Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии получения -оксида алюминия высокой чистоты на основе гидротермального окисления алюминия

Докладчик: Власкин Михаил Сергеевич

Должность: Заведующий лабораторией

Цель проекта:
1. Разработка научно-технических основ технологии получения α-оксида алюминия с чистотой не менее 99,994 % масс. с использованием метода гидротермального окисления алюминия (окисления алюминия в воде или водяном паре при температуре выше 100 0C), отличающейся экологической безопасностью и высокой энергоэффективностью. 1. Наработка экспериментальных образцов α-оксида алюминия на основе разработанных технологических решений с целью передачи его на испытания потенциальным потребителям, в том числе для производства монокристаллов лейкосапфира.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными научно-техническими результатами проекта должны стать:
- разработка и создание экспериментального образца установки получения α-оксида алюминия высокой чистоты с использованием метода гидротермального окисления алюминия и последующей вакуумной термической обработки продукта;
- разработка технических решений по включению в технологическую схему разрабатываемой установки устройств, утилизирующих тепловую энергию и водород, образующихся в ходе гидротермального окисле-ния алюминия;
- результаты экспериментальных исследований влияния термодинамических условий гидротермального окисления алюминия и параметров термической вакуумной обработки на структуру и химическую чисто-ту образцов α-оксида алюминия и его прекурсоров, полученных на экспериментальном образце установки;
- технико-экономическая оценка разработанной технологии получения α-оксида алюминия высокой чис-тоты и разработка рекомендаций по оптимизации ее технологических процессов. Оценка рыночного потенциала высокочистых α-оксида алюминия и его прекурсоров. Разработка технических требований на выполнение ОКР по созданию опытно-промышленного образца установки получения α-оксида алюминия высокой чистоты.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Корунд высокой чистоты используется, например, для получения высококачественной оптической керамики, монокристаллического алюмо-иттриевого граната и лейкосапфира. Последний в свою очередь имеет широкую область применения, например, производство светодиодов, подложек микросхем, лазерных диодов, имплантов и искусственных суставов, микроскальпелей, защитных стекол, ювелирных изделий и др. Корунд высокой чистоты используется при изготовлении огнеупорных изделий, применяемых в производстве особочистых материалов. Пористые и высокочистые материалы на основе оксидов алюминия находят применение в таких областях, как производство катализаторов и сорбентов. Материалы, созданные на основе высокочистого корунда, отличаются термостойкостью, абразивной устойчивостью, обладают высокими показателями светопропускания в УФ- и ИК-области спектра, что делает их незаменимыми для использования в твердотельных лазерах и оптических приборах.
Поскольку существующие технологии получения высокочистого корунда являются высокозатратными и экологически небезопасными, у разрабатываемой технологии имеются хорошие перспективы по конкуренции с ними. Высокочистый корунд, полученный c использованием гидротермального окисления алюминия, может быть с успехом применен в различных областях промышленности, что позволит снизить себестоимость конечных товарных продуктов и нагрузку на окружающую среду. Возможно создание крупных технологических линий для производства и реализации корунда для удовлетворения внутренних потребностей страны, а также отгрузки на экспорт.
Предлагаемая инновационная технология может быть реализована в формате существенно более компактных технологических линий, по сравнению с существующими аналогами, что позволяет успешно их масштабировать, создавать производство высокочистого корунда непосредственно на месте его потребления практически любой производительности. В этом случае заинтересованным потребителям может продаваться лицензия на отдельные установки, либо готовые технологические комплексы.

Текущие результаты проекта:
1.1 Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
1.2 Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
1.3 Разработаны и исследованы варианты возможных решений задач ПНИ и выбран оптимальный вариант.
1.4 Разработан метод расчета диффузии примесей в решетке α-оксида алюминия (натрий, железо, хром, кремний, титан)
1.5 Разработан метод расчета свободных энергий примесей в объеме и в приповерхностном слое.
1.6 Проведены теоретические исследования получения экспериментальных образцов
α-оксида алюминия высокой чистоты.
1.7. Наработаны экспериментальные образцы бемита.
1.8 Разработан и изготовлен блок термической обработки бемита.
1.9 Разработана модернизированная система пульверизации алюминия.
1.10 Проведены экспериментальные исследования повышения качества порошка, используемого при получении α-оксида алюминия высокой чистоты.
1.11 Получен порошок алюминия для проведения экспериментов и наработки экспериментальных образцов α-оксида алюминия высокой чистоты на основе гидротермального окисления алюминия.