高强度成形氧化铝和用于生产这样的高强度成形氧化铝的方法技术

一种通过以下方式生产高强度成形氧化铝的方法：将氧化铝粉末进料到凝集器中，所述凝集器包括具有混料器的轴，所述混料器能够使氧化铝粉末沿着轴移动，当氧化铝粉末沿着轴移动时，将液体粘合剂喷到氧化铝粉末上以形成成形氧化铝，以及煅烧该成形氧化铝。所生产的成形氧化铝具有大于或等于1.20g/ml的松散堆积密度、小于10m

HIGH STRENGTH FORMED ALUMINA AND METHODS FOR PRODUCING HIGH STRENGTH FORMED ALUMINA

A method for producing high strength formed alumina by feeding alumina powder into a condenser, which includes a shaft with a mixer that enables alumina powder to move along the axis. When alumina powder moves along the axis, a liquid binder is sprayed onto alumina powder to form formed alumina, and the formed alumina is calcined. \u3002 The formed alumina produced has a loose bulk density greater than or equal to 1.20g/ml and less than 10m.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高强度成形氧化铝和用于生产这样的高强度成形氧化铝的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年5月23日提交的美国申请号62/340,048的优先权，将其公开内容通过引用结合于此用于所有目的。本专利技术涉及生产高强度成形氧化铝(定形氧化铝，shapedalumina)的方法以及具有低杂质、高强度、可控孔隙率和高松散堆积密度的成形氧化铝。
技术介绍
以例如珠粒(小珠，bead)、球粒(sphere)、球形粒子(sphericalparticle)或团聚体(凝集体，agglomerate)的形式的高强度成形氧化铝用于许多应用，如油田化学载体、催化剂载体和催化剂、用于耐火材料和聚合物的填料以及用于油田用途的支撑剂粒子。具有高堆积密度的成形氧化铝在通过坩埚熔炼过程制造合成蓝宝石中使用。成形氧化铝(例如珠粒)通常通过以下方式生产：用原料氧化铝制备分散体或溶胶，使该分散体或溶胶喷雾或滴落以形成珠粒，干燥该珠粒以去除水并且使珠粒足够强以用于另外的加工，然后在高温下煅烧以生成具有高强度和高堆积密度的γ或烧结的α氧化铝。由于生成氧化铝分散体需要大量水，所以这些方法需要昂贵的形成和干燥步骤。随后转化为α氧化铝需要高温煅烧或用α氧化铝接种以降低α转化温度并且降低将珠粒烧结成具有低孔隙率、高密度并且因此具有高强度的珠粒的成本。降低制造这样的珠粒的成本的一种可能方式是将喷雾干燥步骤结合到上述方法中，然而这样的方法改进仍然将珠粒尺寸限制于喷雾干燥器喷嘴将液滴喷到干燥器中并且将它们在离开干燥器之前干燥的能力。仍然还需要煅烧以生成坚固的、致密的颗粒。形成氧化铝珠粒的另一种方法是改进的干燥和凝集方法，其将氧化铝分散体喷到粒子的流化床上，以在去除水或溶剂的同时增进珠粒的尺寸。挤出加滚圆方法是其他的已知方法，其不使用与滴落或喷雾干燥方法那么多的液体，但是需要多至40％至50％的液体以将氧化铝转化为可以通过使其强制通过模具或挤出机而成形的柔韧或可塑性坯料。通过冲模板或挤出机挤出氧化铝糊料以生成圆柱形状，其通过高速转筒装置成形为珠粒，所述转筒装置将圆柱物破裂成碎片并且使它们成圆形为具有与挤出的圆柱形物相同的直径的珠粒。然后这些珠粒必须干燥并煅烧以具有高强度和高堆积密度。如上所概述的，所有这些方法都具有若干固有问题。它们需要大量的水来分散氧化铝并且使其可成形为液滴或挤出物。然后必须小心地去除水以防止强度下降。此步骤之后是煅烧步骤，该步骤烧结氧化铝以获得高强度和高堆积密度。干燥步骤和煅烧步骤不能组合，因为当高速去除水时珠粒将破裂或损坏。商业生产率需要大型设备以及高固有资本和运营成本。本申请的专利技术使用利用以下的凝集(附聚，agglomeration)方法克服了这些问题，该凝集方法相比于其他成形方法以较低的成本并具有较少的加工步骤来生产高强度、高密度的成形氧化铝。专利技术概述根据本专利技术的一个方面，提供了一种生产高强度成形氧化铝的方法，所述方法包括：i)将氧化铝粉末进料到凝集器(造粒机，agglomerator)中，所述凝集器包括具有混料器(搅拌器，mixer)的轴(轴杆，shaft)，所述混料器能够使氧化铝粉末沿着该轴的长度移动，ii)当氧化铝粉末沿着凝集器的轴的长度移动时，将液体粘合剂喷到该氧化铝粉末上以形成成形氧化铝iii)煅烧该成形氧化铝。需要注意的是，该方法的产品的松散堆积密度(LBD)增大，而不需要用小的α氧化铝粒子接种氧化铝以增强烧结和致密化，即在本专利技术的方法中不存在接种步骤。此外，利用单个成形步骤然后是单个煅烧步骤而容易地生产强度超过商业产品的成形氧化铝珠粒。当与滴落方法相比这是极为有利的，所述滴落方法需要形成溶胶，用α氧化铝粒子接种该溶胶，使该溶胶滴落以形成珠粒，干燥该珠粒以使它们足够坚固以进行处理，然后煅烧该珠粒以制备致密的、高密度产品。成形氧化铝可以为团聚体、珠粒或球形粒子的形式。“凝集器”意指包括其上具有混料器的中心轴的腔室。混料器优选地为沿着轴的长度定位的销钉或桨叶的形式。氧化铝粉末优选地通过轴的旋转以及销或桨的作用而沿着轴的长度移动，以使氧化铝粉末或成形氧化铝沿着旋转的轴移动。轴连续旋转，使得混料器能够首先破碎氧化铝粉末，然后当氧化铝粉末沿着凝集器的轴的长度移动时，使氧化铝粉末再凝集。凝集器优选是高剪切凝集器。这样的高剪切凝集器的实例包括销式混料器、混料器(一种连续高剪切桨式混料器)或由罗地格()制造的混料器。氧化铝粉末可以包括羟基氧化铝(AlOOH)、勃姆石或拟薄水铝石，优选勃姆石。作为第一种选择，氧化铝粉末可以具有至的微晶尺寸(晶粒尺寸，crystallitesize)和大于或等于40微米的粒度D50值。如本文中使用的，微晶尺寸是指利用用于确定微晶尺寸的Scherer公式通过x射线衍射测量的在021面上的尺寸测量值。D50值意指“中值”，其意指所有颗粒的50％小于所述的尺寸并且50％大于所述的尺寸。粒度D50值利用MalvernMastersizer2000粒度分析仪通过激光散射来确定。合适氧化铝的实例是Sasol的B、C1、D和微晶尺寸为至的超高纯度氧化铝。当氧化铝粉末的微晶尺寸为至并且粒度D50值为大于或等于40微米时，所述方法还包括以下的初始步骤：在将氧化铝粉末进料到凝集器中之前将氧化铝粉末研磨成平均粒度D50值小于40微米、优选平均粒度D50值为30微米、更优选平均粒度D50值为10微米以下。备选地，作为第二种选择，氧化铝粉末的微晶尺寸可以为至优选至当选择这样的氧化铝作为用于本专利技术方法的原料时，不需要研磨步骤。这样的氧化铝的实例是Sasol的200氧化铝、200氧化铝和微晶尺寸为至的超高纯度氧化铝。本专利技术提供了第三种选择，包括以下各项的组合：i)将微晶尺寸为至并且粒度D50值大于或等于40微米的氧化铝粉末研磨成平均粒度D50值小于40微米、优选平均粒度D50值为30微米并且更优选平均粒度D50值为10微米以下，和ii)选择不需要研磨的微晶尺寸为至优选至的合适氧化铝粉末。由于所述氧化铝生产方法(即原位)的结果，氧化铝粉末可以包括结合到氧化铝粉末中的酸。例如，Sasol的氧化铝产品线或大的微晶氧化铝如200具有结合到干粉末中的酸。在氧化铝粉末含有酸的情况下，用于本专利技术方法的液体粘合剂可以仅包含水。如果需要，例如在选择第三种选择的情况下，可以向水中加入酸。当向水中加入酸时，可以向水中加入多至4％的酸。在氧化铝粉末不包含酸的情况下，那么液体粘合剂可以包括水和酸两者。酸优选为一价酸。这些一价酸可以包括硝酸、甲酸、乙酸或其混合物。也可以使用具有单个或多个酸位点的羧酸。诸如乳酸和酒石酸的酸是这些类型的酸的实例。施加至氧化铝粉末上以使其形成成形氧化铝(例如珠粒)的游离液体粘合剂的量由氧化铝粉末的重量除以所施加的液体粘合剂的重量来定义。这是氧化铝粉末与液体粘合剂的比率。氧化铝粉末与液体粘合剂的比率可以为1.5∶1至高达15∶1(以重量计)。优选地，氧化铝粉末与液体粘合剂的比率为1.8∶1至10∶1。煅烧温度可以根据所选择的氧化铝的微晶尺寸而变化，并且可以为1250℃至1700℃、优选1250℃至1600℃、更优选1250℃至低于1500℃。煅烧可以进行1小时至40小时的时间段。至少6小时的煅烧时间是优选的。所述方法可以是分批方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产高强度成形氧化铝的方法，所述方法包括：i)将氧化铝粉末进料到凝集器中，所述凝集器包括具有混料器的轴，所述混料器能够使所述氧化铝粉末沿着所述轴的长度移动，ii)当所述氧化铝粉末沿着所述凝集器的所述轴的长度移动时，将液体粘合剂喷到所述氧化铝粉末上以形成成形氧化铝，iii)煅烧所述成形氧化铝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.23 US 62/340,0481.一种生产高强度成形氧化铝的方法，所述方法包括：i)将氧化铝粉末进料到凝集器中，所述凝集器包括具有混料器的轴，所述混料器能够使所述氧化铝粉末沿着所述轴的长度移动，ii)当所述氧化铝粉末沿着所述凝集器的所述轴的长度移动时，将液体粘合剂喷到所述氧化铝粉末上以形成成形氧化铝，iii)煅烧所述成形氧化铝。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化铝粉末包括羟基氧化铝(AlOOH)、勃姆石或拟薄水铝石。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述氧化铝粉末具有至的微晶尺寸和大于或等于40微米的粒度D50值。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述氧化铝粉末具有至的微晶尺寸。5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述氧化铝粉末是以下各项的组合：具有至的微晶尺寸和大于或等于40微米的粒度D50值的氧化铝粉末；和具有至的微晶尺寸的氧化铝粉末。6.根据权利要求3或权利要求5所述的方法，所述方法包括以下的初始步骤：研磨具有至的微晶尺寸和大于或等于40微米的粒度D50值的所述氧化铝粉末，以在将这样的氧化铝粉末进料到所述凝集器之前生产具有小于40微米的平均粒度D50值的氧化铝粉末。7.根据权利要求6所述的方法，其中将具有至的微晶尺寸和大于或等于40微米的粒度D50值的所述氧化铝粉末研磨至30微米的平均粒度D50值。8.根据权利要求6所述的方法，其中将具有至的微晶尺寸和大于或等于40微米的粒度D50值的所述氧化铝粉末研磨至10微米以下的平均粒度D50值。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述方法包括以下的初始步骤：将具有至的微晶尺寸和大于或等于40微米的粒度D5...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·A·巴克利，马克·M·查维斯，
申请(专利权)人：萨索尔美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US