Способ получения тугоплавких бинарных соединений окислов

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОВРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(21) 2123802/29-33 (22) 09.04.75 (46) 23,01.88. Бюл. 1 Ф 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 11996, кл. С 04 В, 1972.Авторское свидетельство СССР В 449021, кл. С 04 В 35/24, 1972, ф: Ы Я 07 4145 А(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТУГОПЛАВКИХ БИНАРН 11 Х 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 щ и й с я 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,С."1 734145Изобретение относится к огнеупорной и керамической промьппленности иможет быть использовано для получения алюмината, хромата или цирконатащелочноземельного элемента, которыеприменяются при изготовлении высококачественных огнеупоров и специальныхкерамик.Известен способ получения алюмината щелочноземельного элемента путемвысокотемпературной термообработкисмеси гидроокиси алюминия и нитритащелочноземельного элемента,Недостатками такого способа явля" 15ются выделение в процессе высокотемпературной термообработки вредныхгазов, содержащих окислы азота, атакже недостаточно полный выход конечного продукта даже при такой высокой температуре термообработки как1300 С.Наиболее близкий к предложенномуспособ получения шпинели путем высокотемпературной термообработки смеси 25окиси или гидроокиси алюминия, хромаили циркония с окисью,. гидроокисьюили карбонатом щелочноземельного элемента в присутствии водного хлоридатого же щелочноземельного элементаФв качестве минерализатора.Однако при использовании этогоспособа при высокотемпературной термообработке смеси водный хлоридщелочноземельного элемента разлагается, и образующийся в результате 35этого вредный для здоровья хлористый водород выделяется в атмосферу.Кроме того, другой его недостатокзаключается в высоком расходе минерализатора, который нужен для образования эвтектики в системе окись,гидроокись или карбонат щелочноземель"ного элемента - хлорид этого элемента, необходимой для интенсификациисинтеза конечного продукта. 45Цель изобретения - устранениевыделения вредного для здоровья хлористого водорода в окружающую атмосферу и снижение расхода минерализатора, 50Поставленная цель достигается тем,что в способе получения тугоплавкогобинарного соединения окислов путемвысокотемпературной термообработкисмеси тугоплавких окислов (алюминия, 55хрома или 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 цирконияс окисью, гидроокисью или карбонатомщелочноземельного элемента нагреваютОдо 100-300 С и подвергают продувкегазом, содержащим хлористый водород,образующийся при получении конечногопродукта в процессе высокотемпературной термообработки указанной смеси вприсутствии водного хлорида щелочноземельного элемента.При продувке указанной смеси газом, содержащим хлористый водород,происходит взаимодействие последнегос окисью, гидроокисью или карбонатомщелочноземельного элемента, сопровождающееся образованием водного хлорида этого элемента в. качестве минерализатора. В результате предотвращается выделение хлористого водорода вокружающую атмосферу и значительносокращается расход минерализатора,который только один раз загружают ввысокотемпературную зону установки.В процессе продувки смеси газом,содержащим хлористый водород, этусмесь нагревают до 100-300 С такЭокак при температуре смеси ниже 100 Снаходящиеся в ней пары воды конденсируются, что приводит к нарушениюмакроструктуры этой смеси и затруднению прохождения газа сквозь смесь.оПри температуре смеси выше 300 С наоЭпример 350-400 С, взаимодействия хлористого водорода с окисью, гидроокисъю или карбонатом щелочноземельногоэлемента не происходит, и водныйхлорид щелочноземельного элементане. 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 дляподачи газа в высокотемпературнуюзону 1 установки, расположенную внутри кольцевого нагревательного элемента 4 в трубе 1, и через эту эону -в низкотемпературную зону 11, расположенную над высокотемпературной зоной 1,Верхиий конец трубы 1 закрыт пробкой 5, сквозь которую пропущенаУ-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 е р 1, В высокотемпературную зону установки загружают 1 кг смеси, содержащей, мас.7: М 80 13,7; А 1 Оз 50,6; кристаллогидрат хлорида магния формулы М 8 С 1 6 НО 35,7 После этого в низкотемпературную зону 11 установки загружают 0,710 кг смеси, содержащей, мас.Х: М 80 28,0; А 3.0 72,0. Затем включают кольцевой нагревательный элемент 4 и нагревают смесь в высокотемпературной зоне 1 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 11, нагревают до средней температуры 200 С за счет передачи тепла из высокотемпературной зоны 1 и поступления горячего газа из этой зоны.В высокотемпературной зоне 1 химическое взаимодействие компонентов смеси происходит по следующей суммар 30 ной реакции:АХО+0,7 М 80+О,ЗМ 8 СЗ. 6 Н 0 - ф- М 8 АЗ. О +0,6 НС 11+1,5 Н О 1Поток воздуха, подаваемый через 35 трубку 3 и проходящий через высоко- температурную зону 1, переносит выделяющиеся в этой зоне газообразные продукты реакции, в том числе хлористый водород, в смесь., находящуюся в 40 низкотемпературной зоне 11, где хлоористый водород при 200 С вступает в реакцию с окисью магния;О,ЗМ 80+0,6 НС 1 -О,ЗМДС 1 Н О.45После выдержки в течение 1 ч открывают 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 низко" температурной зоне 11, поступает в)5 зону 1, причем при высокотемпературной термообработке образовавшийся в результате взаимодействия хлористого водорода с окисью магния водный хлорид магния выполняет функцию минерализатора. Полнота образования алюми"ната магния составляет 81,0 Х.Установлено, что в газе, поступающем в поглотитель через трубку б,практически отсутствует хлористыйводород.П р и м е р 2. В выоокотемпературную зону 1 загружают 1 кг смеси,содержащей порошок обогащенного магнезита, кристаллогидрат хлористогомагния и гидрат окиси хрома при следующем соотношении компонентов,мас.7.: МЯСО (в расчете на МяО) 11,3;М 8 С 1 6 Н 0 28,2; Сг(ОН) (в расчетена Сг, 0) 60,5,После этого в низкотемпературнуюзону 11 загружают 0,72 кг смеси, содержащей,мас.7: МЯСО (в расчете наМяО) 20,4; Сг(ОН) (в расчете наСг О. ) 79,6.Затем процесс проводят по способу, описанному в примере 1,Химическое взаимодействие компонентов смеси в высокотемпературнойзоне 1 установки происходит по следующей суммарной реакции:2 Сг(ОН), +0,7 МяСО, +О,ЗМ 8 С 1 6 Н О-ф - фМ 8 Сг 0+0,7 СО+1,5 Н 01.Выделяющиеся в высокотемпературной зоне 1 установки газообразные . продукты реакции переносятся потоком воздуха в ниэкотемпературную зону 11, где хлористый водород вступает во взаимодействие с магнезитом при реакцииО,ЗМдСО +0,6 НС 1 -О,ЗМдС 1 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 11 загружают соответствующее количество смеси обогащенного магнезита и гидрата окиси хрома.Полнота образования хромата магния составляет 92,0 Х.Анализ отходящих газов показывает отсутствие в них хлористого водорода.П р й м е р 3. В высокотемпературную зону 1 загружают 1,5 кг смеси, содержащей, мас.3: ЕгО 50,7; СаО 16,5; СаС 1 6 НО 32,8,Затем в низкотемпературную зону11 этой установки загружают 1,15 кг-фСаЕгОз+0,6 НС 11+1,5 Н ОФ СаСО+2 НС 1- СаС 1 Н О+СО 1. 20 После выдержки в течение 1 ч через нижний конец трубы 1 выгружаютполученный цирконат кальция, а черезверхний конец этой трубы загружаютсоответствующее количество смеси карбоната кальция и гидроокиси циркония.Полнота образования цирконатакальция составляет 97,0%.Установлено, что в газе, поступающем в поглотитель, практически отсутствует хлористый водород.Применение предложенного способапозволяет получать алюминат, хроматили цирконат щелочноземельного элемента в шахтных печах, в печах с кипящим слоем, а также во вращающихсяопечах при температурах около 1000 С.Это обеспечивает непрерывность про"цесса изготовления конечного продукта и высокую производительность применяемого оборудования, а также низкую себестоимость продукта при еговысоком качестве. Кроме того, в качестве исходных компонентов могутбыть использованы полупродукты в технологии получения глинозема, двуокиси циркония и других материалов, имеющие низкую себестоимость. Редактор Н,Сильнягина Техред Л.Олийнык Корректор М,Шароши Тираж 446 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Заказ 737 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 смеси, содержащей, мас.%: ЕгО 67,0;СаО 33,0,После этого процесс проводят со 1гласно способу, описанному в примере 1,В высокотемпературной зоне 1 установки химическое взаимодействиекомпонентов происходит по следующейсуммарной реакции: Выделяющиеся в высокотемпературной зоне 1 газообразные продукты реакции переносятся потоком воздуха внизкотемпературную зону 11, где хлористый водород вступает во взаимо. действие с окисью кальцияО,ЗСаО+0,6 НСХ - + О,ЗСаСХ Н ОПосле выдержки в течение 1 ч через нижний конец трубы 1 выгружаютполученный цирконат кальция и черезверхний конец этой трубы вновь загружают соответствующее количество смеси двуокиси циркония и окиси кальция.Полнота образования цирконатакальция составляет 92,0 Х.Установлено, что в газе, поступающем в поглотитель, хлористый водород практически отсутствует,П р и м е р 4, В высокотемпературную зону 1 загружают 1,5 кг смеси, содержащей карбонат кальция,кристаллогидрат хлористого кальцияи гидроокись циркония при следующемсоотношении компонентов, мас.ХСаСО (в расчете на СаО) 16,5;СаСХ 6 Н О 32,8 Ег(ОН) (в расчетена ЕгО) 50,7.Затем в низкотемпературную зону11 установки загружают 1,15 кг смеси содержащей, мас.Х: СаСО(в расчете на СаО) 33,0; Ег(ОН) (в расчете на ЕгО ) 67,0,После этого процесс проводят поспособу, описанному в примере 1,В высокотемпературной зоне 1 установки химическое взаимодействие компонентов смеси происходит по следующей суммарной реакции: Ег(ОН) +0,7 СаСО+О,ЗСаСХ 6 Н О-ф -СаЕгО+0,7 СО, 1+0,6 НС 11+1,5 Н Оф.Поток воздуха, подаваемый через трубку 3, проходит через высокотемпе" ратурную зону 1 и переносит выделяющиеся в этой зоне газообразные продукты реакции, в том числе хлористый водород, в смесь, находящуюся в низкотемпературной зоне 11 установки.При этом хлористый водород вступает во взаимодействие с карбонатом