Kerakli reaktivlar, idishlar, asbob va uskunalari: natriy alyuminat; azot kislotasi; distillangan suv; quritish shkafi; mufel pechi
Ishdan maqsad: gidrotozalash jarayonida katalizator tashuvchi sifatida qo’llaniladigan alyuminiy oksidini tayyorlash.
Ish yuzasidan nazariy ma’lumotlar: Alyuminiy oksidining barcha poliamorf ko’rinishidagi turlari ichida korund mustahkam strukturaga ega va kimyoviy barqarordir.
γ - Al2O3 alyuminiy oksidining kimyoviy aktiv formasidir. Past temperaturada olingan γ - Al2O3 ni kislota va ishqorlar bilan reaktsiyaga kirishish tezligi, 3 mol suvli alyuminiy oksidi – gidrargillitga o’xshaydi. Shuni e’tirof etish kerakki, glinozemni va uni gidratlarini kimyoviy xususiyatlari, ularni hosil bo’lish sharoitiga bog’liq. Alyuminiy gidrooksidini barqaror formalari – gidrargillit, bemit, diasporlar 500o S dan yuqori temperaturada γ - Al2O3 ga va α - Al2O3 ga aylanadi (700 – 1000o S).
Keyingi paytlarda alyuminiy gidrooksidini yuqori temperaturadagi fazoviy o’zgarishlari o’rganilib α - Al2O3 dan tashqari yana 6 ta turi aniqlangan. Ilgari bu turdagi alyuminiy oksidini γ - Al2O3 deb kelinar edi.
α−,θ−,µ−,δ−,γ−,χ− va η− Al2O3
Bu hosil bo’lgan har bir xildagi alyuminiy oksidni barqaror turining temperatura chegarasi η - Al2O3 dan α - Al2O3 ga qarab o’zgaradi. Alyuminiy eritmasidan cho’ktirib olingan gidrargillit, shu eritmadan karbonizatsiya usuli bilan tez cho’ktirib olingan (40o S) bayerit, gidrarillitdan olingan bemitlarni qizdirilganda alyuminiy oksidni har xil shakllari olingan.
Gidrargillit → bemit → X→ γ → µ → θ → α - Al2O3
Bayerit → bemit → η → θ → α - Al2O3 12
Bemit → γ → δ → θ → α - Al2O3
Diaspor → α - Al2O3
Braun, Klark, Elliot yuqorida keltirilgan o’zgarishlarni tasdiqlab 4 – gidratni parchalanishini umumiy chizmasini berdilar. (yaxshi kristallar) (yomon kristallar) Boshlang’ich xom ashyoda ishqorni miqdori yuqori bo’lsa, hamma fazoviy o’zgarishlar sekinlashadi.
Alyuminiy oksidini tabiiy birikmalarini aktivligi gidrargillit (Al2O3 * 3H2O; d = 2,3 – 2,4 g/sm3 , boksitlar tarkibiga kiradi) → bemit (Al2O3 * 3H2O; d = 3,01 g/sm3 ) va diasporga (d - Al2O3; d = 3.5 g/sm3 ) qarab pasayib boradi. Sanoatda suvsiz glinazemni olishni eng rivojlangan usuli Bayer usulidir.
Bu usulda boksitdan ishqor eritmasi bilan alyuminat natriy olinadi va alyuminat natriydan alyuminiy gidrooksidi cho’ktiriladi. 12000 S da qizdirilib undan suvsiz texnik glinazem olinadi, u asosan γ - Al2O3 dan tashkil topgan bo’ladi.
1. Al2O3 + NaOH → Na2O * Al2O3 * nH2O Na2O*Al2O3 * H2O + 2HNO3 → Al2O3 * H2O + NaNO3 + 2H2O
1. Na2OAl2O3 * nH2O → NaOH + Al(OH)3
2. Al2O3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O Al2(SO4)3 + NaOH → Na2 SO4 + Al(OH)3 pH= 9.5-10.5
Tayyor glinazemni sifati olingan gidratni tozaligiga bog’liq bo’lib, har xil qo’shimchalarni, SiO2, Fe2O3, Na2O glinazemdagi miqdori bilan aniq-lanadi. Gidratni sifati esa alyuminat eritmalarini tozaligiga bog’liqdir. Alyuminiy eritmasi qancha toza bo’lsa, hosil bo’lgan gidrat shuncha toza bo’ladi. Gidratni karbonizatsiya usuli bilan olinganda yuqori sifatli gidrat olish mumkin. Alyuminat eritmasini karbonat angidrid gazi bilan to’yintirilganda, undan Al(OH)3 cho’kma tushadi.
NaAlO2 + H2O СО2 Al(OH)3 + NaOH
NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O yoki
2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3 + Na2 CO3
Lilev fikricha: 2NaOH + H2CO3 = Na2CO3 + 2N2O 2NaAlO2 + H2CO3 + 2N2O = Na2CO3 + 2Al(OH)3
Ishni bajarilish tartibi: Alyuminiy oksidi tayyorlash usuli katalizator ishlab chiqarish sanoat qurilmalarida amalga oshiriladi. Bu usul natriy alyuminatni nitrat kislotasi bilan aralashtirgichda cho’ktiriladi. Hosil bo’lgan alyuminiy oksidi barqarorlashtiriladi. So’ngra u filtrlanadi va Na2O 0,010-0,030 mas.% bo’lgunga qadar 65o S issiqlikda kimyoviy tuzsizlantirilgan suv bilan 13 yuviladi. Hosil bo’lgan katalizator ekstruziya usuli bilan shakllantiriladi, 120o S da quritiladi va 650o S toblantiriladi.