DE3116418C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1. Die darin genannten Verfahrensstufen sind aus
der DE-OS-29 42 768 bekannt.
Das nach der sogenannten "Öltröpfchenmethode" in sphärisches Aluminiumoxid
überführbare Aluminiumoxidhydrosol wurde bisher durch
Digerieren von metallischem Aluminium mit einer wäßrigen
Salzsäurelösung und/oder einer wäßrigen Aluminiumchloridlösung
zubereitet. Nachteilig hieran ist, daß durch die
Verwendung des an sich teuren metallischen Aluminiums das
letztlich erhaltene sphärische Aluminiumoxid ebenfalls
teuer ist. Um diesen hohen Kosten des sphärischen Aluminiumoxids
zu begegnen, wurde bereits versucht, das nach der
"Öltröpfchenmethode" in sphärisches Aluminiumoxid überführbare
Aluminiumoxidhydrosol aus Gibbsit herzustellen
(DE-OS 29 42 768).
Verbesserungswürdig an dem aus der DE-OS-29 42 768
bekannten Verfahren sind die immer noch recht
hohen Kosten des Endprodukts, da lediglich etwa 50% der
gesamten Aluminiummenge im Aluminiumoxidhydrosol aus Gibbsit (und zum
Rest aus dem teuren metallischen Aluminium) stammen.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde,
die Gibbitausnutzung des bekannten Verfahrens zu
verbessern und damit die Kosten des Endprodukts
zu senken.
Diese Aufgabe läßt sich bei einem Verfahren gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die im Kennzeichen
von Anspruch 1 einzuhaltenden Maßnahmen lösen.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei
der Zubereitung einer basischen Aluminiumchloridlösung
einer definierten Aluminiumkonzentration und eines definierten
Al/Cl-Verhältnisses durch Digerieren von Gibbsit
mit einer wäßrigen Salzsäurelösung bei erhöhter Temperatur
und erhöhtem Druck und Neutralisieren der erhaltenen
basischen Aluminiumchloridlösung mit wäßrigem Ammoniak zur
Gewinnung eines Aluminiumoxidhydrosols einer zur Durchführung
der "Öltröpfchenmethode" geeigneten Aluminiumkonzentration
und eines zur Durchführung der "Öltröpfchenmethode" geeigneten
Al/Cl-Verhältnisses das in dem Hydrosol vorhandene
Nebenprodukt "Ammoniumchlorid" die physikalischen Eigenschaften
des aus diesem Hydrosol nach der "Öltröpfchenmethode"
herzustellenden sphärischen Aluminiumoxids nicht
beeinträchtigt. Es erhöht vielmehr die Viskosität des Gemischs
aus Aluminiumoxidhydrosol und Geliermittel sowie
die Geliergeschwindigkeit des Gemischs in einem Ölbad. Infolge
der erhöhten Geliergeschwindigkeit läßt sich das
Hydrosol auch dann mit praxisnaher Geliergeschwindigkeit
hydrolysieren, wenn die Hauptmenge des Geliermittels durch
Harnstoff ersetzt wird.
In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
Gibbsit bei Temperaturen von 160 bis 200°C und Drücken von 392 bis 981 kPa
einer wäßrigen Salzsäurelösung digeriert, wobei eine basische
Aluminiumchloridlösung einer Aluminiumkonzentration
von 9 bis 11 Gew.-% und eines Al/Cl-Verhältnisses von 0,4
bis 0,6 erhalten wird. Als Gibbsit kann man einschlägige
natürlich vorkommende Mineralien verwenden. Allgemein gesagt,
gelangen jedoch bei der Zersetzung einer wäßrigen
Natriumaluminatlösung abgeschiedene Kristalle (Gibbsit) im
Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz.
Zu der in der ersten Stufe erhaltenen wäßrigen basischen
Aluminiumchloridlösung wird bei einer Temperatur
von 80° bis 105°C, wäßriges Ammoniak zugesetzt, um
Aluminiumoxidhydrosol einer Aluminiumkonzentration von
7 bis 10 Gew.-% und eines Al/Cl-Verhältnisses von 0,6 bis
1,3 zu bilden.
In der zweiten Stufe kann
nach dem Zusatz von wäßrigem Ammoniak in der wäßrigen basischen
Aluminiumchloridlösung metallisches Aluminium gelöst
werden. In diesem Fall erhält man ein Aluminiumoxidhydrosol
einer Aluminiumkonzentration von 7 bis 14 Gew.-% und
eines Al/Cl-Verhältnisses von 0,6 bis 1,3. Durch das Inlösungbringen
des metallischen Aluminiums erfolgt unweigerlich
eine Erhöhung der Aluminiumkonzentration im Aluminiumoxidhydrosol.
Wenn man letztlich sphärische Aluminiumoxidteilchen
relativ großen Durchmessers herstellen
will, sollte zweckmäßigerweise in der zweiten Stufe zur
Erhöhung der Aluminiumkonzentration im Aluminiumoxidhydrosol
metallisches Aluminium eingesetzt werden.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß bei
niedriger Konzentration des Aluminiumoxidhydrosols an
Aluminium die Gelierung des Sols gehemmt wird. Diese Tendenz
wird mit steigendem Durchmesser der in einem Ölbad
dispergierten Tröpfchen umso ausgeprägter. Darüber hinaus
ist ein aus einem Hydrosol niedriger Aluminiumkonzentration
erhaltenes sphärisches Hydrogel gegen Rißbildung beim
Trocknen anfällig. Auch diese Tendenz nimmt mit steigendem
Durchmesser des sphärischen Hydrogels zu. Somit sollte
zweckmäßigerweise die Aluminiumkonzentration in dem mit
einem Geliermittel vermischten Aluminiumoxidhydrosol über
6,5 Gew.-% im Falle der Herstellung von sphärischem Aluminiumoxid
eines Durchmessers von 1,6 mm und über 7,0 Gew.-%
im Falle der Herstellung eines sphärischen Aluminiumoxids
eines Durchmessers von 3,2 mm liegen.
Es hat sich gezeigt, daß in der zweiten Stufe beim Vermischen
der in der ersten Stufe erhaltenen basischen Aluminiumchloridlösung
mit wäßrigem Ammoniak eine stöchiometrische
Menge Ammoniumchlorid als Nebenprodukt gebildet
wird. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es jedoch,
das in der zweiten Stufe angefallene und Ammoniumchlorid
enthaltende Aluminiumoxidhydrosol im Rahmen der "Öltröpfchenmethode"
weiterzuverarbeiten. In diesem Zusammenhang
sei darauf hingewiesen, daß das Al/Cl-Verhältnis des in
der zweiten Stufe erhaltenen Aluminiumoxidhydrosols dem
nach Abzug des Cl-Gehalts in dem als Nebenprodukt gebildeten
Ammoniumchlorid erhaltenen Wert entspricht.
Die Herstellung von sphärischem Aluminiumoxid aus einem
Aluminiumoxidhydrosol nach der "Öltröpfchenmethode" ist
aus der US-PS 26 20 314 bekannt. Diese bekannte "Öltröpfchenmethode"
läßt sich auch mit dem erfindungsgemäß
angefallenen, ammoniumchloridhaltigen Aluminiumoxidhydrosol
durchführen. In anderen Worten gesagt, wird das erfindungsgemäß
erhaltene Aluminiumoxidhydrosol mit einem bei
erhöhter Temperatur hydrolysierbaren und eine starke
Pufferwirkung aufweisenden Geliermittel gemischt. Bekanntlich
kann (können) als Geliermittel Hexamethylentetramin
und/oder Harnstoff verwendet werden. Bei Verwendung von
Harnstoff sinkt jedoch die Geliergeschwindigkeit des Aluminiumoxidhydrosols.
Folglich wird in der Praxis als Geliermittel
ausschließlich Hexamethylentetramin verwendet.
Da das erfindungsgemäß angefallene Aluminiumoxidhydrosol
die Geliergeschwindigkeit des Aluminiumoxidhydrosols beschleunigendes
Ammoniumchlorid enthält, können erfindungsgemäß
die Hälfte bis zwei Drittel der Menge des mit dem
Aluminiumoxidhydrosol zu vermischenden Hexamethylentetramins
durch den preisgünstigeren Harnstoff ersetzt werden. Sowohl
im Falle, daß als Geliermittel Hexamethylentetramin
allein verwendet wird, als auch im Falle der Verwendung
eines Gemischs aus Hexamethylentetramin und Harnstoff,
sollte vorzugsweise die eingesetzte Geliermittelmenge ausreichen,
um die in dem Aluminiumoxidhydrosol enthaltenen
Chloridionen zu neutralisieren.
Das Gemisch aus Aluminiumoxidhydrosol und Geliermittel wird
in Tröpfchenform in einem Suspendiermedium, das sich üblicherweise
in einem senkrecht stehenden Turm befindet, einer
zur Hydrolyse des Geliermittels und zur Gelierung des
Hydrosols innerhalb einer gewünschten Zeitdauer ausreichenden
Temperatur dispergiert. Ein zu diesem Zweck geeignetes
Suspendiermittel in Form eines mit Wasser nicht mischbaren
Öls ist beispielsweise raffiniertes Paraffinöl. Die
Temperatur des Suspendiermediums beträgt zweckmäßigerweise
50°C bis 105°C, vorzugsweise 88° bis 95°C. Während das
Hydrosol in Tröpfchenform das Suspendiermedium passiert,
wird ein Teil des Geliermittels durch Ammoniak hydrolysiert.
Hierbei kommt es dann zu einer Gelierung des Sols unter
Bildung eines Hydrogels.
Das erhaltene Hydrogel wird dann in dem das Suspendiermedium
bildenden homogenen Öl gealtert. Die Alterungstemperatur entspricht
im wesentlichen der Gelbildungstemperatur, d. h.
sie reicht zweckmäßigerweise von 50° bis 105°C, vorzugsweise
von 88° bis 100°C. Die Alterung dauert mindestens
10, vorzugsweise 14 bis 24 h. Im Laufe dieser Alterung
kommt es auch zu einer Hydrolyse des in den sphärischen
Hydrogelteilchen verbliebenen Geliermittels, wobei eine
weitere Polymerisation des Aluminiumoxids erfolgt. Danach
werden die sphärischen Aluminiumoxidhydrogelteilchen in
wäßrigem Ammoniak einer Ammoniakkonzentration von 1 bis
3 Gew.-% mindestens 7 h lang bei einer Temperatur von
50° bis 105°C nachgealtert.
Auch das aus der US-PS 41 08 971 bekannte Verfahren läßt
sich zum Altern der Aluminiumoxidhydrogelteilchen mit
Ammoniak heranziehen. Bei diesem Verfahren werden die
sphärischen Aluminiumoxidhydrogelteilchen, die in dem
Suspendiermedium gealtert worden waren, mindestens 1 h
lang mit wäßrigem Ammoniak einer Ammoniakkonzentration im
Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,5 Gew.-% und danach
mindestens 6 h mit wäßrigem Ammoniak, dessen Ammoniakkonzentration
kontinuierlich von einer Anfangskonzentration
von etwa 0,05 bis etwa 0,5 Gew.-% bis zu einer Endkonzentration
von etwa 0,8 bis etwa 2,5 Gew.-% steigt,
in Berührung gehalten. Bei dieser zweistufigen Ammoniakalterung
erhält man sphärische Aluminiumoxidteilchen verbesserter
physikalischer Eigenschaften.
Nach beendeter Alterung wird das gealterte sphärische
Aluminiumoxidhydrogel gründlich mit 90°C heißem Wasser
gewaschen. Dieses Waschen ist für den erfindungsgemäß erzielbaren
Erfolg von wesentlicher Bedeutung. Da nämlich bei
der erfindungsgemäßen Herstellung des Aluminiumoxidhydrosols
als Ausgangsmaterial Gibbsit verwendet wird, enthält auch
das nach beendeter Alterung angefallene sphärische Aluminiumoxidhydrogel
noch die im Gibbsit enthaltenen Verunreinigungen.
Diese Verunreinigungen, insbesondere das als
Katalysatorgift anzusehende Natrium, lassen sich jedoch
durch das geschilderte Waschen praktisch vollständig in
Form von Natriumsalzen entfernen. Nach beendetem Waschen
mit heißem Wasser werden die sphärischen Teilchen 2 bis
24 h lang bei einer Temperatur im Bereich von 95°C bis
315°C getrocknet und danach 2 bis 12 h bei einer Temperatur
von 425° bis 750°C calciniert. Hierbei erhält man das
gewünschte sphärische Aluminiumoxid. Gemäß den Lehren der
US-PS 41 08 971 können die getrockneten sphärischen Teilchen
in einer Atmosphäre mit mindestens 30 Mol-% Wasser
in Form von Dampf calciniert werden. Wenn das Calcinieren
in einer solchen Atmosphäre erfolgt, erhalten die sphärischen
Aluminiumoxidteilchen eine verbesserte thermische
Stabilität.
Erfindungsgemäß kann man den Aluminiumlieferanten für die
als Katalysatoren oder Katalysatorträger dienenden sphärischen
Aluminiumoxidteilchen vollständig durch Gibbsit ersetzen.
Auch bei Verwendung von Harnstoff zusammen mit dem
Geliermittel läßt sich das Hydrosol mit in der Praxis
akzeptabler Geschwindigkeit gelieren, da das erfindungsgemäß
erhaltene Aluminiumoxidhydrosol rasch gelierfähig
ist. Schließlich besitzt das erfindungsgemäß erhaltene
sphärische Aluminiumoxid praktisch dieselben guten physikalischen
Eigenschaften wie unter Verwendung von metallischem
Aluminium hergestelltes sphärisches Aluminiumoxid.
500 g handelsüblichen Gibbsits der folgenden Zusammensetzung:
Al₂O₃ | |
65 Gew.-% | |
Na₂O | 0,27 Gew.-% |
Fe₂O₃ | 0,007 Gew.-% |
SiO₂ | 0,008 Gew.-% |
und 1045 ml 32,5%iger Salzsäure werden in einen mit einem
Rührwerk ausgestatteten Druckreaktor gefüllt und darin
2 h lang unter Rühren bei einer Temperatur von 180°C und
einem Druck von 589 kPa reagieren gelassen. Eine Analyse
der hierbei erhaltenen basischen Aluminiumchloridlösung
ergibt folgende Werte:
Spezifisches Gewicht 1,405 g/cm³
Al 10,0 Gew.-%
Cl 22,0 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 0,45
Na 0,055 Gew.-%
Al 10,0 Gew.-%
Cl 22,0 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 0,45
Na 0,055 Gew.-%
1000 ml der erhaltenen basischen Aluminiumchloridlösung
werden in einen mit einem Rührwerk und einer Kühleinrichtung
versehenen Reaktor gefüllt und darin auf eine Temperatur
von 90°C erhitzt. Danach werden innerhalb von 30 min
über eine Zufuhrleitung unter Rühren in die Lösung 400 ml
einer 25%igen wäßrigen Ammoniaklösung eingeführt. Nach
beendeter Zufuhr wird die Lösung 1 h lang bei einer
Temperatur von 95° bis 100°C reagieren gelassen, wobei
ein vollständig durchsichtiges Aluminiumoxidhydrosol erhalten
wird. Eine Analyse des erhaltenen Aluminiumoxidhydrosols
ergibt folgende Werte:
Spezifisches Gewicht 1,264 g/cm³
Al 7,9 Gew.-%
Cl (ohne Cl von NH₄Cl) 6,9 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,14
NH₄Cl 15,7 Gew.-%
Na 0,043 Gew.-%
Al 7,9 Gew.-%
Cl (ohne Cl von NH₄Cl) 6,9 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,14
NH₄Cl 15,7 Gew.-%
Na 0,043 Gew.-%
1000 ml des erhaltenen Hydrosols werden nun mit 67 g
(90 Mol-%) Harnstoff versetzt. Durch Verrühren bei einer
Temperatur von 25° bis 30°C wird eine Lösung hergestellt.
Diese wird dann mit 179 ml (90 Mol-%) einer 40%igen
Hexamethylentetraminlösung versetzt. Nun wird das erhaltene
Gemisch gründlich durchgerührt, wobei ein zur
Durchführung der "Öltröpfchenmethode" geeignetes Sol
folgender Analysenwerte erhalten wird:
Al 6,5 Gew.-%
Cl 5,7 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,14
Viskosität 22 mPas
Cl 5,7 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,14
Viskosität 22 mPas
Das zur Durchführung der "Öltröpfchenmethode" geeignete
Sol wird nun in einer mit Paraffinöl beschickten und auf
einer Temperatur von etwa 92°C gehaltenen senkrecht stehenden
Säule in Tröpfchenform dispergiert. Die am Boden der
Säule gesammelten Hydrogelteilchen werden in ein getrenntes
Gefäß überführt und darin 15 h lang in dem auf einer
Temperatur von 95° bis 100°C gehaltenen Paraffinöl gealtert.
Danach wird in die Säule vom Boden aus dem Einsatz des
Paraffinöls eine 92°C heiße, 1,5 gew.-%ige wäßrige Ammoniaklösung
eingeführt. In dieser wäßrigen Ammoniaklösung
werden dann die Hydrogelteilchen noch 8 h lang nachgealtert.
Nach beendeter Alterung werden die Hydrogelteilchen
7 h lang in fließendem Wasser einer Temperatur von
90°C gewaschen und schließlich bei einer Temperatur von
120°C getrocknet. Die getrockneten Teilchen werden in
Luft 1 h lang bei einer Temperatur von 350°C, 1 h lang
bei einer Temperatur von 510°C und 2 h lang bei einer
Temperatur von 630°C calciniert, wobei sphärisches Aluminiumoxid
A erhalten wird.
Werden in einem entsprechenden Fall als Geliermittel anstelle
von Harnstoff und Hexamethylentetramin 658 ml
(180 Mol-%) einer wäßrigen 40%igen Hexamethylentetraminlösung
verwendet, wird das Gemisch aus Geliermittel und
Hydrosol so viskos, daß es einen pastösen Zustand annimmt
und folglich nicht mehr bei der "Öltröpfchenmethode" einsetzbar
ist.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die Mengen an
der der basischen Aluminiumchloridlösung zugesetzten
25%igen wäßrigen Ammoniaklösung und von dem ammoniumchloridhaltigen
Aluminiumoxidhydrosol zugesetztem Harnstoff
und zugesetzter 40%iger Hexamethylentetraminlösung
geändert werden. Hierbei erhält man sphärisches Aluminiumoxid
B und C.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die Menge des der
basischen Aluminiumchloridlösung zugesetzten wäßrigen Ammoniaks
auf 300 ml verringert wird. Hierbei erhält man ein
vollständig durchsichtiges erstes Aluminiumoxidhydrosol.
Eine Analyse des erhaltenen ersten Hydrosols ergibt folgende
Werte:
Spezifisches Gewicht 1,290 g/cm³
Al 8,4 Gew.-%
Cl (ohne das Cl von NH₄Cl) 10,5 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 0,85
NH₄Cl 12,0 Gew.-%
Na 0,046 Gew.-%
Al 8,4 Gew.-%
Cl (ohne das Cl von NH₄Cl) 10,5 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 0,85
NH₄Cl 12,0 Gew.-%
Na 0,046 Gew.-%
1000 ml des erhaltenen ersten Aluminiumoxidhydrosols werden
in einem Reaktor 8 h lang bei einer Temperatur von 90° bis
100°C mit 300 g metallischen Aluminiums reagieren gelassen.
Nach dem Abtrennen des nicht umgesetzten metallischen
Aluminiums erhält man ein zweites Aluminiumoxidhydrosol
folgender Analysenwerte:
Spezifisches Gewicht 1,336 g/cm³
Al 11,5 Gew.-%
Cl (ohne das Cl von NH₄Cl) 10,1 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,14
NH₄Cl 8,8 Gew.-%
Na 0,034 Gew.-%
Al 11,5 Gew.-%
Cl (ohne das Cl von NH₄Cl) 10,1 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,14
NH₄Cl 8,8 Gew.-%
Na 0,034 Gew.-%
1000 ml des erhaltenen zweiten Hydrosols werden dann mit
103 g (90 Mol-%) Harnstoff versetzt. Durch Verrühren bei
einer Temperatur von 25° bis 30°C erhält man eine Lösung.
Diese wird unter gründlichem Rühren mit 272 ml Wasser und
272 ml (90 Mol-%) der 40%igen Hexamethylentetraminlösung
versetzt. Beim gründlichen Durchmischen erhält man ein
zur Durchführung der "Öltröpfchenmethode" geeignetes Sol
folgender Analysenwerte:
Al 7,5 Gew.-%
Cl 6,6 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,14
Viskosität 23 mPas
Cl 6,6 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,14
Viskosität 23 mPas
Das erhaltene Sol wird, wie in Beispiel 1 beschrieben,
in das Paraffinöl tropfen gelassen und danach gealtert,
mit Wasser gewaschen, getrocknet und calciniert. Hierbei
erhält man sphärisches Aluminiumoxid D.
Ohne Verwendung von Gibbsit wird aus metallischem Aluminium
und Chlorwasserstoffsäure ein Aluminiumoxidhydrosol
hergestellt. Zu diesem Zweck werden 1000 ml 15%iger Salzsäure
10 h lang bei einer Temperatur von 100° bis 110°C
mit 1000 g metallischen Aluminiums umgesetzt. Nach dem
Abtrennen des nicht umgesetzten metallischen Aluminiums
erhält man ein Aluminiumoxidhydrosol der folgenden Analysenwerte:
Spezifisches Gewicht 1,395 g/cm³
Al 13,5 Gew.-%
Cl 11,7 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,15
Na 0,000 Gew.-%
Al 13,5 Gew.-%
Cl 11,7 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,15
Na 0,000 Gew.-%
Danach werden 100 ml des erhaltenen Aluminiumoxidhydrosols
mit 388 ml Wasser und 658 ml (180 Mol-%) der 40%igen
Hexamethylentetraminlösung versetzt, worauf das erhaltene
Gemisch bei einer Temperatur von 25° bis 30°C gründlich
durchgerührt wird. Hierbei erhält man ein zur Durchführung
der "Öltröpfchenmethode" geeignetes Sol folgender Analysenwerte:
Al 7,5 Gew.-%
Cl 6,5 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,15
Viskosität 25 mPas
Cl 6,5 Gew.-%
Al/Cl-Verhältnis 1,15
Viskosität 25 mPas
Das erhaltene Sol wird entsprechend Beispiel 1 in das
Paraffinöl tropfen gelassen, danach gealtert, mit Wasser
gewaschen, getrocknet und calciniert, wobei sphärisches
Aluminiumoxid X erhalten wird.
Wenn, wie in Beispiel 1 beschrieben, anstelle der 180 Mol-%
Hexamethylentetramin als Geliermittel ein Gemisch aus
90 Mol-% Harnstoff und 90 Mol-% Hexamethylentetramin verwendet
wird, sinkt die Viskosität des Gemischs aus Geliermittel
und Hydrosol auf unter 10 mPas, so daß es sich
nur schwierig tropfen läßt. Weiterhin ist auch das gebildete
sphärische Hydrogel so weich, daß sich die sphärischen
Körper aneinander zusammenballen.
Die Eigenschaften der gemäß den Beispielen 1 bis 3 und
gemäß dem Vergleichsbeispiel hergestellten sphärischen
Aluminiumoxide sind in der folgenden Tabelle II zusammengestellt.
Die in Tabelle II enthaltenen Ergebnisse zeigen, daß die
erfindungsgemäß hergestellten sphärischen Aluminiumoxide
A, B, C und D nahezu dieselben Eigenschaften aufweisen,
wie das ohne Verwendung von Gibbsit hergestellte sphärische
Aluminiumoxid X. Ferner geht aus der Tabelle hervor,
daß mindestens 99% des im Gibbsit enthaltenen Natriums
durch das Auswaschen mit Wasser entfernt werden.
Das erfindungsgemäß hergestellte sphärische Aluminiumoxid D
eines Durchmessers von 3,2 mm, bei dessen Herstellung die
Aluminiumkonzentration in dem zur Durchführung der "Öltröpfchenmethode"
verwendeten Sol 7,5 Gew.-% betrug, besitzt
eine durchschnittliche Bruchfestigkeit von 35,4 kg.
Diese entspricht im wesentlichen der Bruchfestigkeit von
36,2 kg des ohne Verwendung von Gibbsit hergestellten
sphärischen Aluminiumoxids X. Im Gegensatz dazu besitzt
das sphärische Aluminiumoxid A, bei dessen Herstellung
die Aluminiumkonzentration nur 6,5 Gew.-% betrug, nur
eine durchschnittliche Bruchfestigkeit von 28,7 kg.
Diese ist etwa 20% niedriger als die Bruchfestigkeit des
sphärischen Aluminiumoxids X. Dies läßt sich wie folgt
erklären: Wenn die Aluminiumkonzentration in dem zur
Durchführung der "Öltröpfchenmethode" verwendeten Sol
niedrig ist, verlangsamt sich die Geliergeschwindigkeit.
Diese Erscheinung wird mit zunehmendem Durchmesser der in
dem Ölbad dispergierten Tröpfchen umso ausgeprägter. Infolgedessen
erhält der sphärische Körper eine bei der Berührung
mit anderen sphärischen Körpern während des
Alterns und Waschens eine unebene Oberfläche. Darüber
hinaus kann das aus einem Hydrosol niedriger Aluminiumkonzentration
erhaltene sphärische Aluminiumoxid beim
Trocknen Risse erhalten. Auch diese Neigung ist bei steigendem
Durchmesser des sphärischen Aluminiumoxids stärker
ausgeprägt. Wenn also das Aluminiumoxidteilchen einen
größeren Durchmesser aufweist, steigt seine durchschnittliche
Bruchfestigkeit mit zunehmender Aluminiumkonzentration
in dem zur Durchführung der "Öltröpfchenmethode" verwendeten
Sol immer mehr an, was günstigere Ergebnisse liefert.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung sphärischer Aluminiumoxidteilchen,
bei welchen
- a) bei erhöhtem Druck und einer Temperatur von 160 bis 200°C Gibbsit in einer wäßrigen Salzsäurelösung digeriert wird,
- b) die erhaltene wäßrige, basische Aluminiumchloridlösung mit einer Aluminiumkonzentration von 9 bis 11 Gew.-% und einem Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Chlorid von 0,4 bis 0,6 bei einer Temperatur von 80 bis 105°C in ein Aluminiumoxidhydrosol mit einer Aluminiumkonzentration von 7 bis 10 Gew.-% und einem Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Chlorid von 0,6 bis 1,3 überführt wird,
- c) das erhaltene Aluminiumoxidhydrosol mit einem bei erhöhter Temperatur hydrolysierbaren Geliermittel vermischt und danach das erhaltene Gemisch tröpfchenweise in einem Suspendiermedium unter Bedingungen, unter denen ein Überzug der betreffenden Tröpfchen in Hydrogelteilchen möglich wird, suspendiert wird und
- d) die gebildeten Hydrogelteilchen zunächst in dem Suspendiermedium und danach in wäßrigem Ammoniak gealtert und schließlich die gealterten Hydrogelteilchen mit Wasser gewaschen, getrocknet und zu sphärischen Aluminiumoxidteilchen calciniert werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Digerieren von Gibbsit in der wäßrigen Salzsäurelösung
bei einem Druck von 392 bis 981 kPa durchgeführt
wird und daß die wäßrige basische Aluminiumchloridlösung
in Stufe b) durch Versetzen mit einer wäßrigen Ammoniaklösung
in ein Ammoniumchlorid enthaltendes Aluminiumoxidhydrosol
überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das durch Versetzen der
wäßrigen basischen Aluminiumchloridlösung mit wäßrigem
Ammoniak in Stufe b) erhaltene Gemisch durch Lösen von
metallischem Aluminium in dem Gemisch in ein Ammoniumchlorid
enthaltendes Aluminiumoxidhydrosol überführt
wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ammoniumchlorid enthaltende Aluminiumoxidhydrosol
eine Aluminiumkonzentration von 7 bis 14 Gew.-% und ein
Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Chlorid von 0,6 bis 1,3
aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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FR (1) | FR2491053A1 (de) |
GB (1) | GB2084974B (de) |
IT (1) | IT1154042B (de) |
Families Citing this family (7)
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