RU2664149C2 - Method for producing fine-grained corundum - Google Patents
Method for producing fine-grained corundum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664149C2 RU2664149C2 RU2016110004A RU2016110004A RU2664149C2 RU 2664149 C2 RU2664149 C2 RU 2664149C2 RU 2016110004 A RU2016110004 A RU 2016110004A RU 2016110004 A RU2016110004 A RU 2016110004A RU 2664149 C2 RU2664149 C2 RU 2664149C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corundum
- powder
- aluminum
- electrodes
- voltage
- Prior art date
Links
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010431 corundum Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910001680 bayerite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical compound ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/42—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation
- C01F7/428—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation by oxidation in an aqueous solution
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
- B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/20—Aluminium oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B30/00—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions
- C30B30/02—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions using electric fields, e.g. electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству абразивных тугоплавких материалов, в частности к получению порошка - оксида алюминия (корунда), и может быть использовано в металлообрабатывающей, машиностроительной, химико-металлургической промышленности.The invention relates to the production of abrasive refractory materials, in particular to the production of powder - aluminum oxide (corundum), and can be used in the metalworking, engineering, chemical and metallurgical industries.
Наиболее распространенный способ получения порошкового α-Аl2О3 (корунда) заключается в высокотемпературном (выше 1200°С) обжиге на воздухе гидроксида алюминия (гидраргиллита) или оксигидроксида алюминия (бемита) без/с добавками кристаллов - затравок и/или легирующих веществ [RU 2076083, 1997, С04В 35/10]. Полученный таким методом порошок α-Аl2О3 преимущественно содержит крупнозернистые агломерированные частицы неправильной формы. Порошок α-Аl2О3 перемалывается и затем классифицируется по размерам сухим и/или мокрым способом, часто с использованием специальных добавок [US 5277702, 1994, С09С 1/68; US 5387268, 1995, С09С 1/68; US С1 51/309]. Метод трудоемкий и энергоемкий, поскольку состоит из нескольких операций и включает высокотемпературный обжиг. Кроме того, метод не позволяет в процессе синтеза регулировать размер кристаллов полученного корунда.The most common method for producing powder α-Al 2 O 3 (corundum) is high-temperature (above 1200 ° C) firing in air of aluminum hydroxide (hydrargillite) or aluminum oxyhydroxide (boehmite) without / with the addition of crystals - seeds and / or alloying substances [ RU 2076083, 1997, C04B 35/10]. The α-Al 2 O 3 powder obtained by this method mainly contains irregularly shaped coarse-grained agglomerated particles. The α-Al 2 O 3 powder is ground and then sized according to the dry and / or wet method, often using special additives [US 5277702, 1994, C09C 1/68; US 5387268, 1995, C09C 1/68; US C1 51/309]. The method is time-consuming and energy-intensive, since it consists of several operations and includes high-temperature firing. In addition, the method does not allow the synthesis process to control the crystal size of the obtained corundum.
Известен способ получения порошка α-А12О3 включающий стадию прокаливания гидроксида алюминия 500-1500°С в атмосфере галогенида водорода в присутствии затравочных кристаллов и/или форморегулирующего агента (Mg, Са, Sr, Y, V, Mo, Сu, Zn, В, Lf, Nd, Се) и их соединений. Способ позволяет получать порошок α-А12О3 с размером кристаллов в интервале 0,8-20 мкм различного габитуса. Однако способ имеет недостатки: большие энергетические затраты и использование в процессе синтеза агрессивных сред (НСl, Сl2 и МеСl), что делает способ экологически неблагоприятным [RU 2118612, 1998, С01F 7/02].A known method of producing a powder of α-A1 2 O 3 comprising the step of calcining aluminum hydroxide 500-1500 ° C in an atmosphere of hydrogen halide in the presence of seed crystals and / or form-regulating agent (Mg, Ca, Sr, Y, V, Mo, Cu, Zn, B, Lf, Nd, Ce) and their compounds. The method allows to obtain α-A1 2 O 3 powder with a crystal size in the range of 0.8-20 μm of various habit. However, the method has disadvantages: high energy costs and the use of aggressive media in the synthesis process (HCl, Cl 2 and MeCl), which makes the method environmentally unfavorable [RU 2118612, 1998,
Недостатками известных способов являются высокая энергоемкость, размер кристаллов полученного корунда невозможно регулировать, а также экологические проблемыThe disadvantages of the known methods are high energy consumption, the crystal size of the obtained corundum cannot be regulated, as well as environmental problems
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи получения корунда из алюминиевых отходов с низкой себестоимостью, невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса.The invention is aimed at solving the problem of producing corundum from aluminum waste with low cost, low energy costs and environmental cleanliness of the process.
Поставленная задача достигается способом получения корунда из алюминиевых отходов, отличающимся от прототипа тем, что отходы электротехнической алюминиевой проволоки (ГОСТ 14838-78) подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 50 Гц; напряжении на электродах 90 В и емкости конденсаторов 65 мкФ.The problem is achieved by the method of producing corundum from aluminum waste, which differs from the prototype in that the waste electrical aluminum wire (GOST 14838-78) is subjected to electroerosive dispersion in distilled water at a pulse repetition rate of 50 Hz; the voltage at the electrodes is 90 V and the capacitance of the capacitors is 65 μF.
На фигуре 1 описаны этапы получения корунда; на фигуре 2 - схема процесса ЭЭД, на фигуре 3 - фотография полученного порошка оксида алюминия (корунда), на фигуре 4 - распределение по размерам микрочастиц порошка корунда, на фигуре 5 - параметры формы микрочастиц порошка, на фигуре 6 - микрофотографии частиц порошка корунда; на фигуре 7 - элементный состав порошка корунда, в таблице 1 - численные значения элементного состава порошка корунда, на фигуре 8 - рентгенограмма порошка корунда, на фигуре 9 - рентгенограмма порошка корунда, на фигуре 10 - рентгенограмма порошка корунда.Figure 1 describes the steps for producing corundum; figure 2 is a diagram of the EED process, figure 3 is a photograph of the obtained alumina powder (corundum), figure 4 is the size distribution of microparticles of corundum powder, figure 5 is the shape parameters of the microparticle powder, figure 6 is a micrograph of corundum powder particles; figure 7 is the elemental composition of corundum powder, table 1 is the numerical values of the elemental composition of corundum powder, figure 8 is an x-ray of corundum powder, figure 9 is an x-ray of corundum powder, and figure 10 is an x-ray of corundum powder.
Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами [Немилов, Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. - 160 с]. Получение алюминиевого порошка на экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов [Патент RU на изобретение № 2449859] проводилось по схеме, представленной на фигуре 1 в четыре этапа:The EED process is the destruction of conductive material as a result of local exposure to short-term electrical discharges between the electrodes [Nemilov, E.F. Electroerosive processing of materials. L .: Engineering, Leningrad. Department, 1983. - 160 s]. Obtaining aluminum powder in an experimental setup for producing nanodispersed powders from conductive materials [RU Patent for the invention No. 2449859] was carried out according to the scheme shown in figure 1 in four stages:
- 1 этап - подготовка к процессу электроэрозионного диспергирования;- 1 stage - preparation for the process of electroerosive dispersion;
- 2 этап - процесс электроэрозионного диспергирования;- 2 stage - the process of electroerosive dispersion;
- 3 этап - выгрузка порошка из реактора.- 3 stage - unloading of powder from the reactor.
- 4 этап - сушка и взвешивание порошка оксида алюминия.- Stage 4 - drying and weighing of alumina powder.
Получаемые этим способом порошковые материалы, имеют в основном сферическую и эллиптическую форму частиц. Причем, изменяя электрические параметры процесса диспергирования (напряжение на электродах, емкость конденсаторов и частоту следования импульсов) можно управлять шириной и смещением интервала размера частиц, а также производительностью процесса.The powder materials obtained in this way are generally spherical and elliptical in particle shape. Moreover, by changing the electrical parameters of the dispersion process (voltage at the electrodes, capacitance of the capacitors and pulse repetition rate), it is possible to control the width and offset of the particle size interval, as well as the performance of the process.
На первом этапе производили сортировку алюминиевых отходов, их промывку, сушку, обезжиривание и взвешивание. Реактор заполняли рабочей средой - дистиллированной водой, отходы загружали в реактор. Монтировали электроды. Смонтированные электроды подключали к генератору. Устанавливали необходимые параметры процесса: частоту следования импульсов, напряжение на электродах, емкость конденсаторов.At the first stage, aluminum waste was sorted, washed, dried, degreased, and weighed. The reactor was filled with a working medium - distilled water, the waste was loaded into the reactor. Mounted electrodes. Mounted electrodes were connected to a generator. The necessary process parameters were set: pulse repetition rate, voltage at the electrodes, capacitor capacitance.
На втором этапе - этапе электроэрозионного диспергирования включали установку. Процесс ЭЭД представлен на фигуре 2. Импульсное напряжение генератора 2 прикладывается к электродам 5 и далее к алюминиевым отходам 8 (в качестве электродов также служат алюминиевые отходы). Алюминиевые отходы расположены в реакторе 3. При достижении напряжения определённой величины происходит электрический пробой рабочей среды 10, находящийся в межэлектродном пространстве, с образованием канала разряда. Благодаря высокой концентрации тепловой энергии, материал в точке разряда плавится и испаряется, рабочая среда испаряется и окружает канал разряда газообразными продуктами распада (газовым пузырём 9). В результате развивающихся в канале разряда и газовом пузыре значительных динамических сил, капли расплавленного материала выбрасываются за пределы зоны разряда в рабочую среду, окружающую электроды, и застывают в ней, образуя каплеобразные частицы алюминиевого порошка 7. Регулятор напряжения 1 предназначен для установки необходимых значений напряжения, а встряхиватель 4 передвигает один электрод, что обеспечивает непрерывное протекание процесса ЭЭД.At the second stage - the stage of electroerosive dispersion included installation. The EED process is presented in figure 2. The pulse voltage of the
На третьем этапе проводится выгрузка рабочей жидкости с порошком из реактора.At the third stage, the working fluid with the powder is unloaded from the reactor.
На четвертом этапе происходит выпаривание раствора, его сушка, взвешивание, фасовка, упаковка и последующий анализ порошка.At the fourth stage, the solution is evaporated, dried, weighed, packaged, packaged and then analyzed with powder.
При этом достигается следующий технический результат: получение оксида алюминия (корунда) с частицами правильной сферической формы с невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса способом электроэрозионного диспергирования (ЭЭД).This achieves the following technical result: the production of aluminum oxide (corundum) with particles of the correct spherical shape with low energy costs and environmental cleanliness of the process by electroerosive dispersion (EED).
Способ позволяет получить корунд без использования химических реагентов, что существенно влияет на себестоимость порошка и позволяет избежать загрязнения рабочей жидкости и окружающей среды химическими веществами.The method allows to obtain corundum without the use of chemicals, which significantly affects the cost of the powder and avoids contamination of the working fluid and the environment with chemicals.
Средние удельные затраты электроэнергии при производстве алюминиевого электроэрозионного порошка составляет 2,1 кг/кВт⋅ч, что ниже других способов получения корунда. Электроэрозионное диспергирование позволяет эффективно утилизировать алюминиевые отходы с невысокими энергетическими затратами и экологической частотой процесса и получать оксид алюминия.The average specific cost of electricity in the production of aluminum electroerosive powder is 2.1 kg / kW⋅h, which is lower than other methods for producing corundum. Electroerosive dispersion allows efficient disposal of aluminum waste with low energy costs and environmental frequency of the process and to obtain aluminum oxide.
Корунд, получаемый электроэрозионным диспергированием алюминиевых отходов, может быть использован в металлообрабатывающей, машиностроительной и химико-металлургической промышленности. Также корунд применяется как огнеупорный материал. Керамика на основе оксида алюминия обладает высокой твёрдостью, огнеупорностью и антифрикционными свойствами, а также является хорошим изолятором. Она используется в горелках газоразрядных ламп, подложек интегральных схем, в запорных элементах керамических трубопроводных кранов, в зубных протезах и т.д.Corundum obtained by electroerosive dispersion of aluminum waste can be used in the metalworking, engineering and chemical-metallurgical industries. Corundum is also used as a refractory material. Alumina-based ceramics have high hardness, fire resistance and antifriction properties, and is also a good insulator. It is used in gas-discharge lamp burners, integrated circuit substrates, in shut-off elements of ceramic pipeline valves, in dentures, etc.
Пример 1Example 1
Для получения оксида алюминия (корунда) на экспериментальной установке методом электроэрозионного диспергирования использовали отходы алюминиевой проволоки ГОСТ 14838-78, предварительно нарезанную по 5…7 см. Проволоку загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью - дистиллированной водой. При этом использовали следующие электрические параметры установки:To obtain aluminum oxide (corundum) in an experimental setup by the method of electroerosive dispersion, we used waste products of GOST 14838-78 aluminum wire, pre-cut to 5 ... 7 cm. The wire was loaded into a reactor filled with a working fluid - distilled water. The following electrical parameters of the installation were used:
- частота следования импульсов 50 Гц;- pulse repetition rate of 50 Hz;
- напряжение на электродах 90 В;- voltage at the electrodes 90 V;
- емкость конденсаторов 65 мкФ.- capacitance of 65 microfarads.
Полученный оксид алюминия (корунд) (Фигура 3) исследовали различными методами. Гранулометрический состав порошка оксида алюминия, полученного методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде, был исследован на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec». (Фигура 4). На Фигуре 5 представлены параметры формы микрочастиц порошка корунда, установлено, что коэффициент элонгации (удлинения) частиц размером 25.489 мкм составляет 1.245, что говорит о сферической форме частиц порошка корунда. Установлено, что средний размер частиц составляет 28.5 мкм, арифметическое значение - 28.503 мкм, удельная площадь поверхности - 16266.5 см2/см3.The resulting alumina (corundum) (Figure 3) was investigated by various methods. The particle size distribution of alumina powder obtained by electroerosive dispersion in distilled water was studied on a Analysette 22 NanoTec laser particle size analyzer. (Figure 4). The Figure 5 presents the parameters of the shape of the microparticles of corundum powder, it was found that the elongation coefficient (elongation) of particles with a size of 25.489 microns is 1.245, which indicates the spherical shape of the particles of corundum powder. It was found that the average particle size is 28.5 μm, the arithmetic value is 28.503 μm, and the specific surface area is 16266.5 cm 2 / cm 3 .
Исследование элементного состава образцов порошка проводили на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» (Фигура 6) и энерго-дисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы «EDAX» (Фигура 7).The study of the elemental composition of the powder samples was carried out on an electron-ion scanning (raster) microscope with field emission of electrons "QUANTA 600 FEG" (Figure 6) and energy-dispersive x-ray analyzer company "EDAX" (Figure 7).
Фазовый анализ полученного порошка проводили на рентгеновском дифрактометре Rigaku Ultima IV, результаты которого показаны на Фигуре 8.A phase analysis of the obtained powder was carried out on a Rigaku Ultima IV X-ray diffractometer, the results of which are shown in Figure 8.
Пример 2Example 2
Для получения оксида алюминия (корунда) на экспериментальной установке методом электроэрозионного диспергирования использовали отходы алюминиевой проволоки ГОСТ 14838-78, предварительно нарезанную по 5…7 см. Проволоку загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью - дистиллированной водой. При этом использовали следующие электрические параметры установки:To obtain aluminum oxide (corundum) in an experimental setup by the method of electroerosive dispersion, we used waste products of GOST 14838-78 aluminum wire, pre-cut to 5 ... 7 cm. The wire was loaded into a reactor filled with a working fluid - distilled water. The following electrical parameters of the installation were used:
- частота следования импульсов 140 Гц;- pulse repetition rate of 140 Hz;
- напряжение на электродах 100 В;- voltage at the electrodes 100 V;
- емкость конденсаторов 65 мкФ.- capacitance of 65 microfarads.
Фазовый анализ полученного порошка проводили на рентгеновском дифрактометре Rigaku Ultima IV, результаты которого показаны на Фигуре 9.A phase analysis of the obtained powder was carried out on a Rigaku Ultima IV X-ray diffractometer, the results of which are shown in Figure 9.
На Фигуре 9 представлена рентгенограмма порошка алюминия полученного при следующих электрических параметрах: емкость разрядных конденсаторов 65 мкФ, напряжение 100 В, частота импульсов 140 Гц., по которой можно установить, что основными фазами в алюминиевом порошке являются Байерит - Аl(ОН)3 и Гиббисит - Аl(ОН)3.The Figure 9 presents the x-ray diffraction pattern of aluminum powder obtained with the following electrical parameters: capacitance of discharge capacitors 65 μF, voltage 100 V, pulse frequency 140 Hz., By which it can be established that the main phases in the aluminum powder are Bayerite - Al (OH) 3 and Gibbitsite - Al (OH) 3 .
Пример 3Example 3
Для получения алюминиевого нанодисперсного порошка на экспериментальной установке методом электроэрозионного диспергирования использовали отходы алюминиевой проволоки ГОСТ 14838-78, предварительно нарезанную по 5…7 см. Проволоку загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью - дистиллированной водой. При этом использовали следующие электрические параметры установки:To obtain aluminum nanodispersed powder in an experimental setup by the method of electroerosive dispersion, we used waste products of GOST 14838-78 aluminum wire, pre-cut to 5 ... 7 cm. The wire was loaded into a reactor filled with a working fluid - distilled water. The following electrical parameters of the installation were used:
- частота следования импульсов 50 Гц;- pulse repetition rate of 50 Hz;
- напряжение на электродах 100 В;- voltage at the electrodes 100 V;
- емкость конденсаторов 65 мкФ.- capacitance of 65 microfarads.
Фазовый анализ полученного порошка проводили на рентгеновском дифрактометре Rigaku Ultima IV, результаты которого показаны на Фигуре 10. На представленной рентгенограмме порошка алюминия полученного при следующих электрических параметрах: емкость разрядных конденсаторов 65 мкФ, напряжение 50 В, частота импульсов 100 Гц., по которой можно установить, что основными фазами в алюминиевом порошке являются алюминий - Аl и бемит - АlO(ОН).Phase analysis of the obtained powder was carried out on a Rigaku Ultima IV X-ray diffractometer, the results of which are shown in Figure 10. On the presented X-ray diffraction pattern of aluminum powder obtained with the following electrical parameters: capacitance of discharge capacitors 65 μF, voltage 50 V,
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110004A RU2664149C2 (en) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Method for producing fine-grained corundum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110004A RU2664149C2 (en) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Method for producing fine-grained corundum |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016110004A RU2016110004A (en) | 2017-09-25 |
| RU2664149C2 true RU2664149C2 (en) | 2018-08-15 |
Family
ID=59930873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110004A RU2664149C2 (en) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Method for producing fine-grained corundum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664149C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2846343C1 (en) * | 2024-09-27 | 2025-09-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" | Method of producing aluminium hydroxide powder from ad0e aluminium metal wastes in distilled water |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019160520A1 (en) * | 2018-02-16 | 2019-08-22 | Николай Константинович МОНАСТЫРЕВ | Method for producing a mixture of ultra-fine and nano-sized aluminium oxide and hydroxide powders for use as coagulants when deactivating liquid radioactive waste produced by nuclear power plants |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1060379A1 (en) * | 1981-11-26 | 1983-12-15 | Научно-производственное объединение "Тулачермет" | Method of electroerosion dispersion of metals and alloys |
| SU1681466A1 (en) * | 1989-10-20 | 1995-03-10 | Новомосковский Филиал Государственного Научно-Исследовательского И Проектного Института Азотной Промышленности И Продуктов Органического Синтеза | Plant for the electro-erosion dispersion of current-conducting materials for producing single- and multiple-component catalytic systems |
-
2016
- 2016-03-21 RU RU2016110004A patent/RU2664149C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1060379A1 (en) * | 1981-11-26 | 1983-12-15 | Научно-производственное объединение "Тулачермет" | Method of electroerosion dispersion of metals and alloys |
| SU1681466A1 (en) * | 1989-10-20 | 1995-03-10 | Новомосковский Филиал Государственного Научно-Исследовательского И Проектного Института Азотной Промышленности И Продуктов Органического Синтеза | Plant for the electro-erosion dispersion of current-conducting materials for producing single- and multiple-component catalytic systems |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KHANAMIROVA A. A., Synthesis of Ultradisperse Corundum from Industrial Waste, "Russian Journal of Applied Chemistry", 2001, Vol. 74, No.7 pp 1088-1092. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2846343C1 (en) * | 2024-09-27 | 2025-09-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" | Method of producing aluminium hydroxide powder from ad0e aluminium metal wastes in distilled water |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016110004A (en) | 2017-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Correlations between crystallite/particle size and photoluminescence properties of submicrometer phosphors | |
| Kalinina et al. | The influence of nanoparticle aggregation on formation of ZrO2 electrolyte thin films by electrophoretic deposition | |
| Singh et al. | Synthesis of different crystallographic Al 2 O 3 nanomaterials from solid waste for application in dye degradation | |
| Zhan et al. | The synthesis of micro and nano WO3 powders under the sparks of plasma electrolytic oxidation of Al in a tungstate electrolyte | |
| Ivanov et al. | High-efficiency synthesis of nanoparticles in a repetitive multigap spark discharge generator | |
| Efimov et al. | A new approach to the high-yield synthesis of nanoparticles by spark discharge | |
| Liu et al. | Effect of ZnO on the microstructure and dielectric properties of BaTiO3 ceramic coatings prepared by plasma spraying | |
| Piriyawong et al. | Effect of laser pulse energy on the formation of alumina nanoparticles synthesized by laser ablation in water | |
| RU2664149C2 (en) | Method for producing fine-grained corundum | |
| Delaportas et al. | γ-Al2O3 nanoparticle production by arc-discharge in water: in situ discharge characterization and nanoparticle investigation | |
| Todera et al. | Impact of electrical current on cluster nucleation production: Phase, structure, and nanosize for Al2O3 | |
| Gangwar et al. | Microstructure, phase formations and optical bands in nanostructured alumina | |
| RU2597445C2 (en) | Method of producing copper nanopowder from wastes | |
| RU2612117C1 (en) | Method for producing aluminium nanopowders | |
| KR20150061633A (en) | Method for producing conductive mayenite compound having high electron density | |
| RU2631549C1 (en) | Method to produce titanium powder by electroerosion dispersion | |
| JP2022159349A (en) | Film-forming powder and film-forming method | |
| Ginting et al. | Synthesis and characterization of alumina precursors derived from aluminum metal through electrochemical method | |
| Shahzamani et al. | The use of low duty cycle pulsed-unipolar current mode for producing Alumina/ZnO nanocomposite coatings via plasma electrolytic oxidation process | |
| Kaszewski et al. | High pressure synthesis versus calcination–different approaches to crystallization of zirconium dioxide | |
| Kim et al. | Characterization of Cu and Ni nano-fluids synthesized by pulsed wire evaporation method | |
| US11299398B2 (en) | Modified calcium aluminate compound and production method therefor | |
| Yaakop | Plasma electrolytic oxidation of aluminium for power electronics applications | |
| Shen et al. | Preparation of fine copper powder by plasma discharge electrolysis process | |
| Ctibor et al. | Dielectric and electrochemical properties through-thickness mapping on extremely thick plasma sprayed TiO2 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20180314 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20180621 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180905 |