Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0072

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0072
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Название доклада
Разработка технологии получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты
Докладчик
Лысенко Андрей Павлович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Проект направлен на создание отечественной конкурентоспособной технологии получения сырья для производства монокристаллического корунда, применяемого в гражданской и военной технике.
Целью проекта является создание научно-технических основ технологии получения альфа-оксида алюминия с чистотой не менее 99,994 масс. % и апробация различных методов окисления алюминия с выбором наиболее перспективного способа.
Актуальность и новизна исследования
Оксид алюминия высокой чистоты или HPA (здесь и далее – high purity alumina) является важнейшим продуктом на рынке неметаллургического глинозема. Основное назначение HPA заключается в производстве монокристаллического корунда, который в свою очередь применяется во многих областях гражданской и военной техники. В частности, монокристаллический корунд используется в качестве иллюминаторов в авиа– и ракетостроение, применяется для изготовления химически– и температуростойких конструкционных элементов, а также используется для производства износостойких стекол.
В настоящее время, в России отсутствует промышленное производство HPA, а высокие цены на импортный HPA приводят к тому, что отечественные предприятия по производству монокристаллических корундов становятся нерентабельными.
Описание исследования

Основные научно-технические работы проекта:
-разработка метода расчета кинетики химических реакций в объеме электролизной ванны;
-разработка технических решений по выбору технологической схемы, с проведением предварительного анализа гидротермального и электрохимического методов окисления алюминия и с проведением последующей лабораторной апробации;
-термодинамическая оценка химических взаимодействий, протекающих в процессе получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты, с использованием электрохимического метода окисления;
-расчет скоростей процессов диффузии примесей оксида алюминия от зерна к поверхности при высокотемпературной обработке;
-исследование влияний технологических условий получения образцов альфа–оксида алюминия высокой чистоты, с использованием электрохимического метода окисления, на его микроструктуру и содержание основного компонента;
-разработка методов исследования физико-химических свойств (пористой структуры, фазового состава, удельной поверхности и химического состава) образцов альфа–оксида алюминия высокой чистоты, полученных с помощью метода электрохимического окисления алюминия.

Результаты исследования

-проведен сравнительный анализ различных методов окисления алюминия при получении альфа-оксида алюминия высокой чистоты с выбором основной технологии;

-разработан и создан экспериментальный образец установки получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты, состоящий из блока окисления алюминия, блока обработки промежуточного продукта и блока термической обработки;

-проведен анализ влияния исходных реагентов на качество конечного продукта;

-определены основные технологические условия процесса получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты;

-разработан механизм очистки промежуточного продукта от некоторых нежелательных примесей, в том числе железо;

-получены экспериментальные образцы альфа-оксида алюминия с содержанием основного компонента не менее 99,99 масс. %;

-проведены испытания экспериментального образца установки получения альфа-оксида алюминия с определением окончательных технологических параметров;

-проведены исследования физико-химических свойств экспериментальных образцов альфа-оксида алюминия в соответствии с Программой и методикой 3527202.Э4.ФХС ПМ, в результате исследований определено: не менее 99,994 масс. %; модификация - α; агрегатное состояние - порошок.

-проведены испытания экспериментального образца установки получения α–оксида алюминия в соответствии с Программами и методиками 3527202.Э4.ТХ ПМ, в результате исследований определено: производительность в периодическом режиме - 1,05 кг/сут. при расходе электроэнергии 47,5 кВт/кг.

-разработан лабораторный технологический регламент синтеза α–оксида алюминия высокой чистоты ЛТР–3527202/ОАВЧ.

-разработана маршрутная карта производства α-оксида алюминия высокой чистоты с объемом производства до 60 тонн в год.

На предприятии Индустриального партнера проведены исследования в целях модернизации технологии производства исходного алюминия, устранены нежелательные эффекты, ухудшающие качество исходного алюминия, а также разработана методика определения химического состава алюминиевого сырья. Проведены лабораторные испытания образцов α–оксида алюминия: выявлено, что образцы содержат не менее 99,994 масс. % Al2O3, что соответствует допустимым нормам для производства монокристаллов корунда. Проведена оценка капитальных и эксплуатационных затрат технологии получения α–оксида алюминия высокой чистоты. Результаты оценки свидетельствуют о целесообразности промышленной реализации разрабатываемой технологии.

Практическая значимость исследования
Ключевым результатом ПНИ является наукоемкая, экологически безопасная и экономически рентабельная комплексная технология получения альфа-оксида алюминия высокой чистоты. Результаты проекта будут использованы для создания опытно-промышленного комплекса по получению альфа-оксида алюминия высокой чистоты, пригодного для выращивания лейкосапфиров, на технологической площадке Индустриального партнера (ООО "СУАЛ-ПМ", Иркутская обл., г. Шелехов).