Способ получения алюмината магния

19) КЯ п 1) 51) 5 С 01 Р 7 16 ЗОБ РЕТЕ ТЕНТУ динения бора 0 омитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(76) Галимов Геннадий Гильфанович(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНАТА МАГНИЯ(57) Использование: в производстве алюминатамагния, пригодного к использованию в производстве керамических изделий и газотермических покрытиях Сущность изобретения: готовят смесь изгидрооксида алюминия и гидроксокарбоната магния, затем вводят сульфат магния 0;1-6 мас%, сое 1-6 мас% (в расчете на 8 0 ).г эподвергают термообработке со 00 С/ч до заданной температуры полного превращения исходных ный продукт. Полученный таким ат магния представляет собой ерна с гексагональными выступа- благодаря которым находит эфенение в керамическом произого алюминат магния пригоден к отермических покрытиях 1 табл. Полученную смесь скоростью 25 - 1 с выдержкой до веществ в конеч образом алюмин кристаллические з ми (отростками), фективное прим водстве. Кроме т применению в газИзобретение 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 5 10 15 20 формой зерен (т,е. низким качеством поодукта),Наиболее близким к предполагаемомупо технической сущности и достигаемомуирезультату является способ получения алюмината магния, основанный на смешениисвежеосажденного гидроксида алюминия спродолжительностью старения 0,05 - 5 сут сгидроксокарбонатом магния с размерамичастиц 0,1 - 3 мкм и термообработке полученной смеси, Недостатком известногоспособа является низкая эффективность вприменении его в керамическом производстве из-за низкой термостойкости полученныхизделий, 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 40перед 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,Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный способ получения алюмината магнияотличается тем, что перед термообработкойв смесь вводят 0,1-6,0 мас,; сульфата магния и 0,01-6,0 мас, фсоединения бора (врасчете на оксид бора) и нагрев осуществляют со скоростью 25-100 С/ч, Таким образом заявляемое техническое решениесоответствует критерию "новизна". Анализ 55известных технических решений (аналогов)позволяет сделать вывод об отсутствии вних признаков, совпадающих с признакамизаявляемого способа получения алюминатамагния, 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 в 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 появленияомолекул воды (М 9304 + Н 20 -+ М 90 + Нг 504), 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 (25- 100 С/ч), т.е. скорости разложения исходных соединений позволило достичь поставленной цели,Результаты лабораторных исследований показали, что оптимальной скоростьюнагрева исходной смеси является 25- 100 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,П р и м е р 1. Смешивают 62 кг гидроксокарбоната магния с 110 кг порошка гидроксида алюминия, Полученную смесь пропитывают растворами сульфата магния и борной кислоты до содержания М 9 ЯО 0,1 мас.и В 20 з 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.П р и м е р 2. Смешивают 62 кг гидро ксокарбоната магния с 110 кг порошка гидроксида алюминия, Полученную смесь пропитывают растворами сульфата магния и борной кислоты до содержания М 9 ЯОд 3,0 мас.и ВОд 3,0 мас. 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 при менению в керамическом производстве.П р и м е р 3, Смешивают 62 кг гидроксокарбоната магния с 110 кг порошка гидроксида алюминия, Полученную смесь пропитывают растворами сульфата магния 20 и буры до содержания М 9 ЯО 6 мас, ф, ВгОз0,01 мас, ф 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 примероввидно, 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 СССР40 М 1271826, кл. С 01 Р 7/16, 1981.Авторское свидетельство СССРВ 1539168, кл. С 01 Р 7/16, 1990,Форма зерен алюмината магнияКоличество 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.% сульфата маг- ния и 0,1 - 0,6 мас,% соединения бора в расчете на оксид бора и термообработку осуществляют со скоростью 25- 100 С/ч. Составитель Г.ГалимовРедактор А.Мельникова Техред М,Моргентал Корректор М,Куль Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 3375 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретен ия . СПОСОБ ПОЛУЧ Е Н ИЯ АЛ ЮМИ НАТА МАГНИЯ, включающий приготовление сме-) си гидроксида алюминия с гидроксокарбонатом магния и термообработку смеси,отличающийся тем, что; с целью повыше Неправильная(осколочная)Кристаллические с гексагональными выступами Термостойкость; количествопрокаливания в агрессивной среде (йарО,З,МазР 04,Ма 25)тиглей из алюмината магния при1300 С