Verfahren zur Herstellung von hochreinen Aluminiumalkoholaten

SUBSTANZ: Das Verfahren beinhaltet die Vorbehandlung von Aluminiumpreßlingen, gefolgt von deren Auflösung in niederen Alkoholen und die Reinigung der erhaltenen Aluminiumalkoholate. Die Vorbehandlung erfolgt durch Wärmebehandlung bis zur Bildung stabiler Emissionen in der Metallmatrix, die mit der primären festen Lösung inkohärent sind.

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Organoaluminiumverbindungen und die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung hochreiner Aluminiumalkoxide, die insbesondere als Vorläufer bei der Synthese von Funktionskeramiken weit verbreitet sind.

Verfahren zur Herstellung eines hochreinen Aluminiumalkoholats, das in dem Artikel angegeben ist: Technologie ALKOHOLATE hohe Reinheit für die Herstellung von Nanopulvern und dünnen Schichten. Greenberg, E. E., S. V. Ivanov, Black N. G. und Physische Mesomechanik. 7. Spezielle Edition. Teil 2, 2004, 69-72. Das Verfahren besteht in der Gewinnung von Aluminiumalkoholat und dessen Reinigung durch Vakuumdestillation und Rektifikation.

Das Verfahren ist in einer Reihe von Aktionen implementiert, nämlich:

– Auflösung des Aluminiumkompakts in Isopropylalkohol;

– Vakuumdestillationsreinigung von Aluminiumisopropylat unter Druck (0,1 bis 3) mm Hg.St. und Temperatur (132-136)°C;

– Rektifikation von Aluminiumisopropylat in gleicher Weise.

Der Gehalt an Verunreinigungen im Endprodukt beträgt nicht mehr als 10 ppm (0,001% der Masse.).

Die Nachteile dieser Methode sind:

– Bildung auf der Oberfläche des kompakten von Aluminium, wenn es gelöst ist dichte räumliche Gitterpunkt der Entlastung unlösliche intermetallische Verbindungen von Silizium und elementarem Silizium, die Verhinderung des Prozess der weiteren Auflösung von Aluminium, das führt zu einer Verringerung der Auflösungsrate, und damit die Leistung des Prozesses in das Endprodukt – Isopropylat Aluminium;

– Verunreinigung des Endprodukts Silizium, wie sie durch das Auflösen des Siliziumalkoxids im Rahmen der Vakuumdestillation entsteht, ist eine stabile Verbindung mit einem kleinen Trennfaktor im System „Flüssigkeit – Dampf“ gemeinsame binäre Lösungen. Darüber hinaus, in den Prozess der Auflösung von Aluminium-Alkohol elementaren Silizium-Treffer Isopropylat Aluminium in Form eines feinen Aerosols, das praktisch nicht entfernt wird durch Vakuumdestillation und Rektifikation.

Verfahren zur Herstellung eines hochreinen Aluminiumalkoholats (Patent RF 2278850, SS 31/32, Publ. 27.06.2006). Das Verfahren wird durch Deletion von Aluminiumalkoxiden durch die Säule bei einer bestimmten Temperatur für mehrere Stunden durchgeführt, gefüllte Extrudate γ – Al2O3 mit einem Porenvolumen von 0,4 bis 0,8 cm3/G. Die Extrudate γ – Al2O3get eine Vorschau auf die Hydrolyse von Aluminiumalkoxiden, erhalten durch Formen von Aluminiumhydroxid in Extrudaten mit einem Durchmesser von 1.6 bis 3 mm und eine Länge (3-4) mm mit anschließender Kalzinierung bei einer Temperatur (400-500)°C. Die Extrudate γ – Al2O3 haben eine gute Adsorptionsfähigkeit, die es ermöglicht, das Aerosol Silizium, das in den gereinigten Aluminium-Alkoholaten vorhanden ist, teilweise zu erfassen, die zuvor einer Destillation oder anderen Reinigung unterzogen wurden, um einen technologisch akzeptablen Reinheitsgrad zu erreichen. Dieses Verfahren ermöglicht es Ihnen, eine Technologie zur Reinigung von Aluminiumalkoxiden mit einer Kohlenwasserstoffkettenlänge von C3 bis p6 und darüber hinaus Verunreinigungen vom spezifischen bis zum individuellen Element auf einen durchschnittlichen Wert (10-3-10-4)% Gew.-% zu schaffen. (10 ppm – 1 ppm).

Die Nachteile dieser Methode sind:

– schlechte Qualität von Aluminiumisopropylat, da Verbindungen, wie z.B. Silizium im gereinigten Produkt, aufgrund der guten Löslichkeit von Siliziumalkoxiden in den Aluminiumalkoxiden nur bei 40 bis 80 ppm liegen;

– Komplikation des Hardware-Umreifungsprozesses bei gleichzeitiger Verlängerung des technologischen Zyklus der Produktion von gereinigtem Aluminiumisopropylat.

Verfahren zur Herstellung von Aluminiumisopropylat hoher Reinheit, wie im Artikel beschrieben: „Eine neuartige Methode zur Entfernung von Spurenverunreinigungen Silizium aus Aluminium tri – Isopropoxid“ Mingyan Wang, Gulling Ning, Jie Liu, Yuan Lin, Liu Yuguo // The National natural science foundation, No. 20376009. Das Verfahren besteht in der Zugabe von Lanthanid 1% der Masse, bezogen auf das in Isopropylat-Aluminium enthaltene Aluminium, gefolgt von einem Sieden bei einer Temperatur (80 bis 90)°C für (7-8) Stunden.

Das Verfahren ist wie folgt: In wasserfreiem Isopropylalkohol wird metallisches Aluminium gelöst, dann wird die Reaktion in siedendem Isopropylalkohol bei Atmosphärendruck durchgeführt. Es dreht Isopropylat-Aluminium mit Verunreinigungen von organischen Siliziumverbindungen (als Autoren des Artikels). In den Prozess der Auflösung von Aluminium ist zu einem Metall-Lanthanid ~1% der Masse hinzugefügt. im Vergleich zu Aluminium. Nach Zugabe der auf Lanthanid abgestimmten metall-lanthanidischen organischen Siliziumverbindungen neue Siliziumverbindungen mit einem hohen Siedepunkt. Während das synthetisierte Isopropylat-Aluminium einer Vakuumdestillation unterzogen wird, verbleiben die Verbindungen von Siliziumlanthanid im Destillationsrückstand. Nach der Destillation betrug die Menge der Verunreinigungen in Silizium im Isopropylat-Aluminium 2,6 ppm (0,00026 Gew.-%).

Die Nachteile dieser Methode sind:

– Erhöhung der Zeit, die der Prozess der Synthese von Aluminiumisopropylat aufgrund der erforderlichen 8-stündigen Sieden von Aluminiumisopropylat mit dem Lanthanid, mit einem erheblichen Einfluss auf die Leistung des Prozesses;

– die Komplexität des Prozesses, da es notwendig ist, die Konzentration von Lanthanid, das Isopropylaluminium zugesetzt wird, eindeutig zu verfolgen. Wenn die Anzahl der Lanthanide nicht ausreicht, kann unkoordiniertes organisches Silizium nicht aus Aluminiumisopropylat entfernt werden. Auf der anderen Seite, wenn überschüssige Mengen an Lanthanid Castorena können einen instabilen Komplex mit dem Lanthanid, die in Isopropylat von Aluminium durch Vakuumdestillation abgebaut wird.

Als Prototyp wurde das im Patent der Russischen Föderation Nr. 2395514, SS 31/32 vom 27.07.2010 beschriebene Verfahren zur Herstellung hochreiner Aluminiumalkoxide veröffentlicht. Das Verfahren besteht in der Wechselwirkung von aliphatischem Alkohol mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, aktiviertem Aluminiumoxid, dessen Reinheit nicht schlechter als 99,97% ist, mit der anschließenden Reinigung des resultierenden Produkts. Das Verfahren ist wie folgt: in einem Rohrreaktor gelöste Last der Überschuss an Aluminium, aktiviert mit Zinn in Gegenwart von Ammoniumhalogeniden. Alkohol wird dosiert in den oberen Teil des Reaktors abgegeben, während der untere Teil des Reaktors auf eine Temperatur erwärmt wird, die dem Schmelzpunkt von Aluminiumalkoholat entspricht. Das resultierende Alkoholat reinigt die einfache Vakuumdestillation. Die erfinderische Technologie ermöglicht die Synthese des Produkts kontinuierlich mit automatischer Zuführung von aktiviertem Aluminiumoxid in den Reaktor als Ausgabe, und die Notwendigkeit in dieser Phase, wie das Stripping von überschüssigem Alkohol bei der Zuteilung des Zielprodukts, wird eliminiert. Aluminiumalkoxide, erhalten durch das vorgeschlagene Verfahren, nach der Atomemissionsanalyse, wobei der Gesamtgehalt an Verunreinigungen nicht mehr als 1-10-3 Gew.-% beträgt. (10 ppm). Die Produktion von Aluminiumalkoholat in Bezug auf die Alkoholzusammensetzung, enthält 90%.

Die Nachteile des Prototyps sind:

– Komplexität der Technologie durch die Einführung eines zusätzlichen Aktivators (Zinn) und eine Variation der klassischen Technologie der Synthese;

– der Gehalt an Verunreinigungen im Endprodukt beträgt 10 ppm (10-3mass%), es reicht nicht aus, um aus dieser Produktreinheit optisch transparente Keramiken herzustellen;

– den Preis des Produkts aufgrund der zusätzlichen Zeit- und Energiekosten.

Ziel der Erfindung ist es, die Reinheit von Aluminiumalkoholat zu erhöhen und gleichzeitig die Technologie zu vereinfachen.

Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung ergibt sich folgendes technisches Ergebnis:

der Siliziumgehalt im Endprodukt 0,01 ppm (10-6mass%) nicht überschreitet;

– Erhöhung der Produktivität des Verfahrens durch die Beschleunigung des Auflösungsprozesses des kompakten Aluminiums.

Um das oben genannte Problem zu lösen und einen technischen Effekt in der Methode zur Herstellung hochreiner Aluminiumalkoxide zu erzielen, die eine Vorbehandlung der Aluminiumpresslinge und deren anschließende Auflösung in niederen Alkoholen und eine Reinigung der erhaltenen Aluminiumalkoholate beinhaltet, wird gemäß der Erfindung eine Vorbehandlung der Aluminiumpresslinge durch Wärmebehandlung vor der Bildung der matrixmetallhaltigen stabilen Phasen durchgeführt, vorab mit ihrer primären festen Lösung.

Es ist auch möglich:

– wärmebehandelte kompakte Aluminiumbauteile der Serie Al – Mg – Si, die bei einer Temperatur (130-180)°C für (10-30) Stunden durchgeführt werden;

– Reinigungsgerät durch Destillation;

insbesondere die Reinigung von Aluminiumisopropylat unter Druck (0,1 bis 3) mm Hg.St. und Temperatur (132-136)°C.

Die Auflösung von Aluminium in Alkoholen bietet ein Alkoholat aus Aluminium und ALKOHOLATE von Verunreinigungen in einem kompakten Aluminium und die Bildung von unlöslichen Aerosolverunreinigungen, wie z.B. Silizium. Die Bildung auf der Oberfläche des kompakten von Aluminium, wenn es gelöst ist dichte räumliche Gitterpunkt der Entlastung unlösliches elementares Silizium verhindert eine weitere Auflösung von Aluminium, was zu einer Verringerung der Auflösungsrate führt, und damit eine Verringerung der Leistung des Prozesses im Endprodukt – Isopropylat Aluminium. Die physikalische Grundlage des Effekts – Schwierigkeit, die sich aus der Diffusion von Alkoholdämpfen durch ein dichtes kohärentes Gitter eines Metallmatrixpunktes der Entladung unlöslicher intermetallischer Verbindungen von Silizium und elementarem Silizium an die Oberfläche des gelösten Metalls ergibt (Artikel: Technologie ALKOHOLATE hohe Reinheit für die Herstellung von Nanopulvern und dünnen Schichten. Greenberg, E. E., S. V. Ivanov, Black N. G. und Physische Mesomechanik. 7. Spezielle Edition. Teil 2 (204) 69-72). Die anschließende Reinigung des Aluminiumalkoholats durch Vakuumdestillation reduziert die Menge der Verunreinigungen, der Siliziumgehalt bleibt jedoch hoch und übersteigt (5-10) ppm oder (5-10-4-10-3)% der Masse.

Einführung in die erfinderische Methode, eine spezielle Wärmebehandlung Metall kompakt Aluminium (vor seiner Auflösung in Alkoholen), die sich auf die Ausbildung in der Matrix Metall Entlastung stabile Phasen, inkohärent mit seiner primären festen Lösung, bietet eine Reihe von technischen Effekten. Nämlich, Koagulation, zum Beispiel, Magnesium und Silizium, und Eisenverunreinigungen in den Presslingen von Aluminium jede Quelle der Reinheit, in großen Agglomeraten mit einer Hand. Auf der anderen Seite, in den Prozess der Metallauflösung in Alkohol die Entstehung solcher Koagulantien reduziert dramatisch die Dichte des Gitters Punkt (vergrößert in den Prozess spezielle Handhabung kompaktiert Aluminium) Sekretion praktisch unlösliche Phasen sind intermetallische Verbindungen von Silizium, elementares Silizium und andere metallische Verunreinigungen (z. B. Mg2Al3, Mg2Si, Si), Fe3SiAl12Fe2Si2Al9), die im Bodensediment im Schwerefeld der Erde in Form von unlöslichen intermetallischen Einschlüssen abgelagert werden und den Prozess der Auflösung von Aluminium nicht verlangsamen und eine verbesserte Leistung des Fusionsprozesses �of Alkoholat-Aluminium bieten, während der Gehalt an Verunreinigungen von Silizium auf ein Niveau von nicht mehr als 0 reduziert wird.1 ppm (10-5% Gew.).

Nach der Vakuumdestillation, die beispielsweise mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren des Aluminiumalkoholats durchgeführt wird, ergibt sich eine höhere Reinheit des Siliziums, da die anfängliche Konzentration von elementarem Silizium und seinen Verbindungen im Ausgangsmaterial stark reduziert wurde. Der Siliziumgehalt im Endprodukt nach der Vakuumdestillation übersteigt nicht 0,01 ppm (10-6 Gew.-%).

So bietet das Halten einer speziellen Wärmebehandlung des kompakten Aluminiums vor seiner Auflösung in Alkohol die Reinigung von Aluminiumalkoholat von Silizium im Prozess des Prozesses seiner Synthese, die letztendlich einen solchen schweren technischen Effekt wie die Erhöhung des Spaltverhältnisses des Siliziums auf das Niveau seines Gehalts von nicht mehr als 0,01 ppm (10-6 Gew.-%) im Prozess seiner weiteren Reinigung nach einem bekannten Verfahren bietet.

Die Implementierung des Verfahrens zur Reinigung von Aluminiumalkoholat wird am folgenden Beispiel veranschaulicht.

Beispiel 1.

Nehmen Sie eine Metall-CD mit technischer Reinheit Aluminium-Marke AMg6. Seine chemische Zusammensetzung: Silizium, bis zu 0,5%, Magnesium oder 5,8%, Aluminium 93,68%. Beladen Sie es 15 Stunden lang in einem Muffelofen bei einer Temperatur von 150°C. Mechanische Zerkleinerung der CD auf eine Partikelgröße (10-20)mm, die dann durch eine spezielle Technologie in every�topilova Alkohol gelöst wird.

Nach der Wärmebehandlung des Kompakts aus Aluminium, Silizium und Magnesium und den damit verbundenen Verunreinigungen des Eisens bilden sich keine Kohärenz mit den Matrix-Metall-Koagulierungsmitteln, die lokal sind (helles Licht auf dunklem Hintergrund), wie in Abb.1 (Mg2Al3, Mg2Si, Si, Fe3SiAl12Fe2Si2Si2Al9) dargestellt. Unter dem Einfluss von Alkohol auf die verarbeiteten kompakten Aluminiumkoagulanzien sind die Koagulanzien praktisch unlöslich und lagern sich in den Böden ab, die anschließend aus dem System entfernt werden. Der Siliziumgehalt im resultierenden Alkoholat von Aluminium übersteigt nicht 0,1 ppm (0,00001 Gew.-%). Nach der Vakuumdestillation gemäß den Absätzen 3 und 4 der Erfindung beträgt der Verunreinigungsgehalt von Silizium weniger als 0,01 ppm (0,000001 Gew.-%), wodurch die Auflösungsrate von Aluminium in Alkohol nicht weniger als das 2,5-fache steigt.

Abb.1 und 2 zeigen die Mikrostruktur und das Spektrum der zufällig ausgewählten Koaguliermittel der kompakten Aluminiummarke AMg6 nach der Wärmebehandlung gemäß Absatz 2 der Ansprüche.

Die Umsetzung der vorliegenden Erfindung reduziert die Kosten für die Beschaffung von Alkoholat von Aluminium von hoher Reinheit aufgrund der Erhöhung der Produktivität bei der Auflösung von kompaktem Aluminium; während die Realisierung der Möglichkeit der Erhöhung des Siliziumgehalts auf nicht mehr als 10-6% m in einer bekannten Weise gereinigt Isopropylat Aluminium.

1. Verfahren zur Herstellung hochreiner Aluminiumalkoxide, bestehend aus der Vorbehandlung der Aluminiumpreßlinge und deren anschließender Auflösung in niederen Alkoholen und der Reinigung der erhaltenen Aluminiumalkoxide, worin die Vorbehandlung der Preßlinge aus Aluminium durch Wärmebehandlung vor der Bildung der matrixmetallabgebenden stabilen Phasen durchgeführt wird, die mit ihrer primären festen Lösung inkohärent sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung des Aluminiums der kompakten Reihe Al-Mg-Si bei einer Temperatur (130-180)°C für (10-30) Stunden durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung durch ein Destillationsverfahren durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung bei einem Druck (0,1 bis 3) mm Hg.St. und einer Temperatur (132-136)°C durchgeführt wird.

Übersetzung des russischen Patents durch Institut für seltene Erden und Metalle. 
Wir bitten die, in diesem Artikel vorkommende deutsche Sprache zu entschuldigen, 
letztlich geht es um den Inhalt.

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