО +0,6НС1 — О,ЗМяС1 Н О+

+О,ЗСО Ф .

После выдержки в течение 1 ч через нижний конец трубы 1 выгружают полученный хромат магния и через верхний конец этой трубы в ниэкетемпературную зону ТТ загружают соответствующее количество смеси обогащенного магнезита и гидрата окиси хрома.

Полнота образования хромата магния составляет 92,0Х.

Анализ отходящих газов показывает отсутствие в них хлористого водорода.

Пример 3. В высокотемпературную зону I загружают 1,5 кг сме.Сие содержащей мас Е: ЕГ02 50,79э

СаО 16,5; СаС1 6Н20 32,8.

Затем в низкотемпературную зону

II этой установки загружают 1,15 кг

734145

ZrO<+0,7Са0+0,3CaClz 6Н О- CaZrO<+0,6НС1 1+1,5Hz01

СаСО +2HC1 СаС1 Н 0+COz /.

После выдержки в течение 1 ч через нижний конец трубы 1 выгружают полученный цирконат кальция, а через верхний конец этой трубы загружают соответствующее количество смеси карбоната кальция и гидроокиси циркония.

Полнота образования цирконата кальция составляет 97,0 .

Установлено, что в газе, поступающем в поглотитель, практически отсутствует хлористый водород.

Применение предложенного способа позволяет получать алюминат, хромат или цирконат щелочноземельного элемента в шахтных печах, в печах с кипящим слоем, а также во вращающихся о печах при температурах около 1000 С.

Это обеспечивает непрерывность про" цесса изготовления конечного продук40 та и высокую производительность при.— меняемого оборудования, а также низкую себестоимость продукта при его высоком качестве. Кроме того, в качестве исходных компонентов могут быть использованы полупродукты в технологии получения глинозема, двуокиси циркония и других материалов, имеющие низкую себестоимость.

Редактор Н. Сильнягина Техред JI. Олийнык

Корректор M.Øàðîøè

Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 737

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 смеси, содержащей, мас. : ZrO 67,0;

СаО 33,0.

После этого процесс проводят со1 гласно способу, описанному в примере 1, В высокотемпературной зоне I установки химическое взаимодействие компонентов происходит по следующей суммарной реакции:

Выделяющиеся в высокотемпературной зоне I газообразные продукты реакции переносятся потоком воздуха в низкотемпературную зону ХХ, где хлористый водород вступает во взаимо. действие с окисью кальция

О,ЗСаО+0,6НС1. — + О,ЗСаС1 H O

После выдержки в течение 1 ч через нижний конец трубы 1 выгружают полученный цирконат кальция и через верхний конец этой трубы вновь загружают соответствующее количество смеси двуокиси циркония и окиси кальция.

Полнота образования цирконата кальция составляет 92,0 .

Установлено, что в газе, поступающем в поглотитель, хлористый водород практически отсутствует, Пример 4, В высокотемпературную зону 1 загружают 1,5 кг смеси, содержащей карбонат кальция, кристаллогидрат хлористого кальция и гидроокись циркония при следующем соотношении компонентов, мас. :

СаСО (в расчете íà CaO) 16,5;

СаС1 6Н 0 32,8; Zr(OH) (в расчете на ЕгО) 50 7.

Затем в низкотемпературную зону

II установки загружают 1,15 кг смеси, содержащей, мас. : СаСО (в расчете на СаО) 33,0; Zr(OH) (в расчете на ЕгО ) 67,0, После этого процесс проводят по способу, описанному в примере 1, В высокотемпературной зоне I установки химическое взаимодействие компонентов смеси происходит по следующей суммаРной Реакции .

Zr (ОН) +О, 7СаСО +О,ЗСаС1 . 6Н О-

- .CaZrO +0,7СО. 7" +0,6НС1/+1,5Н 01.

Поток воздуха, подаваемый через трубку 3, проходит через высокотемпературную зону I и переносит выделяющиеся в этой зоне газообразные продукты реакции, в том числе хлористый водород, в смесь, находящуюся в низкотемпературной зоне II установки.

При этом хлористый водород вступает во взаимодействие с карбонатом ! кальция по реакции