DE2256849A1 - HIGH STRENGTH, ACTIVE, LOW DENSITY ALUMINUM OXYDE SHAPED BODIES AND PROCESS FOR THEIR MANUFACTURING - Google Patents

HIGH STRENGTH, ACTIVE, LOW DENSITY ALUMINUM OXYDE SHAPED BODIES AND PROCESS FOR THEIR MANUFACTURING

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DE2256849A1
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8 München 30
Eucile-Grahn-Str. 38, TeL 47 51 558 Munich 30
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KAISER ALUMINUM & CHEMICAL· CORPORATION, 300 lakeside Drive, Oakland, CaI.94604 (V.St.A.)KAISER ALUMINUM & CHEMICAL CORPORATION, 300 lakeside Drive, Oakland , CaI.94604 (V.St.A.)

Hochfeste aktive Aluminiumoxyd-Formkörper von niedriger Dichte und Verfahren zu deren HerstellungHigh-strength, active, low-density aluminum oxide moldings and processes for their manufacture

Die vorliegende Erfindung betrifft aktive Aluminiumoxyd-Formkörper von im wesentlichen kugelförmiger Gestalte die eine niedrige Dichte in Verbindung mit· einer hohen Festigkeit und einer großen Oberfläche aufweisen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Herstellung von aktiven Aluminiuraoxyd-Formkörpern von im wesentlichen kugelförmigem Aussehen aus einem im wesentlichen als j£- § (chi-rho)-Aluminiumoxyd vorliegenden Aluminiumoxyd und einem verbrennbaren, faserartigen Zusatzstoff, wobei die Formkörper nicht nur ein sehr großes Makroporen-Volumen und eine niedrige Dichte aufweisen, sondern auch durch eine hohe Bruchfestigkeit und geringe Abriebverluste ausgezeichnet sind. Aufgrund dieser Eigen-The present invention relates to active alumina molded bodies of substantially spherical shape which have a low density in combination with a high strength and a large surface area. The present invention relates in particular to the production of active aluminum oxide molded bodies of essentially spherical appearance from an aluminum oxide present essentially as j £ - § (chi-rho) aluminum oxide and a combustible, fibrous additive, the molded bodies not only being one have a very large macropore volume and a low density, but are also characterized by high breaking strength and low abrasion losses. Due to this peculiar

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schäften sind die neuen Aluminiumoxyd-Formkörper besonders gut als Katalysatorträger brauchbar, und zwar vorallem auf solchen technischen Anwendungsgebieten, bei denen eine hohe Aktivität verlangt wird, aber wegen hoher mechanischer und Hitzebeanspruchung zugleich auch eine große Festigkeit und Stabilität der Formkörper von überragender Bedeutung ist. Das niedrige Schüttgewieht der Formkörper ermöglicht darüber hinaus hohe Reaktionsgeschwindigkeiten, wie sie erforderlich und erwünscht sind, wenn die Formkörper als Katalysatorträger in katalytischen Automobil-Auspuffkonvertern zur Anwendung gelangen.Shafts, the new aluminum oxide moldings are particularly useful as a catalyst carrier, especially in such technical fields of application where a high level of activity is required, but at the same time because of the high mechanical and heat stresses great strength and stability of the moldings is of paramount importance. The low bulk weight of the Molded bodies also enable high reaction rates, as they are required and desired, when the shaped bodies are used as catalyst carriers in catalytic automobile exhaust converters.

Die Herstellung von eine niedrige Dichte aufweisenden, hochporösen, aktiven Aluminiumoxyden ist schon bei vielen Gelegenheiten versucht worden, und man hat sich hierzu verschiedener Arbeitstechniken und unterschiedlicher Ausgangsmaterialien bedient. Die Endprodukte all dieser bekannten Verfahren leiden an dem Mangel, daß ihnen mindestens eine der wichtigen physikalischen Eigenschaften fehlt, was die so erzeugten aktiven Aluminiumoxyde ent weder ungeeignet oder wenig empfehlenswert für die meisten Anwendungszwecke macht. The production of low density, highly porous, active aluminum oxides has been attempted on many occasions and various working techniques and different starting materials have been used for this purpose. The end products of all of these known processes suffer from the deficiency of lacking at least one of the important physical properties which makes the active aluminas thus produced either unsuitable or unsuitable for most uses .

So liefert beispielsweise das Verfahren der USA-Patentschrift 2 112 931 ein extrem poröses, pulverförmiges aktives Aluminiumoxyd, dessen Herstellung in der Weise erfolgt, daß man Aluminiumoxyd-Gel aus einer wäßrigen Lösung eines Aluminiumsalzes, die fein verteilten Ruß suspendiert enthält, ausfällt. Der Ruß bleibt nach den Angaben dieser Bezugspatentschrift im gesamten Gel verteilt, welches dann getrocknet und einer thermischen Behandlung unterworfen wird, um den Ruß zu oxydieren undThus, for example, provides the process of the US Patent 2,112,931 an extremely porous, powdery active alumina, carried out the production thereof in such a manner that aluminum oxide gel contains suspended from an aqueous solution of an aluminum salt, the finely divided carbon black, fails. According to the information in this reference patent, the soot remains distributed throughout the gel, which is then dried and subjected to a thermal treatment in order to oxidize the soot and

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ihn so aus dem Aluminiumoxyd durch Verbrennung zu entfernen. Das entstandene aktive.Aluminiumoxydpulver weist ein niedriges spezifisches Gewicht und eine hohe Porösität auf, doch weist dieses Produkt zugestandenermaßen zugleich einen Mangel an Festigkeit auf, die bei den heutzutage in Gebrauch befindlichen Katalysatorträgern ein unbedingtes Erfordernis ist. Darüber hinaus können wegen der Schwierigkeit der Entfernung des Kohlenstoffs aus dem Kern örtliche Rußrückstände hinterbleiben.to remove it from the aluminum oxide by incineration. The resulting active aluminum oxide powder has has a low specific weight and a high porosity, but this product admittedly has at the same time a lack of strength, which is an unconditional one with the catalyst carriers in use today Requirement is. In addition, because of the difficulty of removing the carbon from the Core local soot residues remain.

Die USA-Patentschrift 2 139 026 beschreibt Pillen, Pellets oder Brocken von poröser Struktur, die aus Absorptionstonen in der Weise hergestellt werden, daß man den pulvrigen Ton mit einem Kohlenwasserstoff, wie Naphthalin, vermischt und ihn anschließend einer formgebenden und danach einer thermischen Behandlung unterwirft. Die thermische Behandlung wird unter einer inerten Atmosphäre und bei Temperaturen durchgeführt, die hoch genug sind, um den Kohlenwasserstoff zu verflüchtigen, und nach dieser Verflüchtigung hinterbleibt dann ein poröser Formkörper. Bei diesem Prozeß wird nicht allein ein unerwünschtes flüchtiges Nebenprodukt erzeugt, sondern es kann auch die Porenstruktur nicht wunschgemäß eingestellt werden, da eine örtliche Verkohlung im Kern der Formstücke eintreten kann, die einige der technisch wichtigen Poren verstopfen und so die Wirksamkeit des Absorptionsmaterials dieser Bezugspatentschrift signifikant herabsetzen kann.U.S. Patent 2,139,026 describes pills, Pellets or chunks of porous structure made from absorbent clays in such a way that you mix the powdery clay with a hydrocarbon, such as naphthalene, and then give it a shape and then subjected to a thermal treatment. The thermal treatment is under an inert Atmosphere and performed at temperatures that are high are enough to volatilize the hydrocarbon, and after this volatilization, what remains is a porous one Moldings. This process not only creates an undesirable volatile by-product, but rather the pore structure can also not be adjusted as desired, since local charring in the The core of the fittings can enter, which clog some of the technically important pores and so reduce the effectiveness of the absorbent material of this reference patent is significant can reduce.

Es ist nun gefunden worden, daß nicht nur alle diese mit den bekannten Verfahren und Produkten verbundenen Nachteile eliminiert werden können, sondern daß es mit Hilfe des Verfahrens, das den Gegenstand der vorliegenden Erfin-It has now been found that not only all of these disadvantages associated with the known processes and products can be eliminated, but that with the aid of the method that is the subject of the present invention

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dung bildet, möglich ist, hochfeste, aktive Aluminiumoxyd-Formkörper von niedriger Dichte herzustellen, die ein kontrolliertes Porenvolumen im Porengrößen-Bereich von 800 bis IT 500 Angstrom und zugleich eine große Oberfläche aufwdsen und dabei durch geringe Abriebverluste ausgezeichnet sind. Die vorliegende Erfindung erreicht die vorerwähnten Ziele durch die Verwendung eines verbrennbaren Fasermaterials als Zusatzstoff, der nach der Verbrennung ein poröses Gefüge hinterläßt. Man kann annehmen, daß aufgrund der Fasernatur des Zusatzstoffes die Orientierung der Fasern in den Aluminiumoxyd-Formkörpern ungeordnet, regellos verlaufende, miteinander in Verbindung stehende Kanäle, die durch das gesamte Aluminiumoxyd hindurch verteilt sind, schafft, und daß bei einer thermischen Behandlung der faserartige Zusatzstoff im wesentlichen verbrennt und ein poröses Gefüge ohne örtliche Kohlenstoffabscheidung hinterläßt. Die kontrollierte Verbrennung stellt eine bestmögliche Beibehaltung der aktiven Oberfläche sicher, und durch die Auswahl eines X- § -Aluminiumoxyds zur Herstellung der Formkörper wird diesen ein Höchstmaß an Festigkeitseigenschaften verliehen. Die Kombination all dieser Faktoren hat so die Bildung eines einzigartigen Produktes zur Folge, wie es von den bisher bekannten Verfahren auch nicht annähernd erzeugt werden konnte.It is possible to produce high-strength, active aluminum oxide moldings of low density, which have a controlled pore volume in the pore size range from 800 to 500 Angstroms and at the same time have a large surface area and are characterized by low abrasion losses. The present invention achieves the aforementioned objects through the use of a combustible fiber material as an additive which leaves a porous structure after combustion. It can be assumed that, due to the fiber nature of the additive, the orientation of the fibers in the aluminum oxide moldings creates random, randomly running, communicating channels that are distributed through the entire aluminum oxide, and that the fibrous additive during a thermal treatment essentially burns and leaves a porous structure without local carbon deposition. The controlled combustion ensures the best possible retention of the active surface, and the selection of an X-§ -aluminum oxide for the production of the shaped bodies gives them the highest level of strength properties. The combination of all these factors results in the formation of a unique product, which the previously known processes could not even come close to.

Die eine niedrige Dichte aufweisenden, hochfesten, aktiven Aluminiumoxyd-Formkörper von im wesentlichen kugelförmiger Konfiguration werden - kurz gesagt - aus einem Gemisch aus einem Aluminiumoxyd, das zumindest zu einer partiellen Rehydratation imstande ist und im wesentlichen ein J£- (^ -Gefüge aufweist, und einem verbrennbaren,The low-density, high-strength, active alumina shaped bodies of substantially spherical configuration are made - in short - of a mixture of an alumina which is capable of at least partial rehydration and which has an essentially J £ - (^ structure, and a combustible,

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fasrigen, organischen Zusatzstoff, der in dem Gemisch in einer Menge von etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent vorhanden ist, hergestellt. Das Gemisch wird zu einer im wesentlichen kugelartigen Konfiguration verformt und daran schließt sich eine Festigkeit, verleihende partielle Rehydratation an. Danach werden die Formkörper einer thermischen Behandlung bei einer Temperatur unterworfen, die so hoch ist, daß eine Verbrennung des Zusatzstoffes bewirkt und das Aluminiumoxyd aktiviert wird, die jedoch unter jener Temperatur liegt, bei der eine signifikante Verkleinerung der aktiven Oberfläche und eine Phasenumwandlung eintreten kann. Die aktivierten Formkörper weisen eine Oberfläche von wenigstens etwa 250 m /g auf, wobei ein Gesamt-Porenvolumen von mindestens etwa 0,5 ccm/g vorhanden ist und wenigstens etwa 25 $ des gesamten Porenvolumens durch Poren dargestellt werden, deren 'Porengröße im Bereich von 800 bis 17 500 Angstrom liegt; sie sind ferner durch eine Bruchfestigkeit (crushing strength) von wenigstens etwa 3 ^S und einen Abriebverlust von weniger als etwa 2 % und ein Durchschnitts-Schüttgewicht von etwa 400 bis 675 kg/nr ausgezeichnet.fibrous organic additive which is present in the mixture in an amount of about 5 to 35 percent by weight. The mixture is deformed into a substantially spherical configuration and is followed by strength, partial rehydration. The shaped bodies are then subjected to a thermal treatment at a temperature which is high enough to cause combustion of the additive and activate the aluminum oxide, but which is below the temperature at which a significant reduction in the active surface area and a phase change can occur. The activated shaped bodies have a surface area of at least about 250 m / g, a total pore volume of at least about 0.5 ccm / g being present and at least about 25% of the total pore volume being represented by pores whose pore size is in the range of 800 to 17,500 angstroms; they are also characterized by a crushing strength of at least about 3 1/2 and an abrasion loss of less than about 2 % and an average bulk density of about 400 to 675 kg / nr.

Zur Herstellung der eine niedrige Dichte aufweisenden, hochfesten, aktiven Aluminiumoxyd-Formkörper von im wesentlichen kugelförmiger Konfiguration wird als Ausgangsmaterial ein Aluminiumoxyd verwendet, das im wesentlichen eine JC- Q -Struktur aufweist. Dieser Aluminiumoxyd-Typ kann z.B. aus Aluminiumoxyd-trihydrat, wie es bei dem bekannten Bayer-Prozeß anfällt, durch eine geregelte Dehydratation gewonnen werden. Die Dehydratation wird in einer Weise durchgeführt, die sicherstellt, daß zumindest ein geringer Grad an Rehydratisierbarkeit desIn order to produce the low-density, high-strength, active aluminum oxide shaped bodies of essentially spherical configuration, an aluminum oxide is used as the starting material, which essentially has a JC-Q structure. This type of aluminum oxide can, for example, be obtained from aluminum oxide trihydrate, as is obtained in the known Bayer process, by controlled dehydration. The dehydration is carried out in a manner which ensures that at least a small degree of rehydratability of the

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Aluminiumoxyds erhalten bleibt. Es sind Verfahren bekannt, deren man sich bedienen kann, um das Aluminiumoxyd mit der ^- ξ* -Struktur zu erhalten, und eines dieser Verfahren, das in der USA-Patentschrift 3 "222 129 von H.E.Osment und Mitarbeitern ausführlich beschrieben ist, betrifft die kurzzeitige Calcinierung der Aluminiumoxydhydrat-Partikel, die von einem Kraftstoff-Luft-Gemisch umgeben sind, in einer Verbrennungszone bei Flammentemperaturen zwischen etwa 17000C und 1900 C und das anschließende schnelle Abschrecken. Auch andere Calcinierungsmethoden für Aluminiumoxyd, die ein Material von der gewünschten V - Q -Struktur liefern, sind gleichfalls anwendbar.Aluminum oxide is retained. Methods are known which can be used to obtain the alumina with the ^ - ξ * structure, and one of these methods, which is described in detail in US Pat. No. 3,222,129 to HEOsment et al, relates to the brief calcination of the alumina hydrate particles, which are surrounded by a fuel-air mixture in a combustion zone at flame temperatures of about 1700 0 C and 1900 C and the subsequent rapid quenching. other Calcinierungsmethoden for aluminum oxide, the material of the desired V - Q structure are also applicable.

Ein Aluminiumoxyd mit J)^- ξ> -Struktur ist aus mindestens zwei Gründen erwünscht. Es besitzt eine verhältnismäßig hohe Phasenstabilität, selbst wenn es bei hohen Temperaturen angewendet wird, über lange Zeiträume hinweg, und darüber hinaus zeigen Formkörper, die aus diesem Typ von Aluminiumoxyd geformt worden sind, dank dessen Fähigkeit zu einer mindestens partiellen Rehydratation ausgezeichnete Festigkeitseigenschaften. Die Ausdrücke "von einer im wesentlichen J^- J? -Struktur" und " 3^~ Φ -Aluminiumoxyd", wie sie in dieser Erfindungsbeschreibung gebraucht werden, sollen sich auf ein Aluminiumoxyd beziehen, das wenigstens etwa 50 Gewichtsprozent eines Übergangs-Aluminiumoxyds von ^- Jp -Struktur enthält, die durch Röntgenstrahlen-Beugungsaufnahmen bestimmt werden kann, wie es H.E. Osment und Mitarbeiter in der USA-Patentschrift 3 226 191 in allen Einzelheiten beschrieben haben.An aluminum oxide with a J) ^ - ξ> structure is desirable for at least two reasons. It has a relatively high phase stability even when used at high temperatures for long periods of time and, moreover, molded articles molded from this type of alumina exhibit excellent strength properties thanks to its ability to be at least partially rehydrated. The terms "of a substantially J ^ - J? Structure" and "3 ^ ~ Φ -alumina", as used in this specification of the invention, are intended to refer to an alumina which is at least about 50 percent by weight of a transition alumina of ^ - Jp structure which can be determined by X-ray diffraction images, as detailed by HE Osment et al in U.S. Patent 3,226,191.

Das Aluminiumoxyd wird nach der Calcinierung gegebenenfalls gemahlen, um eine im wesentlichen gleichmäßigeAfter calcination, the aluminum oxide is optionally ground to be substantially uniform

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Teilchengrößenverteilung zu erreichen und sicherzustellen, ,daß bei den Formkörpern das Höchstmaß an Festigkeitseigenschaften erreicht wird, welches als Folge der zweckmäßigen Packung der Partikel von gleichmäßiger Größe innerhalb der Formkörper resultiert. Das Vermählen wird in einer solchen Weise durchgeführt, daß man eine Teilchengröße erzielt, bei der wenigstens 50 $ der gesamten Partikel, vorzugsweise 70 % oder mehr, durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,044 mm gehen; weist jedoch das Aluminiumoxyd nach dem Calcinieren bereits eine geeignete Teilchengröße auf, so kann sich die Mahlstufe erübrigen.To achieve particle size distribution and to ensure that the maximum strength properties are achieved in the moldings, which results as a result of the appropriate packing of the particles of uniform size within the moldings. The milling is carried out in such a way that a particle size is obtained in which at least 50 % of the total particles, preferably 70% or more, pass through a sieve with a mesh size of 0.044 mm; however, if the aluminum oxide already has a suitable particle size after calcining, the grinding step may be unnecessary.

Zur Herstellung der eine niedrige Dichte aufweisenden, hochporösen und festen Formkörper wird nach der Lehre der vorliegenden Erfindung ein faserartiger, verbrennbarer, organischer Zusatzstoff verwendet, welcher dem ~y^~ Q -Aluminiumoxyd vor der Formgebung zugesetzt wird. Der faserartige organische Zusatzstoff besteht vorzugsweise aus einem Cellulosematerial, das z.B. aus Holz stammt, oder es kann auch der bei· der Rohrzuckergewinnung hinterbleibende faserartige Rückstand, die sogenannte Bagasse, sein. Solche Cellulosematerialien sollten im vorzugsweise gereinigten Zustand zur Anwendung kommen. Es können jedoch' auch die ungereinigten Fasern verwendet werden, vorausgesetzt, daß alle in dem Fasermaterial vorhandenen Verunreinigungen verbrennbar sind, ohne irgendeinen nicht verbrennbaren anorganischen Rückstand oder eine Asche zu hinterlassen, da Rückstände dieser Art nicht nur die Poren verstopfen, sondern auch die katalytischen Eigenschaften eines Katalysators, die auf dem neuen Substrat beruhen, verändern können. Das zur Her-According to the teaching of the present invention, a fibrous, combustible, organic additive is used to produce the low-density, highly porous and solid molded body, which is added to the ~ y ^ ~ Q -aluminum oxide before shaping. The fibrous organic additive preferably consists of a cellulose material, which comes from wood, for example, or it can also be the fibrous residue left behind during the extraction of cane sugar, the so-called bagasse. Such cellulose materials should preferably be used in a cleaned state. However, the uncleaned fibers can also be used provided that any impurities present in the fiber material are combustible without leaving any incombustible inorganic residue or ash, since residues of this type not only clog the pores but also the catalytic properties of a catalyst, which are based on the new substrate, can change. The for-

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stellung des neuen, eine niedrige Dichte aufweisenden, hochfesten Materials verwendete Cellulose-Fasermaterial kann weiter durch seinen Cellulosegehalt und seine Teilchengröße charakterisiert werden. Der Cellulosegehalt, ob er nun als c<-, ß- oder *γ-Cellulose vorliegt, sollte wenigstens 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise über 80 Gewichtsprozent, betragen, und der Rest des Fasermaterials sollte im wesentlichen organischer Natur sein, um eine nahezu vollständige Verbrennung sicherzustellen. Wenn auch die meisten Cellulosematerialien unabweisbar geringe Mengen von anorganischen Materialien, wie Alkalioder Erdalkalisalze, z.B. NaCl, NapSCk oder Ca-Salze, oder anorganische Salze enthalten, die mit dem Cellulosematerial während dessen Aufbereitung kombiniert bzw. vergesellschaftet werden, so sollte doch der Gehalt des Cellulose-Fasermaterials an anorganischen Stoffen einen Wert von etwa 5 Gewichtsprozent nicht übersteigen und vorzugsweise unter etwa 3 Gewichtsprozent liegen.position of the new, low-density, Cellulose fiber material used in high-strength material can be further determined by its cellulose content and its particle size be characterized. The cellulose content, whether it is present as c <-, ß- or * γ-cellulose, should at least 50 percent by weight, preferably over 80 percent by weight, and the remainder of the fiber material should be essentially organic in nature to ensure nearly complete combustion. Even though most cellulosic materials are inevitably small amounts of inorganic materials, such as alkali or Alkaline earth salts, e.g. NaCl, NapSCk or Ca salts, or contain inorganic salts that are combined or associated with the cellulose material during its processing the content of the cellulosic fiber material should be of inorganic substances do not exceed a value of about 5 percent by weight and preferably are below about 3 percent by weight.

Die Partikelgröße des Fasermaterials, das sich für eine Verwendung als verbrennbarer Zusatzstoff als brauchbar erweist, kann zwischen etwa 20 und 400 Mikron schwanken, wobei diese Meßwerte Durchschnitts-Partikelgrößen darstellen und sich auf die Messung der Faserlänge beziehen. Ein zur Herstellung der hochfesten, eine niedrige Dichte aufweisenden Formkörper der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignetes Cellulosematerial besteht aus (\-Cellulose, die aus der mechanischen Vermahlung von gereinigtem Holzzellstoff stammt und etwa 99 Gewichtsprozent (auf Trockengewicht berechnet) (X -Cellulose enthält und ein spezifisches Gewicht von etv/a 1,55 bis 1,6θ besitzt.The particle size of the fibrous material found suitable for use as a combustible additive can vary between about 20 and 400 microns, these measurements being average particle sizes and relating to the measurement of fiber length. A cellulose material that is particularly suitable for producing the high-strength, low-density molded bodies of the present invention consists of (\ -cellulose, which comes from the mechanical grinding of purified wood pulp and contains about 99 percent by weight (calculated on dry weight) (X -cellulose) and a specific gravity of etv / a 1.55 to 1.6θ has.

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— Q _- Q _

Dieses Material weist eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 40 bis 200 Mikron auf und hinterläßt nach dem Verbrennen weniger als etwa 0,1 Gewichtsprozent Asche und ist im wesentlichen inert gegenüber Säuren, Alkalien und organischen Lösungsmitteln. Es ist darüber hinaus bei der Formgebung durch Wasser benetzbar, und dies steht im Gegensatz zum Verhalten von Kohlenstoff, Naphthalin oder anderen verbrennbaren organischen Zusatzstoffen.This material has an average particle size of about 40 to 200 microns and leaves behind less than about 0.1 weight percent ash after incineration and is essentially inert to acids, Alkalis and organic solvents. It can also be wetted by water during shaping, and this is in contrast to the behavior of carbon, naphthalene or other combustible organic Additives.

Die Menge des Cellulose-Fasermaterials, die mit dem hauptsächlich aus J%-P -Aluminiumoxyd bestehenden Aluminiumoxyd vermischt werden muß, hängt von dem · Schüttgewicht und der Porösität ab, die man dem fertigen, kugelförmigen Katalysator-Trägerstoff zu verleihen wünscht. Das Schüttgewicht der fertigen Formkörper kann zwischen etwa 400 und 675 kg/rrr variiert werden, wenn die Menge des zugegebenen Fasermaterials zwischen etwa 5 und 55 Gewichtsprozent, bezogen auf das AlgO^-Gewicht, variiert wird, wobei die niedrigen Schüttgewichte mit den dem Gemisch einverleibten größeren Fasermaterialmengen gekoppelt sind. Ausgezeichnete Ergebnisse in Bezug auf die Gesamt-Porösität, die Festigkeit und das Schüttgewicht werden erzielt, wenn die Menge des dem Aluminiumoxyd zuzusetzenden Fasermaterials zwischen den Grenzwerten von etwa 8 und 30 Gewichtsprozent festgelegt und die durchschnittliche Partikelgröße (Faserlänge) des Materials zwischen etwa 40 und 200 Mikron gewählt wird.The amount of cellulosic fiber material which must be mixed with the aluminum oxide, which consists mainly of J% - P -aluminum oxide, depends on the bulk density and the porosity which one wishes to impart to the finished, spherical catalyst carrier. The bulk density of the finished molded body can be varied between about 400 and 675 kg / mm if the amount of added fiber material is varied between about 5 and 55 percent by weight, based on the AlgO ^ -weight, the low bulk weights with those incorporated into the mixture larger amounts of fiber material are coupled. Excellent results in terms of total porosity, strength and bulk density are achieved when the amount of fiber material to be added to the aluminum oxide is set between the limit values of about 8 and 30 percent by weight and the average particle size (fiber length) of the material between about 40 and 200 Micron is chosen.

Das Vermischen des ^- .9 -Äluminiumoxyds mit dem Cellulose-Fasermaterial kann auf jede beliebige bekannte Weise erfolgen, vorausgesetzt, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Fasermaterials durch dieMixing the ^ - .9 alumina with the cellulosic fiber material can be done in any known manner, provided that one essentially uniform distribution of the fiber material through the

309839/1084-309839 / 1084-

Mischvorrichtung und die jeweils gewählte Mischmethode sichergestellt ist. Ist dann das Vermischen des Aluminiumoxyds mit dem verbrennbaren Zusatzstoff beendet, so ist aufgrund der Faserstruktur dieses Zusatzstoffes und der willkürlichen, regellosen Verteilung der Fasern untereinander im Aluminiumoxyd gewährleistet, daß nach der Formgebung und der anschließenden geregelten thermischen Behandlung, welche die Verbrennung des Zusatzstoffes bewirkt, ein aus miteinander in Verbindung stehenden Kanälen bestehender Gefüge-Typ entsteht, der die hohe Porösität und in Verbindung damit das niedrige Schüttgewicht bedingt.Mixing device and the selected mixing method is ensured. When the mixing of the aluminum oxide with the combustible additive is finished, so is due to the fiber structure of this additive and the random, random distribution of the fibers among each other in the aluminum oxide ensures that after the shaping and the subsequent regulated thermal Treatment that causes the additive to burn, one of interrelated Channels of existing structure-type emerges, which the high porosity and in connection with it the low bulk density conditional.

Das Gemisch aus dem Aluminiumoxyd und dem Zusatzstoff wird dann einer Formgebungs-Operation unterworfen, welche die im wesentlichen kugelförmige Konfiguration schafft. Die kugelförmige Gestalt wird im allgemeinen dadurch zustandegebracht, daß man sich zur Formgebung einer rotierenden Schale bzw. Pfanne oder einer ähnlichen Vorrichtung bedient, die gegen die Horizontale um einen gewissen vorbestimmten Winkel geneigt ist. Diese Vorrichtungen werden mit einer bestimmten Geschwindigkeit rotieren gelassen, und die Kombination von Beschickungsgeschwindigkeit, Neigungswinkel und Drehgeschwindigkeit ermöglicht dann die Einstellung des Durchmessers der kugelartigen Formkörper. Zur Herstellung von kugelartigen Formkörpern mit im wesentlichen gleichmäßiger Gestalt und einem mittleren Durchmesser von etwa 3 bis 6 mm kann als besonders geeignete Vorrichtung beispielsweise eine Pfanne mit einem Durchmesser von etwa 90 cm und einer Tiefe von etwa hcj cm verwendet werden. Die Pfanne wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit, z.B. 40 Umdrehungen pro Minute, rotieren gelassen, und sie ist um einen Winkel von 20 bis 45° gegenThe mixture of the alumina and the additive is then subjected to a shaping operation which creates the substantially spherical configuration. The spherical shape is generally brought about by using a rotating bowl or pan or similar device which is inclined to the horizontal by a certain predetermined angle for shaping. These devices are rotated at a certain speed, and the combination of feed speed, angle of inclination and speed of rotation then enables the diameter of the spherical shaped bodies to be adjusted. For the production of spherical shaped bodies with a substantially uniform shape and an average diameter of about 3 to 6 mm, a pan with a diameter of about 90 cm and a depth of about h c j cm can be used as a particularly suitable device. The pan is rotated at a certain speed, for example 40 revolutions per minute, and it is opposed by an angle of 20 to 45 °

309839/ 108/,309839/108 /,

die Vertikale geneigt, und dies alles hat die Bildung von kugeligen Formkörpern zur Folge. Natürlich können zur Herstellung der kugeligen Formkörper auch andere formgebende Vorrichtungen, wie sie in der einschlägigen Technik bekannt sind, verwendet werden, beispielsweise zylinderartige Drehtrommeln. Selbstverständlich haben die vorangehend angeführten Bedingungen für die Herstellung der kugelartigen Formkörper keineswegs einen einschränkenden Charakter; sie sollen dem mit der Herstellung von kugeligen Formkörpern aus Aluminiumoxyd vertrauten Fachmann nur allgemeine Richtlinien eröffnen.the vertical inclined, and education has all of this of spherical shaped bodies result. Of course, others can also be used to produce the spherical shaped bodies shaping devices, as they are known in the relevant art, can be used, for example cylindrical rotating drums. Of course you have the above-mentioned conditions for the production of the spherical shaped bodies by no means one restrictive character; they are supposed to do with the production of spherical moldings from aluminum oxide only open general guidelines to a trusted professional.

Im Anschluß an die Formgebungs-Operation werden die frisch hergestellten kugeligen Formkörper einer Rehydratations- oder Härtungs-Operation unterworfen. Die Rehydratation soll die Festigkeitseigenschaften der kugelartigen Formkörper weiterentwickeln, und sie umfaßt - wie es dem Fachmann geläufig ist - .die Umwandlung der amorphen Aluminiumoxyd-Species in die kristalline Form in dieser Stufe. Diese Härtungs- bzw. Alterungsstufe kann in der Weise praktisch durchgeführt werden, daß man die frisch hergestellten Formkörper in einer feuchten Atmosphäre in einem offenen oder geschlossenen System oder sogar in Wasser untergetaucht eine gewisse Zeit lang aufbewahrt. Das Härten wird eine solche Zeit lang durchgeführt, die zwischen 10 und 60 Stunden bei Raumtemperatur liegen kann; es können jedoch auch kürzere Härtungszeiten, z.B. solche von 6 bis 48 Stunden, bei Temperaturen über 50 C, in der Regel zwischen 70 und 90°C, angewendet werden.Following the shaping operation, the freshly produced spherical shaped bodies are subjected to a rehydration or subjected to hardening operation. The rehydration is said to improve the strength properties of the spherical Develop molded bodies, and it includes - as is known to the person skilled in the art -. The conversion of amorphous alumina species to crystalline form at this stage. This hardening or aging stage can be practically carried out in such a way that the freshly produced moldings in a moist Atmosphere in an open or closed system, or even submerged in water for a period of time kept for a long time. The curing is carried out for such a time that between 10 and 60 hours at room temperature can lie; however, shorter curing times, e.g. those of 6 to 48 hours, can also be used Temperatures above 50 C, usually between 70 and 90 ° C.

Die gehärteten Formkörper werden dann zwecks Entfernung des verbrennbaren faserigen Zusatzstoffes und gleich-The hardened moldings are then removed for the purpose of removing the combustible fibrous additive and

30 98 39/ 10-84 ■■"30 98 39 / 10-84 ■■ "

BAD OBJGINAi.BAD OBJGINAi.

zeitiger Aktivierung der frischen Kugelkörper einer Hitzebehandlung unterworfen. Die Hitzebehandlung wird bei Temperaturen zwischen etwa 4500C und 65O0C unter genau geregelten Bedingungen durchgeführt. Die Regelung zielt darauf ab, die Temperatur genau zwischen den vorgenannten Grenzwerten zu halten, da die Verbrennungswärme - falls sie nicht überwacht wird - die Temperatur beträchtlich über 65O0C zu steigern vermag, was wiederum eine Phasenumwandlung und eine entsprechende Verkleinerung der aktiven Oberfläche zur Folge haben kann. Die Zeit, die man benötigt, um den verbrennbaren faserartigen Zusatzstoff zu entfernen, hängt im allgemeinen von der im Aluminiumoxyd vorhandenen Menge desselben und der Verbrennungsgeschwindigkeit ab. Auf jeden Fall werden die frischen Formkörper in den Temperaturgrenzen von etwa 450 und 650 C mindestens so lange thermisch behandelt, bis im wesentlichen die Gesamtmenge des faserartigen Zusatzstoffes durch Verbrennung entfernt worden ist. Wie gefunden wurde, reichen Zeiten von etwa 1 bis 10 Stunden zu einer vollständigen Verbrennung und restlosen Entfernung des faserartigen Zusatzstoffes aus. Man kann dies gewünschtenfalls visuell beobachten an dem allmählichen Weißwerden der Formkörper. Sind sämtliche Formkörper auf ihrer Oberfläche weiß geworden, so wird die Aktivierungsbehandlung weiter fortgesetzt, um eine vollständige Verbrennung und Entfernung des faserartigen Zusatzstoffes auch aus dem Kern sicherzustellen. Aufgrund der oben erwähnten ungeordneten, regellosen Kanalstruktur der aus dem Gemisch aus dem Aluminiumoxyd und dem faserartigen Zusatzstoff hergestellten Formkörper wird die vollständige Entfernung des faserartigen Zusatzstoffes ohne Hinterlassung eines Rückstandes erreicht. Im Gegensatz hierzuearly activation of the fresh spherical bodies subjected to a heat treatment. The heat treatment is carried out at temperatures between about 450 0 C and 65O 0 C under precisely controlled conditions. The regulation aims to keep the temperature precisely between the aforementioned limits, since the combustion heat - if it is not monitored - the temperature can increase considerably above 65O 0 C, which in turn has a phase transition and a corresponding reduction of the active surface result may have. The time it takes to remove the combustible fibrous additive generally depends on the amount of it present in the alumina and the rate of combustion. In any case, the fresh moldings are thermally treated in the temperature limits of about 450 and 650 C at least until substantially the entire amount of the fibrous additive has been removed by incineration. As has been found, times of about 1 to 10 hours are sufficient for complete combustion and complete removal of the fibrous additive. This can, if desired, be observed visually from the gradual whitening of the shaped bodies. When all of the shaped bodies have turned white on their surface, the activation treatment is continued in order to ensure complete combustion and removal of the fibrous additive from the core as well. Due to the above-mentioned disordered, random channel structure of the shaped bodies produced from the mixture of the aluminum oxide and the fibrous additive, the complete removal of the fibrous additive is achieved without leaving a residue. In contrast to this

309839/ 1 084309839/1 084

kann bei den zum Stand der Technik gehörigen Produkten, die zu verflüchtigende feste organische Zusatzstoffe oder andere nicht-faserartige Zusatzstoffe enthalten, dieser wichtige Vorteil der neuen Methode nicht erzielt werden, und es ist eine vollständige Entfernung des Zusatzstoffes ohne hinterbleibende Abscheidungen, von verkohlten Verbindungen nicht möglich. Durch eine Erhöhung der Hitzebehandlungstemperatur oder eine verlängerte Aktivierungsdauer kann in der Regel eine vollständige Entfernung der Zusatzstoffe nicht bewerkstelligt werden, da die^Z'ürsätzstoffe, die im Kern der Formkörper okkludiert sind, einer vollständigen Verbrennung nicht zugänglich sind und da außerdem die "Abziehkanäle" für die verflüchtigten oder gasförmigen Verbrennungsrückstände fehlen.in the case of the products belonging to the state of the art, the solid organic additives to be volatilized or contain other non-fibrous additives, this important advantage of the new method cannot be achieved and it is a complete removal of the additive without remaining deposits, of charred compounds not possible. By an increase the heat treatment temperature or an extended activation time can usually be a complete Removal of the additives cannot be accomplished because the Z'ürätzstoffe in the core of the molded body are occluded, are not amenable to complete combustion and, in addition, the "extraction channels" for volatilized or gaseous combustion residues miss.

Die Regelung der Temperatur innerhalb des spezifizierten Bereiches kann für gewöhnlich sowohl bei den direkt als auch indirekt beheizten Aktivatoren entweder durch entsprechende Begrenzung des Sauerstoffgehaltes im Hitzeaktivator oder Ofen oder durch Einpressen eines Kühlgases, wie Stickstoff, erfolgen, was nicht nur die Temperatur der Ofenatmosphäre herabsetzt, sondern zugleich auch den Sauerstoffgehalt durch Verdünnung reduziert. Es sind auch andere Methoden der Temperaturkontrolle anwendbar, und hierzu gehört die Regelung der Menge der frischen Formkörper, mit denen der Aktivator beschickt wird.The regulation of the temperature within the specified range can usually be carried out with the direct as well as indirectly heated activators either by limiting the oxygen content in the heat activator accordingly or oven or by injecting a cooling gas such as nitrogen, which is not just the temperature the furnace atmosphere, but at the same time also reduces the oxygen content through dilution. Other methods of temperature control are applicable, and this includes regulating the amount of fresh moldings with which the activator is charged.

Das so entstandene aktive Aluminiumoxyd von kugelförmiger Konfiguration ist durch eine einzigartige Kombination von niedriger Dichte, hoher Festigkeit, großer OberflächeThe resulting active spherical aluminum oxide Configuration is through a unique combination of low density, high strength, large surface area

309839/1084309839/1084

und einer Porösität im 800 bis 17 500 Angstrom-Bereioh ausgezeichnet, die bislang nicht erreichbar war.and a porosity in the 800 to 17,500 Angstrom range, which was previously not achievable.

Die folgenden Beispiele und die Tabellen sollen die Arbeitsweise und die Produkte der neuen Erfindung, sowie die damit verbundenen Vorteile in allen Einzelheiten erläutern. The following examples and tables are intended to illustrate the operation and products of the new invention, as well explain the associated advantages in detail.

Beispiel 1example 1

Aluminiumoxyd-trihydrat, wie es beim Bayer-Prozeß anfällt, wurde einer Dehydratation nach dem in der USA-Patentschrift 3 222 129 beschriebenen Verfahren unterworfen. Das entstandene Aluminiumoxyd wies im wesentlichen eine 0C~^ -Struktur auf (der J^- ξ> -Gehalt des Aluminiumoxyds betrug mehr als 8o %) und war durch einen Verbrennungsverlust (LOI) von etwa 6 Gewichtsprozent gekennzeichnet. Dieses Aluminiumoxyd wurde bis zu einer Teilchengröße vermählen, bei der 95 Gewichtsprozent durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,044 mm gingen. Das gemahlene Aluminiumoxyd wurde gründlich mit 10 Gewichtsprozent einer Cellulose vermischt, die durch die folgenden Eigenschaften charakterisiert war: CK'-Cellulosegehalt 99,5 %; Aschegehalt nach Verbrennung 0,02 % (alle Prozentwerte stellen Gewichtsprozente dar und sind auf Trockengewichte bezogen). Die Teilchengröße der (X-Cellulose betrug 200 Mikron (durchschnittliche Faserlänge). Das Gemisch wurde zu einer kugelartigen Konfiguration mit einem mittleren Durchmesser zwischen etwa 3 und 8 mm verformt in einer rotierenden Pfanne von etwa 1 m Durchmesser und einer Tiefe von etwa 45 cm bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 40 Umdrehungen pro Minute, wobei die Pfanne gegen die Vertikale um einen Winkel von 37 geneigtAluminum oxide trihydrate, as obtained in the Bayer process, was subjected to dehydration according to the process described in US Pat. No. 3,222,129. The resulting aluminum oxide had essentially an OC ~ ^ structure (the J ^ - ξ> content of the aluminum oxide was more than 80 %) and was characterized by a combustion loss (LOI) of about 6% by weight. This aluminum oxide was ground to a particle size at which 95 percent by weight passed through a sieve with a mesh size of 0.044 mm. The ground alumina was thoroughly mixed with 10% by weight of a cellulose which was characterized by the following properties: CK'-cellulose content 99.5 %; Ash content after incineration 0.02 % (all percentages are percentages by weight and are based on dry weights). The particle size of the (X-cellulose was 200 microns (average fiber length). The mixture was deformed into a spherical configuration with an average diameter between about 3 and 8 mm in a rotating pan about 1 m in diameter and about 45 cm deep a rotation speed of 40 revolutions per minute, with the pan inclined at an angle of 37 to the vertical

309839/1084309839/1084

war. Die Verformung erfolgte unter Aufsprühen genügender Wassermengen auf das in der Pfanne in Taumelbewegung befindliehe Gemisch, und die gebildeten Kugelkörper wurden kontinuierlich abgezogen, während frisches Gemisch kontinuierlich in die Pfanne eingespeist wurde. Die so erzeugten Kugelkörper wurden dann etwa 40 Stunden lang in einem geschlossenen Behälter bei einer relativen Feuchtigkeit von etwa 95 bis 98 % und einer Temperatur von etwa 8o°C gehärtet. Die gehärteten Kugelkörper wurden dann einer Hitzebehandlung in einem direkt beheizten Ofen unterworfen. Die Temperatur der Ofenatmosphäre wurde nach und nach im Verlauf von etwa 7 Stunden auf etwa 540°C erhöht, um eine allmähliche Verteilung der Verbrennungswärme zu ermöglichen, und sie wurde dann noch 1 Stunde auf etwa 5^O0C gehalten. Die Formkörper wurden dann abgekühlt, und es wurden deren physikalische Eigenschaften bestimmt. Diese Eigenschaften bzw. die Meßwerte sind in Tabelle I züsamnengestellt. Zu Vergleichszwecken wurde ein ^ζ-§ -Aluminiumoxyd, das frei von jeglichem Zusatzstoff war, gleichfalls verformt und in der oben angegebenen Weise behandelt. Auch die Eigenschaften der so erhaltenen Formkörper sind in Tabelle I zusammengestellt.was. The deformation was carried out by spraying sufficient amounts of water onto the mixture in the tumbling motion in the pan, and the spherical bodies formed were continuously withdrawn while fresh mixture was continuously fed into the pan. The spherical bodies produced in this way were then cured for about 40 hours in a closed container at a relative humidity of about 95 to 98 % and a temperature of about 80.degree. The hardened spherical bodies were then subjected to a heat treatment in a directly heated oven. The temperature of the furnace atmosphere was raised gradually over the course of about 7 hours to about 540 ° C to allow a gradual distribution of the combustion heat, and it was then maintained for 1 hour to about 5 ^ O 0 C. The moldings were then cooled and their physical properties were determined. These properties and the measured values are summarized in Table I. For comparison purposes, a ^ ζ-§ -aluminium oxide, which was free of any additive, was also shaped and treated in the manner indicated above. The properties of the moldings obtained in this way are also summarized in Table I.

Beispiel 2Example 2

Es wurden die Versuche mit einem aus Aluminiumoxyd und einem fasrigen Zusatzstoff bestehenden Gemisch, das etwa 15 Gewichtsprozent und 25 Gewichtsprozent Zusatzstoff enthielt, wiederholt. Die Formkörper wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Proze.fi hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.The experiments with one made of aluminum oxide and a fibrous additive mixture comprising about 15 weight percent and 25 weight percent additive contained, repeated. The moldings were produced according to the process described in Example 1. The results are summarized in Table II.

3098 39/10 843098 39/10 84

Beispiel 3Example 3

Es wurden neue Versuche unter Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Methode mit Gemischen aus Aluminiumoxyd und dem faserartigen Zusatzstoff durchgeführt, um die Auswirkungen, die durch Variation der Teilchengröße des Cellulose-Fasermaterials das in Beispiel 1 zur Anwendung gelangte, eintreten, zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.New experiments were carried out using the methods described in Example 1 described method with mixtures of aluminum oxide and the fibrous additive carried out in order to reduce the effects, by varying the particle size of the cellulose fiber material that was used in Example 1 to occur. The results are in Table III compiled.

Beispiel 4Example 4

Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, um die Bedeutung der Fasernatur des Zusatzstoffes für die Erzeugung der einzigartigen Porösität und auch für die Gewinnung von aktiven Kugelkörpern, die frei von verkohlten Rückständen sind, zu veranschaulichen. Zu Vergleichszwecken wurden die folgenden Zusatzstoffe verwendet: Mehl und Kohle, die einzeln in einer Menge von 10 Gewichtsprozent eingearbeitet wurden. Die Partikelgröße dieser Zusatzstoffe lag in der Größenordnung von etwa 20 bis 200 Mikron. Es wurde die in Beispiel 1 beschriebene Prozedur benutzt, um die Kugelkörper herzustellen, und die Kugelkörper wurden in der gleichen Weise, wie es in Beispiel 1 angegeben ist, gehärtet und hitzebehandelt. Die Ergebnisse der Vergleichsversuche sind in Tabelle IV zusammengestellt. Comparative tests were carried out to determine the importance of the fiber nature of the additive for its production the unique porosity and also for the extraction of active spherical bodies that are free from carbonized residues are to be illustrated. For comparison purposes, the following additives were used: flour and Charcoal incorporated individually in an amount of 10 percent by weight. The particle size of these additives was on the order of about 20 to 200 microns. The procedure described in Example 1 was followed used to manufacture the spherical bodies, and the spherical bodies were prepared in the same manner as in Example 1 indicated, hardened and heat treated. The results the comparative tests are shown in Table IV.

30 9 839/108/.30 9 839/108 /.

Tabelle ITable I. Eigenschaftenproperties

Oberfläche m2/g Gesamt-Porenvolumen ccm/gSurface area m 2 / g total pore volume ccm / g

Porenvolumen im 8OG-I7 500-Angstrom-Bereich in ccm/g und {%) des Gesamt-PorenVolumens Schüttgewicht kg/rar Bruchfestigkeit kg Abriebverlust % Farbe der Kugelkörper (außen) Farbe des gebrochenen Kerns Y- ρ-Aluminiumoxyd und
# Zusatzstoff Pore volume in the 8OG-I7 500 angstrom range in cc / g, and {%) of the total pore volume, bulk density kg / rar breaking strength kg abrasion loss% color of the ball body (outside) Color of the broken core Y ρ -Aluminiumoxyd and
# Additive

276276

0,71
0,240.71
0.24

(36)
576
10
0,3
weiß
weiß(36)
576
10
0.3
White
White

f c ^>-Aluminiumoxyd f c ^> - aluminum oxide

325325

0,430.43

0,090.09

(21)(21)

789789

22,222.2

0,240.24

weißWhite

weißWhite

Tabelle IITable II Eigenschaftenproperties

Oberfläche m /g Gesamt-Porenvolumen ccm/gSurface area m / g total pore volume ccm / g

Porenvolumen im 8OO-I7 5OO-Angstrom-Bereich in ccm/g und {%) des Gesamt-Porenvolumens Schüttgewicht kg/nr Bruchfestigkeit kg Abriebverlust % Farbe der Kugelkörper (außen) Farbe des gebrochenen Kerns Gew.-^ Zu
satzstoff Pore volume in the 8OO-I7 5OO Angstrom range in cc / g, and {%) of the total pore volume, bulk density kg / nr breaking strength kg abrasion loss% color of the ball body (outside) Color of the broken core wt .- ^ to
substitute

241241

0,740.74

0,290.29

5,6
0,74
weiß
weiß5.6
0.74
White
White

Gew.-^ Zusatzstoff Wt .- ^ additive

252252

1,071.07

0,500.50

(46,7)(46.7)

430,4430.4

3,23.2

1,91.9

weiß weißknow white

309839/1084309839/1084

Tabelle IIITable III

Eigenschaftenproperties

Teilchengröße des Zusatzstoffes Wirkung im 10#-Gehaltsbereich Particle size of the additive Effect in the 10 # range

fein " mittel grob (97Si passie- (85$ passie- (60% passieren ein 10(^- ren ein 100- ren ein 100-Maschensieb) Maschensieb) Maschensieb) fine "medium coarse (97Si passie- (85 $ passie- (60% pass a 10 (^ - ren a 100- a 100- mesh sieve) mesh sieve) mesh sieve)

0
Oberfläche m /g0
Surface m / g 276276 262262 265265 Gesamt-Porenvolumen ccm/gTotal pore volume ccm / g 0,710.71 0,690.69 0,700.70 Porenvolumen im 8OO-
17 500-Angstrom-Bereich
in ccm/g und {%) des Ge-
samt-PorenvolumensPore volume in the 8OO
17,500 angstrom range
in ccm / g and {%) of the
velvet pore volume 0,24
(34)0.24
(34) 0,18
(25)0.18
(25) 0,20
(28)0.20
(28) Schiittgewicht kg/nrWeight kg / nr 576576 584584 58O58O Bruchfestigkeit kgBreaking strength kg 10,010.0 10,210.2 7,87.8 Abriebverlust % Abrasion loss % 0,30.3 0,90.9 1,61.6 Farbe der Kugelkörper
(außen)Color of the spherical bodies
(Outside) weißWhite weißWhite weißWhite Farbe des gebrochenen
KernsColor of the broken
Kerns weißWhite weißWhite weißWhite

alle Maschensieb-Angaben beziehen sich auf Siebe der US-Standard-Siebreiheall mesh sieve information relates to sieves of the US standard sieve series

Eigenschaftenproperties

Tabelle IV Zusatzstoff-Typ; 10 Gewichts-^Table IV Additive type; 10 weight ^

Cellulosefasern Cellulose fibers

Oberfläche m /g 276 Gesamt-Porenvolumen ccm/g 0,71 Porenvolumen im 8OO- 0,24Surface area m / g 276 total pore volume ccm / g 0.71 pore volume in the 8OO-0.24

17 500-Angstrom-Bereich17,500 angstrom range

in ccm/g und (#) des (34)in ccm / g and (#) des (34)

Gesamt-Porenvolumens Schiittgewicht kg/nr 576 Bruchfestigkeit kg 10,0 Abriebverlust % 0,3 Farbe der Kugelkörper (außen) Farbe des gebrochenen KernsTotal pore volume Slice weight kg / nr 576 Breaking strength kg 10.0 Abrasion loss % 0.3 Color of the spherical bodies (outside) Color of the broken core

weiß
weißWhite
White

Kohle 142,7 0,58 0,01 Coal 142.7 0.58 0.01

(1,7)(1.7)

675675

6,46.4

0,560.56

grauGray

schwarzblack

(9,2)(9.2)

557 4,4 11,0557 4.4 11.0

weiß grauwhite gray

309839/1084309839/1084

Die zur Bestimmung der Meßwerte benutzten analytischen Methoden bestanden in folgendem: The analytical methods used to determine the measured values consisted of the following:

BruchfestigkeitBreaking strength

Eine Probe kugelartiger Formkörper, deren mittlerer Durchmesser 3*2 mm betrug, wurde auf ein Sieb mit einer Maschensiebweite von 3*36 mm gegeben, und 25 Kugelkörper, die an den Siebmaschen zurückgeblieben waren, wurden für die Testzweeke entnommen, während sowohl die Kugelkörper, die Untergrößen aufwiesen, als auch die, die Übergrößen aufwiesen, verworfen wurden. Ein jeder der 25 Kugelkörper wurde in einen "Chatillon Model FTCM"-Bruchfestigkeits-Tester, der mit der Geschwindigkeit 3 betrieben wurde, gegeben. Die Bruchfestigkeit wurde durch Ablesen des Drucks in kg bestimmt, der erforderlich war, um den Kugelkörper zu zerbrechen. Aus den bei den 25 Kugelkörpern gemessenen Zahlenwerten wurde der Mittelwert genommen und als "Bruchfestigkeit in kg" vermerkt .A sample of spherical shaped bodies, the mean diameter of which was 3 * 2 mm, was placed on a sieve with a mesh screen size of 3 * 36 mm , and 25 spherical bodies that had remained on the sieve mesh were removed for the test purposes, while both the spherical bodies, those that were undersized and those that were oversized were discarded. Each of the 25 spheres was placed in a Chatillon Model FTCM tensile tester operating at 3 speed. The breaking strength was determined by reading off the pressure in kg required to break the spherical body. The mean value was taken from the numerical values measured for the 25 spherical bodies and noted as “breaking strength in kg”.

AbriebverlustAbrasion loss

Eine abgewogene Menge von Kugelkörpern (mittlerer Durchmesser 3,2 mm) wurde 30 Minuten lang auf einer "RO-TAP"-Maschine einer milden Schlagbehandlung unterworfen (tapped). Das Material wurde danach gesiebt, und das Material, welches das Sieb (Siebweite 0,595 mm) passierte, wurde gewogen und als Abriebverlust vermerkt.A weighed amount of spherical bodies (mean diameter 3.2 mm) was placed on a "RO-TAP" machine for 30 minutes subjected to a mild beating treatment (tapped). The material was then sieved, and the material which passed the sieve (0.595 mm mesh), weighed and noted as abrasion loss.

Oberflächesurface

Sie wurde nach der Standard-B.E.T.-Methode bestimmt, während das Ge samt-Porenvolumen und die Porenvolumen-Verteilung unter Verwendung eines "Aminco 15 000 psi-Porosimeters" ermittelt wurden.It was determined by the standard BET method while the total pore volume and the pore volume distribution were determined using an "Aminco 15,000 psi porosimeter".

309839/108309839/108

Claims (1)

PatentansprücheClaims Verfahren zur Herstellung von eine niedrige Dichte aufweisenden, aktiven Aluminiumoxyd-Formkörpern von im wesentlichen kugelförmiger Konfiguration, dadurch gekennzeichnet, daß manProcess for the manufacture of low density, active alumina molded articles from substantially spherical configuration, characterized in that one (a) ein Aluminiumoxyd, das Im wesentlichen eine j£- Q Struktur aufweist und einer zumindest partiellen(a) an aluminum oxide which has an essentially j £ - Q structure and an at least partial one ' Rehydratation zugänglich ist, mit einem faserartigen verbrennbaren organischen Zusatzstoff, dessen durchschnittliche Partikelgröße zwischen etwa 40 und 400 Mikron liegt, in einer Menge von etwa 5 bis etwa 55 Gewichtsprozent, bezogen auf das AlpCu-Gewicht, vermischt,'Rehydration is accessible, with a fibrous combustible organic additive, its average particle size is between about 40 and 400 microns, in an amount of about 5 to about 55 percent by weight, based on the AlpCu weight, mixed, (b) das Gemisch zu einer im wesentlichen kugelartigen Konfiguration verformt,(b) deforms the mixture into a substantially spherical configuration, (c) die Formkörper in einer feuchten Atmosphäre etwa 10 bis 60 Stunden lang härtet,(c) the moldings are cured in a humid atmosphere for about 10 to 60 hours, (d) die gehärteten Formkörper bei Temperaturen zwischen etwa 450 und 65O0C eine solche Zeit lang thermisch behandelt, die ausreicht, um im wesentlichen den gesamten Zusatzstoff zu verbrennen,. und man(d) the cured molded body treated for such a time thermally at temperatures between about 450 and 65O 0 C, sufficient to burn the total additive substantially ,. and you (e) die so entstandenen Formkörper, die ein Gesamt-Porenvolumen von wenigstens etwa 0,5 ccm/g aufweisen, wobei mindestens 25 % des Gesamt-Porenvolumens von Poren mit einer Porengröße im Bereich von 800 bis 17 500 Angstrom dargestellt werden, und die durch ein Schüttgewicht zwischen etwa und 675 kg/m ausgezeichnet sind, gewinnt.(e) the molded bodies thus produced, which have a total pore volume of at least about 0.5 ccm / g, with at least 25 % of the total pore volume being represented by pores with a pore size in the range from 800 to 17,500 angstroms, and the are characterized by a bulk density between about and 675 kg / m, wins. 309839/1084309839/1084 2, Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 8 bis JO Gewichtsprozent Zusatzstoff enthält.2, method according to claim 1, characterized in, that the mixture is 8 to JO weight percent additive contains. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der faserartige Zusatzstoff aus Cellulose besteht.5. The method according to claim 1, characterized in, that the fibrous additive consists of cellulose. 4. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Teilchengröße der Cellulose etwa 40 bis 200 Mikron beträgt, gemessen als Teilchenlänge.4. The method according to claim 5, characterized in that that the average particle size of the cellulose is about 40 to 200 microns, measured as Particle length. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtungsdauer etwa 6 bis 48 Stunden bei Temperaturen zwischen TO und 900C beträgt.5. The method according to claim 1, characterized in that the curing time is about 6 to 48 hours at temperatures between 90 0 C and TO. .6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung etwa 1 bis 10 Stunden lang durchgeführt wird..6. Method according to claim 1, characterized in that that the thermal treatment is carried out for about 1 to 10 hours. 7. Eine niedrige Dichte aufweisende, hochporöse, aktive Aluminiumoxyd-Formkörper mit im wesentlichen kugelförmiger Konfiguration, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gesamt-Porenvolumen von wenigstens etwa 0,5 ccm/g aufweisen, wobei mindestens 25 % der gesamten Poren eine Porengröße zwischen 800 und 17 500 Angstrom besitzen, ferner eine Oberfläche von wenigstens etwa 250 m /g, eine Schüttdichte zwischen etwa 400 und kg/m , eine Bruchfestigkeit von wenigstens etwa 3 kg und einen Abriebverlust von weniger als etwa 2 % aufweisen. 7. A low density, highly porous, active aluminum oxide shaped body with a substantially spherical configuration, characterized in that they have a total pore volume of at least about 0.5 ccm / g, with at least 25 % of the total pores having a pore size between 800 and 17,500 angstroms, further have a surface area of at least about 250 m / g, a bulk density between about 400 and kg / m, a crush strength of at least about 3 kg, and an abrasion loss of less than about 2 % . 309839/1084309839/1084
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