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JPS6324024A - Sintered product - Google Patents

Sintered product

Info

Publication number
JPS6324024A
JPS6324024A JP62146838A JP14683887A JPS6324024A JP S6324024 A JPS6324024 A JP S6324024A JP 62146838 A JP62146838 A JP 62146838A JP 14683887 A JP14683887 A JP 14683887A JP S6324024 A JPS6324024 A JP S6324024A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered
article
oxide
iron
iron oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62146838A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ヨーハン・ヘルマン・ヘンドライク・ター・マート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imperial Chemical Industries Ltd filed Critical Imperial Chemical Industries Ltd
Publication of JPS6324024A publication Critical patent/JPS6324024A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼結品、特に焼結鉄物品およびそれの前駆体に
関するものである。焼結鉄物品、例えばベレット、は製
鉄工業において鉄の便利に取扱える形態として用いられ
ており、そして、水素添加反応、例えばアンモニア合成
およびニトリル水素添加、のための触媒として提唱され
てきた。例えば英国特許1484864を見よ。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to sintered articles, particularly sintered iron articles and precursors thereof. Sintered iron articles, such as pellets, are used in the steel industry as a convenient handling form of iron and have been proposed as catalysts for hydrogenation reactions, such as ammonia synthesis and nitrile hydrogenation. See for example British patent 1484864.

造形された鉄物品は通常は微細分割状酸化鉄組成物から
形成された焼結酸化鉄組成物の形の前駆体の還元によっ
て通常つくられる。焼結前駆体の高密度化を助けそして
/または、焼結鉄物品を触媒として使用したい場合には
、触媒活性を増進させるためには、容易には還元され得
ない酸化物状物質あるいは加熱時にその種の酸化物状物
質へ分解する化合物の少量が組成物中にしばしば組入れ
られる。そのような普通の添加剤の中には、アルミナ、
マグネシア、酸化カルシウム、およびアルカリ金属酸化
物、あるいはその種の酸化物状物質へ分解し得る化合物
がある。例えば、アンモニア合成触媒前駆体として使用
するためには、その焼結酸化鉄組成物は代表的には重量
/重量で1から5%のアルミナ、0.3から2%のアル
カリ金属、特にカリウム、の酸化物、5%までの酸化カ
ルシウム、および/または2%までのマグネシアを含む
。この酸化鉄組成物はまた還元可能の酸化物、例えばコ
バルトのような金属の酸化物を代表的には重量/重量で
40%までの割合で含んでいてもよい。ニトリル水素添
加触媒の前駆体のためには、その酸化鉄組成物は重量/
重量で代表的には0.5から5%のアルミナ、マグネシ
ア、および/または酸化カルシウムを含むが、しかし、
一般的にはアルカリ金属酸化物を含まない。非触媒的応
用については、酸化カルシウムがフラツクスとしてしば
しば組込まれる。
Shaped iron articles are typically made by reduction of precursors, usually in the form of sintered iron oxide compositions formed from finely divided iron oxide compositions. To help densify the sintered precursor and/or increase catalytic activity if the sintered iron article is desired to be used as a catalyst, oxidative substances that cannot be easily reduced or upon heating may be added. Small amounts of compounds that decompose into such oxide-like materials are often incorporated into the composition. Among such common additives are alumina,
There are compounds that can be decomposed into magnesia, calcium oxide, and alkali metal oxides or similar oxide-like substances. For example, for use as an ammonia synthesis catalyst precursor, the sintered iron oxide composition typically contains 1 to 5% alumina, 0.3 to 2% alkali metal, especially potassium, w/w. oxide, up to 5% calcium oxide, and/or up to 2% magnesia. The iron oxide composition may also contain reducible oxides, such as oxides of metals such as cobalt, typically in proportions up to 40% w/w. For the precursor of the nitrile hydrogenation catalyst, the iron oxide composition should be
Typically contains 0.5 to 5% by weight alumina, magnesia, and/or calcium oxide, but
Generally does not contain alkali metal oxides. For non-catalytic applications, calcium oxide is often incorporated as a flux.

熔融生成物と同様に、焼結酸化鉄物品は低表面積と高密
度をもつ。しかし、焼結生成物は、熔融生成物の組織と
全く異なった組織をもつので、光学顕微鏡および/また
は走査電子顕微鏡によって熔融生成物と容易に区別でき
る。特に、焼結生成物はそれの製造において用いられる
微細分割状粒子の形跡を顕著な割合で示しており、ただ
し、それらの微細粒子の多くは凝集をおこしている。焼
結酸化鉄物品はまた熔融生成物とは、細孔容積分布の測
定によって区別することができる。例えば、焼結生成物
は一般には、少くとも0.01.特に少くとも0.02
 cm3 の気孔率を焼結生成物】9あたりで、10μ
m以下の半径の細孔の形で示す。対照的に、熔融生成物
は10μm以下の半径の細孔の形で、一般的には合計で
0.005cm −g−1より少ない無視できる細孔容
積を示す。細孔容積分布は水銀ボロシメトリーによって
各種の圧力で測定できる。
Like the molten product, sintered iron oxide articles have low surface area and high density. However, since the sintered product has a completely different structure from that of the molten product, it can be easily distinguished from the molten product using an optical microscope and/or a scanning electron microscope. In particular, the sintered product shows a significant proportion of evidence of the finely divided particles used in its manufacture, although many of those fine particles have agglomerated. Sintered iron oxide articles can also be distinguished from molten products by measurements of pore volume distribution. For example, the sintered product will generally have at least 0.01. especially at least 0.02
The porosity of the sintered product is around 9cm3, 10μ
It is shown in the form of pores with a radius of less than m. In contrast, the molten product exhibits a negligible pore volume in the form of pores with a radius of less than 10 μm, typically totaling less than 0.005 cm −1 . Pore volume distribution can be measured at various pressures by mercury borosimetry.

焼結生成物はまた、細孔容積を酸化鉄の鉄への還元後に
測定するとき、熔融物質とは明確に異なる細孔容積分布
を示す。この場合、焼結生成物と熔融生成物は両者とも
、還元後において、酸化鉄の鉄への還元によって形成さ
れる細孔の結果として、100から100OA (0,
01からo、iμm)の範囲の半径の細孔の形で、かな
りの気孔率をもっている。しかし、還元された熔融物品
は約0.015cm”g−’  よシ少い少量の気孔率
を0.1と1011mの間の半径の細孔の形で示すにす
ぎないが、焼結生成物は、還元後において、少くとも0
.02crn3・g−1の気孔率を0.1と10μmの
間の半径の細孔の形で一般的に示す。
The sintered product also exhibits a distinctly different pore volume distribution than the molten material when the pore volume is measured after reduction of iron oxide to iron. In this case, both the sintered product and the molten product are 100 to 100 OA (0,
It has considerable porosity in the form of pores with radii ranging from 0.01 to 0.01 μm). However, the reduced molten article exhibits only a small amount of porosity, less than about 0.015 cm"g-', in the form of pores of radius between 0.1 and 1011 m, whereas the sintered product is at least 0 after reduction
.. The porosity of 02crn3·g−1 is generally expressed in the form of pores with a radius between 0.1 and 10 μm.

焼結酸化鉄組成物は好ましくは少くとも50重量%の酸
化鉄(F′e203  として表現)を含み、そして、
酸化鉄(F′e203  として表現)と存在するいず
れかの酸化コバルト(COOとして表現)との合計重量
は好ましくは、組成物重量で少くとも70%、特に少く
とも85%である。
The sintered iron oxide composition preferably comprises at least 50% by weight iron oxide (expressed as F'e203), and
The combined weight of iron oxide (expressed as F'e203) and any cobalt oxide (expressed as COO) present is preferably at least 70%, especially at least 85% by weight of the composition.

焼結品をつくるのに用いる酸化鉄はマグネタイトまたは
へマタイトであってよい。しかし、焼結が通常のとおり
、酸化性雰囲気例えば空気の中で行なわれる場合には、
その焼結品中の酸化鉄は1370℃をこえるきわめて高
い焼結温度が用いられないかぎり、ヘマタイトの形にあ
る。酸化鉄がマグネタイトの形にある焼結酸化鉄物品は
、焼結が注意深く制御された非酸化性雰囲気のもとて約
1300℃以下の焼結温度において実施される場合、あ
るいは焼結がヘマタイトがマグネタイトへ転化される温
度、1370℃、をこえる温度において実施される場合
、に得ることが′できるにすぎない。
The iron oxide used to make the sintered article may be magnetite or hematite. However, if sintering is carried out as usual in an oxidizing atmosphere, e.g. air,
The iron oxide in the sintered product is in the form of hematite unless very high sintering temperatures in excess of 1370°C are used. Sintered iron oxide articles in which the iron oxide is in the form of magnetite can be produced if the sintering is carried out in a carefully controlled non-oxidizing atmosphere at a sintering temperature of about 1300°C or less, or if the sintering is carried out in the form of hematite. can only be obtained if carried out at temperatures above the temperature at which it is converted to magnetite, 1370°C.

上述のとおり、組成物は酸化カルシウムを含むことがし
ばしば望ましい。焼結品の酸化鉄かへマタイトである組
成物の中へ酸化カルシウムを組入れることの一つの欠点
は、ヘマタイトの金属鉄への還元時において、恐らくは
焼結段階中に形成されるカルシウム・フェライトの還元
の結果として、焼結品が亀裂を生じ弱化し、そしである
場合には崩壊する傾向が存在することである。この亀裂
発生問題は焼結品中の酸化鉄がマグネタイトの形にある
場合、酸化カルシウム水準がきわめて高くないかぎり、
おこるように思われない。これは、酸化カルシウムがマ
グネタイト結晶格子の中へ溶解し、そして、酸化カルシ
ウムの高水準においてのみ、分離したカルシウム・フェ
ライト相が形成されるからであると信じられる。
As mentioned above, it is often desirable for the composition to include calcium oxide. One disadvantage of incorporating calcium oxide into compositions that are sintered iron oxides and hematite is that during the reduction of hematite to metallic iron, the calcium ferrite that is probably formed during the sintering step is As a result of the reduction, there is a tendency for the sintered article to crack, weaken, and even collapse. This problem of cracking occurs when the iron oxide in the sintered product is in the form of magnetite, unless the calcium oxide level is very high.
It doesn't seem to happen. This is believed to be because calcium oxide dissolves into the magnetite crystal lattice and only at high levels of calcium oxide a separate calcium ferrite phase is formed.

少量のマグネシウム・アルミネート・スピネル(アルミ
ン酸マグネシウム・スピネル)を酸化鉄組成物の中へ組
入れることがこの亀裂発生傾向の顕著な低下を与えると
いうことを我々は発見したのである。
We have discovered that incorporating small amounts of magnesium aluminate spinel (magnesium aluminate spinel) into iron oxide compositions provides a significant reduction in this propensity to crack.

従って本発明は少割合の酸化カルシウムを含む焼結酸化
鉄含有品を提供するものであり、その組成物はまた少割
合のマグネシウム・アルミネート・スピネルを含むこと
を特徴とする。
The invention therefore provides a sintered iron oxide-containing article containing a small proportion of calcium oxide, the composition of which is characterized in that it also contains a small proportion of magnesium aluminate spinel.

本発明はまたその種の焼結酸化鉄含有物品の還元によっ
て得られる焼結鉄物品を提供する。
The invention also provides sintered iron articles obtained by reduction of such sintered iron oxide-containing articles.

マグネシウム・アルミネート・スヒ0ネルがそのままで
、焼結酸化鉄含有品がつくられる組成物へ添加されるこ
とが必要であるということが発見されたのである。この
ように、マグネシアとアルミナを別々の成分として添加
することは望ましい効果をもたない。もちろん、この組
成物はスピネルのほかにアルミナおよび/またはマグネ
シアをま′ た含むことができる。
It has been discovered that the magnesium aluminate alloy needs to be added as is to the composition from which the sintered iron oxide containing article is made. Thus, adding magnesia and alumina as separate components does not have the desired effect. Of course, the composition can also contain alumina and/or magnesia in addition to spinel.

必要とされるマグネシウム・アルミネート・スピネルの
量は比較的少量であり、一般的には酸化カルシウム1モ
ルあたり0.1から1モルのスピネルで十分である。
The amount of magnesium aluminate spinel required is relatively small, with 0.1 to 1 mole of spinel per mole of calcium oxide generally being sufficient.

焼結酸化鉄含有物品は、酸化鉄例えばヘマタイトまたは
マグネタイトの粒子をマグネシウム・アルミネート・ス
ピネルと酸化カルシウムまたは加熱時に酸化カルシウム
へ分解し得るカルシウム化合物を含めた他成分と一緒に
含む微細分割状粒状組成物を形成し、この微細分割状組
成物を所望の形状に成形し、次いで組成物を加熱して必
要ならば金属化合物を酸化物形態へ転化しかつ粒子を一
緒に焼結させる、ことによってつくってよい。
Sintered iron oxide-containing articles are finely divided granules containing particles of iron oxide, such as hematite or magnetite, together with other components including magnesium aluminate spinel and calcium oxide or calcium compounds that can decompose to calcium oxide upon heating. by forming a composition, shaping the finely divided composition into the desired shape, and then heating the composition to convert the metal compound to the oxide form if necessary and sinter the particles together. You can make it.

組成物中の粒子の本質上全部が50μm以下、好ましく
は20μm以下の寸法をもつことが好ましい。特に、粒
子の重量で少くとも50%、好ましくは少くとも90%
が10μm以下の寸法をもつことが好ましい。
It is preferred that essentially all of the particles in the composition have a size of 50 μm or less, preferably 20 μm or less. In particular, at least 50%, preferably at least 90% by weight of the particles
preferably has a dimension of 10 μm or less.

成形工程は湿式で行なってもよく乾式で行なってよい。The molding process may be performed wet or dry.

複雑な形状が必要とされる場合、等圧的成成型法のよう
な技法によって形成させてよい。所望の形状かにレット
状のものである場合には、粒状組成物は対向回転ロール
中を通すことによってシートまたはリボンへ圧縮しても
よく、この圧縮されたシートまたはリボンは次に、ある
面との接触圧縮によって形成される二つの相対する面を
特徴としかつ破断によって形成される他の面をも゛つは
レットの形に破砕することができる。圧縮によってシー
トまたはリボンを形成する代りに、例えば巻煙草の形状
のように細長いものであってもよい個々のにレットを適
轟な型彫りロールを使用するロール圧縮によって成型し
てもよい。ロール圧縮には澱粉またはアルミニウムまだ
はマグネシウムのような金属のステアリン酸塩のような
結合剤を、粒状組成物重量で代表的には0.5から3%
の範囲の量で添加して、凝集圧縮物の形成を助けてもよ
い。特に結合剤が澱粉である場合には、いくらかの水全
含めてもよい。
If complex shapes are required, they may be formed by techniques such as isobaric molding. If the desired shape is in the form of a let, the particulate composition may be compressed into a sheet or ribbon by passing through counter-rotating rolls, and the compressed sheet or ribbon is then compressed in one plane. It is characterized by two opposing surfaces formed by contact compression and the other surface formed by fracture, which can also be fractured into the shape of a let. Instead of forming sheets or ribbons by compression, individual lets, which may be elongated, e.g. in the shape of a cigarette, may be formed by roll compression using a suitably powerful die-cut roll. A binder such as starch or a stearate of a metal such as aluminum or magnesium is added to the roll compaction, typically from 0.5 to 3% by weight of the granular composition.
may be added in amounts in the range of 0 to 100% to assist in the formation of agglomerated compacts. Some water may also be included, especially if the binder is starch.

あるいはまた、そして好ましくは、はレット形態が望ま
れる場合に、粒状組成物は湿式押出法によって成形され
るが、その際、一種または一種以上の有機、+OIJマ
マ−結合剤と水またはアルコールのような液体が押出の
前に粒状組成物へ添加さnる。液体が水である場合には
、結合剤は自己接着性である親水性ポリマー、例えば可
溶化澱粉であり、特に剪断減粘性親水性r’ +Jママ
−例えばとうもろこし澱粉またはポリビニルアルコール
との混合状態にある。酸化物物質の湿式押出用にその種
の結合剤を使用することは欧州特許134138に記載
されている。押出しは室温において組成物を適当なグイ
に強制的に通すことによって実施するのが便利である。
Alternatively, and preferably, when a pellet form is desired, the particulate composition is formed by wet extrusion, in which one or more organic, + A liquid is added to the particulate composition prior to extrusion. When the liquid is water, the binder is a hydrophilic polymer that is self-adhesive, such as a solubilized starch, especially in admixture with a shear-thinning hydrophilic r'+J mom - such as corn starch or polyvinyl alcohol. be. The use of such binders for wet extrusion of oxidic materials is described in EP 134,138. Extrusion is conveniently carried out at room temperature by forcing the composition through a suitable goo.

押出法を使用する一つの利点は、適切なコアをもつ押出
グイの使用により、長さ方向に延長する通路をもつ均一
断面の造形物品を製造することが可能であるということ
である。多数の貫通路をもつ物品は、その物品の沫の単
位容積あたりに幾何的大表面fRをもつ製品をつくるこ
とが望まれるときに有利である。本発明は物品断面のI
 crn  あたシに多数の小断面貫通路をもつ物品を
製造する際に特に利点がある。そのような物品の製造は
欧州特許222541.222542、および2234
39に記載されている。
One advantage of using extrusion methods is that by using an extrusion gouge with a suitable core, it is possible to produce shaped articles of uniform cross-section with longitudinally extending passages. Articles with a large number of through passages are advantageous when it is desired to produce a product with a large geometric surface fR per unit volume of droplet of the article. The present invention is based on the I
It is particularly advantageous when manufacturing articles with a large number of small cross-section through passages in the crn opening. The manufacture of such articles is disclosed in European patents 222541.222542 and 2234
It is described in 39.

押出後、その押出成形生成物を焼結の後あるいは好まし
くは焼結の前に所望の長さに切断する。
After extrusion, the extruded product is cut to the desired length after or preferably before sintering.

採用する切断技法はもちろん、どの貫通路も切断過程中
に閉塞をおこすことがないような方法である。適当な切
断技法は欧州特許223445に記載されている。ある
いはまた、錠剤法によって物品をつくることもできる。
The cutting technique employed is of course such that none of the passages become obstructed during the cutting process. A suitable cutting technique is described in EP223445. Alternatively, articles can be made by the tablet method.

この場合には、錠剤化用グイおよび/またはすべてのコ
アの壁は僅かな例えば3度までの勾配をもっていてその
単位物体のグイからの離型を助ける。あるいはまた、例
えば製鉄工業において広く用いられている造粒化技法も
使用できる。
In this case, the walls of the tableting goo and/or all the cores have a slight slope, for example up to 3 degrees, to aid in demolding the unit object from the goo. Alternatively, granulation techniques widely used, for example in the steel industry, can be used.

造形後、そして、その造形法が押出による場合には、そ
の押出成型物を所望の長さに切断した後、必要ならばそ
の物品を乾燥し、次いで、有機成分をもつ結合剤がその
造形段階において用いられる場合には、その有機成分を
焼成段階において、好ましくは250から500℃にお
いて酸素含有ガス、例えば空気の中で焼失させる。その
ような焼成段階はまた、有機質結合剤が用いられない場
合でも利点があるかもしれない。物品は次に好ましくは
1100℃をこえる温度、特に1200℃をこえる温度
において焼結させる。好ましくは焼結温度は1350℃
より低い。焼結は好ましくは、マグネタイトへのへマタ
イトの顕著な転化がおこらないような温度において実施
される。
After shaping, and if the shaping method is by extrusion, after cutting the extrudate to the desired length, drying the article if necessary, and then applying a binder with an organic component to the shaping step. When used in a calcination step, the organic component is burnt off in an oxygen-containing gas, such as air, preferably at 250 to 500°C. Such a firing step may also be advantageous even when no organic binder is used. The article is then preferably sintered at a temperature above 1100°C, especially above 1200°C. Preferably the sintering temperature is 1350°C
lower. Sintering is preferably carried out at a temperature such that no significant conversion of hematite to magnetite occurs.

焼結酸化鉄物品がまたアルカリ金属化合物金倉む場合に
は、その種の化合物あるいは焼成または焼結段階の間に
その種の化合物へ分解し得る化合物を粉末として組入れ
るか、あるいは、造形の前または後でしかし好ましくは
焼成および焼結の前において、所望のアルカリ金属化合
物またはそれへ分解し得る化合物を含む水溶液で以て粒
状酸化鉄含有組成物を含浸することによって組入れても
よい。
If the sintered iron oxide article also contains an alkali metal compound, such a compound or a compound that can decompose into such a compound during the firing or sintering step may be incorporated as a powder, or It may be incorporated by impregnating the particulate iron oxide-containing composition with an aqueous solution containing the desired alkali metal compound or compound decomposable thereto afterward, but preferably before firing and sintering.

焼結酸化鉄物品の鉄物品への還元は、水素および/また
は一酸化炭素のような還元性ガスの流れを焼結酸化鉄物
品の上に300から1200℃の範囲の温度において通
すことによって実施するのが便利である。鉄物品を触媒
として使用すべき場合には、その還元用の温度は好まし
くは500℃ よυ低く、還元性ガスは好ましくは水素
であるか、あるいはある場合には触媒反応において用い
られる工程ガス、例えばアンモニア合成ガスであっても
よく、そして、その還元は触媒反応がおこるべき反応器
の中で行なわれてもよい。還元によって形成された鉄と
接触状態になる水蒸気の逆拡散を避け、かつ酸化鉄が−
たん還元されてしまうと過熱を妨げるよう、注意を払う
べきである。あるいはまた、前駆体をそれが使用される
反応器の外で還元し、不活性ガス例えば窒素で以て稀釈
した冷酸素によって不働態化させ、それを反応槽へ装填
する前に次に十分に還元させることができる。酸化鉄の
鉄への還元は好ましくは1から300、特に20から1
20バール(絶対値)の範囲の圧力で実施される。
Reduction of the sintered iron oxide article to an iron article is carried out by passing a stream of reducing gas such as hydrogen and/or carbon monoxide over the sintered iron oxide article at a temperature ranging from 300 to 1200°C. It is convenient to do so. If the iron article is to be used as a catalyst, the temperature for its reduction is preferably as low as 500° C. and the reducing gas is preferably hydrogen or, in some cases, the process gas used in the catalytic reaction. For example, it may be ammonia synthesis gas, and its reduction may be carried out in a reactor in which the catalytic reaction is to take place. Avoid back-diffusion of water vapor that comes into contact with the iron formed by reduction, and ensure that the iron oxide is -
Care should be taken to prevent overheating once reduced. Alternatively, the precursor may be reduced outside the reactor in which it is used, passivated by cold oxygen diluted with an inert gas such as nitrogen, and then thoroughly reduced before loading it into the reactor. It can be returned. The reduction of iron oxide to iron is preferably from 1 to 300, especially from 20 to 1
It is carried out at pressures in the range of 20 bar (absolute value).

これらの焼結鉄物品はアンモニア合成触媒として、特に
アンモニア合成を次の条件:300から500℃、好ま
しくは350から430℃の温度、20から250、好
ましくは40から120バール(絶対値)の圧力、にお
いて、3.1まで、特に2.5から3.0、あるいは米
国特許4383982に記載のとおりの1.5から2.
3の水素モル数/窒素モルat−含む水素/窒素混合物
を使って操作するときに、特別の有用性をもつものであ
る。
These sintered iron articles can be used as ammonia synthesis catalysts, especially for ammonia synthesis under the following conditions: temperatures from 300 to 500°C, preferably from 350 to 430°C, pressures from 20 to 250, preferably from 40 to 120 bar (absolute). , up to 3.1, especially 2.5 to 3.0, or 1.5 to 2.0 as described in U.S. Pat. No. 4,383,982.
It has particular utility when operating with hydrogen/nitrogen mixtures containing 3 moles of hydrogen/mol of nitrogen at-.

本発明は以下の実施例によって解説される。The invention is illustrated by the following examples.

実施例1 ヘマタイトを3μmの中央粒径値をもち全粒子が10μ
mより小さい微粉末へ粉砕した。
Example 1 Hematite was prepared with a median particle size of 3 μm and a total particle size of 10 μm.
It was ground into a fine powder smaller than m.

958重量部の粉末へマタイト粉末を次に31重量部の
アルミナ・三水塩および11重量部の炭酸カルシウムと
混合したが、これらの後の二者はへマタイトと同じ程度
の微細度へ予め粉砕されたものであった。
958 parts by weight of powdered hematite powder was then mixed with 31 parts by weight of alumina trihydrate and 11 parts by weight of calcium carbonate, the latter two of which had been pre-milled to the same degree of fineness as the hematite. It was something that was done.

この混合物へ次に、10重量部の高分子量の多糖〔[ズ
ソプラストPS I J、チンマー・ラント・シュワル
ツ(ラーンシュタイン・アム・マイン。
To this mixture was then added 10 parts by weight of a high molecular weight polysaccharide [[Zsoplast PS I J, Zimmer Land Schwarz, Lahnstein am Main.

西独)〕、440重量のとうもろこし澱粉〔「コルデッ
ク」、銘柄GO8010,CPCUK社、  工業部門
、(トラッフォービ・パーク、マンチェスター、英国)
から入手できる〕、および、約130重量部の、969
71の炭酸カリウムを含む水溶液、を添加し、均質ペー
ストの形態へ混合した。
(West Germany)], 440 wt. corn starch (“Koldek”, brand GO8010, CPCUK Ltd., Industrial Division, (Traffobi Park, Manchester, UK)
] and approximately 130 parts by weight of 969
71, an aqueous solution containing potassium carbonate, was added and mixed into a homogeneous paste form.

混合物を次に室温で、コアとして懸垂する直径0.7閣
の13本の針金をもつ円形ダイを通して押出した。長さ
方向に貫通してのびる13個の穴をもつ円筒状押出成形
物をある長さに切断し、30℃で12時間、調湿雰囲気
下で乾燥し、次に400℃へ200℃/時の速度で加熱
し、有機成分が完全に焼失するまで400℃において保
持した。これらの造形物品を次に1300℃において空
気雰囲気中で4時間焼結させ、次に室温へ6時間にわた
って冷却した。
The mixture was then extruded at room temperature through a circular die with 13 wires of 0.7 mm diameter suspended as the core. A cylindrical extrusion with 13 holes extending through its length was cut to length, dried at 30°C for 12 hours in a controlled atmosphere, and then heated to 400°C at 200°C/hour. and held at 400° C. until the organic components were completely burnt out. These shaped articles were then sintered at 1300°C in an air atmosphere for 4 hours and then cooled to room temperature over 6 hours.

長さが6.5 rrvn、直径が6.5 rranで貫
通して伸びる直径0.6 trrmの13silの穴を
もつ焼結造形物品は、大気圧における水銀中の容積に関
して測定した粒子密度が4.2 ’j ・cm−3であ
り、気孔率は0.043m3・g−1であった。
A sintered shaped article with a 13 sil hole of 0.6 trrm diameter extending through it with a length of 6.5 rrvn and a diameter of 6.5 rran has a particle density of 4, measured with respect to volume in mercury at atmospheric pressure. .2'j·cm-3, and the porosity was 0.043 m3·g-1.

化学分析は、焼結単位物体は重量%として表現して次の
組成をもつことを示した。
Chemical analysis showed that the sintered unit body had the following composition, expressed as weight percent:

F’e O96,9% Ca0    06% A12032.0% に20    0.5% 上記の手順を、ヘマタイトと同じ微細度へ磨砕しておい
たマグネシウム・アルミネート・スピネルの各種割合が
は−スト形成前に添加された酸化鉄組成物を使って、繰
返した。
F'e O96.9% Ca0 06% A12032.0% to 20 0.5% The above procedure was repeated with various proportions of magnesium aluminate spinel ground to the same fineness as hematite. Repeated with iron oxide composition added prior to formation.

焼結酸化鉄物品の還元特性を評価するために、それの多
数を直径27.5snで長さが70mの円筒形反応器へ
装填して容積約40rttlの無作為充填床を形成させ
た。
To evaluate the reducing properties of the sintered iron oxide articles, a large number of them were loaded into a cylindrical reactor with a diameter of 27.5 sn and a length of 70 m to form a randomly packed bed with a volume of about 40 rttl.

第一組の実験、A、においては、75%(容積/容積)
の水素を含む水素と窒素の混合物全2502フ時の速度
で床中全通過させながら、温度を350℃へ3時間にわ
たって上げ、次にさらに475℃へ8時間にわたって上
げた。
In the first set of experiments, A, 75% (volume/volume)
The temperature was increased to 350° C. over 3 hours and then further increased to 475° C. over 8 hours while passing a mixture of hydrogen and nitrogen containing 2,502 hours of hydrogen through the bed.

第二組の実験、B、においては、窒素を床中に2501
7時の速度で通しながら床を475℃へ加熱し、次いで
、窒素流を75%(容積/容積)の水素を含む水素/窒
素混合物によって置換え、酸化鉄が完全に鉄へ還元され
るまでその温度で保った。
In the second set of experiments, B, nitrogen was added to the bed at 2501
The bed was heated to 475° C. while passing at a rate of 7:00, and the nitrogen stream was then replaced by a hydrogen/nitrogen mixture containing 75% (vol/vol) hydrogen until the iron oxide was completely reduced to iron. kept at temperature.

両組の実験において、水素/窒素r昆金物下で室温へ冷
却後、水素/窒素混合物を200137時の速度におい
て流れる窒素で以て置換え、次いで、30分間にわたっ
て、窒素を徐々に空気で以て置換えた。これらの造形物
品を次に検査した。結果を次表に示す。
In both sets of experiments, after cooling to room temperature under a hydrogen/nitrogen solution, the hydrogen/nitrogen mixture was replaced with nitrogen flowing at a rate of 200,137 hours, and then the nitrogen was gradually replaced with air over a period of 30 minutes. Replaced. These shaped articles were then inspected. The results are shown in the table below.

比較のために、マグネシウム・アルミネート・スピネル
をマグネシウムによって置換えた組成物をまたつくった
For comparison, a composition was also made in which the magnesium aluminate spinel was replaced by magnesium.

還元手続Aを石灰全省略した組成物からつくった単位物
品について実施するとき、それらの造形物品ばもとの完
全なままであった。しかし、石灰省略の欠点は、触媒の
触媒的性質が悪い影響を受け、かつまた焼結物品の所望
密度達成に必要とされる焼結温度が上昇することである
When reduction procedure A was carried out on unitary articles made from compositions omitted entirely from lime, the original integrity of the shaped articles remained intact. However, the disadvantage of omitting lime is that the catalytic properties of the catalyst are adversely affected and also the sintering temperature required to achieve the desired density of the sintered article is increased.

実施例2 1%(重量/重量)のマグネシウム・アルミネート・ス
ピネルを含む組成物を用い、かつ、中心のコアの周シで
29.14および6イ固のコアの円心輪中に配列された
50個の針金コアをもつ押出ダイを使い、実施例1の手
続によって押出成形物をつくった。グイとコアは、焼結
後において押出成型物品が8.5mmの長さと直径と約
0.48頭 の貫通路をもつような寸法であった。粒子
密度は4.09・需−3であった。
Example 2 A composition containing 1% (w/w) magnesium aluminate spinel was used and arranged in a circular ring of 29.14 and 6 hard cores around a central core. Extrudates were made according to the procedure of Example 1 using an extrusion die with 50 wire cores. The gou and core were sized such that after sintering, the extruded article had a length and diameter of 8.5 mm and a through passage of approximately 0.48 mm. The particle density was 4.09/demand-3.

重量による物品の化学組成は次のとおりであった: F’e203    96.4% AI!203    2.3% CaO0,6% M2C0,3% に20     0.4% 断熱反応器を使って、造形物品の還元によってつくった
触媒の活性能全評価した。これらの造形物品f23.7
1の容積の触媒床へ装填して外径203聾で内径8mm
の長さ1015mmの環状空間を満たした。造形物品は
80バール(絶対)の圧力において、水素と窒素を2.
35のモル比で含むガス混合物で以て、3007TL3
/時(標準状態において)の速度で還元した。ガス入口
温度ははじめは350℃で、水蒸気形成の終息によって
証明される還元が完了するまで温度を徐々に上げた。温
度上昇速度は水濃度を容積で2000隼以下に保つよう
調節した。還元が完了すると、入口温度を350℃へ下
げ、そして、定常状態が達成されたのちにおいて、床を
出るガスのアンモニア濃度は8.3%(重1−/重量)
であり、床を横切る温度上′昇は95℃であった。
The chemical composition of the article by weight was: F'e203 96.4% AI! 203 2.3% CaO 0.6% M2C 0.3% 20 0.4% An adiabatic reactor was used to evaluate the total activity of the catalyst produced by reduction of shaped articles. These shaped articles f23.7
Loaded into a catalyst bed with a volume of 1 and an outer diameter of 203 mm and an inner diameter of 8 mm.
It filled an annular space with a length of 1015 mm. The shaped article was exposed to 2.0% hydrogen and nitrogen at a pressure of 80 bar (absolute).
3007TL3 with a gas mixture containing a molar ratio of 35
/hour (under standard conditions). The gas inlet temperature was initially 350°C and the temperature was gradually increased until reduction was complete as evidenced by the cessation of water vapor formation. The rate of temperature rise was adjusted to maintain the water concentration below 2000 ml by volume. Once the reduction is complete, the inlet temperature is reduced to 350°C, and after steady state is achieved, the ammonia concentration in the gas leaving the bed is 8.3% (wt/wt).
The temperature rise across the bed was 95°C.

前述のとおりに不働態化後、排出された触媒Rレットは
もとのままの形であった。
After passivation as described above, the discharged catalyst R-let remained in its original form.

(外4名)(4 other people)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少割合の酸化カルシウムを含む焼結酸化鉄含有品
であって、少割合のマグネシウム・アルミネートスピネ
ルをまた含むことを特徴とする、焼結品。
(1) A sintered iron oxide-containing article containing a small proportion of calcium oxide, characterized in that it also contains a small proportion of magnesium aluminate spinel.
(2)酸化カルシウム1モルあたり0.1から1モルの
マグネシウム・アルミネートを含む、特許請求の範囲第
1項に記載の焼結品。
(2) A sintered article according to claim 1, comprising from 0.1 to 1 mole of magnesium aluminate per mole of calcium oxide.
(3)5重量%までの酸化カルシウムを含む、特許請求
の範囲第1項または第2項に記載の焼結品。
(3) A sintered article according to claim 1 or 2, containing up to 5% by weight of calcium oxide.
(4)0.5から5重量%までの酸化カルシウムを含む
、特許請求の範囲第3項に記載の焼結品。
(4) A sintered article according to claim 3, comprising from 0.5 to 5% by weight of calcium oxide.
(5)マグネシウム・アルミネート・スピネルのほかに
アルミナおよび/またはマグネシアを含む、特許請求の
範囲第1項から第4項のいずれかに記載の焼結品。
(5) The sintered product according to any one of claims 1 to 4, which contains alumina and/or magnesia in addition to magnesium aluminate spinel.
(6)酸化鉄と、少割合の酸化カルシウムまたは加熱時
に酸化カルシウムへ分解し得るカルシウム化合物および
マグネシウム・アルミネート、とを含む微細分割状粒状
組成物を造形物品に成形し、その組成物を焼結すること
から成る、焼結酸化物含有品の製造方法。
(6) Forming a finely divided particulate composition containing iron oxide and a small proportion of calcium oxide or a calcium compound that decomposes to calcium oxide upon heating and magnesium aluminate into a shaped article and baking the composition. A method of manufacturing a sintered oxide-containing article, the method comprising:
(7)酸化鉄と、少量の酸化カルシウムまたは加熱時に
酸化カルシウムへ分解し得るカルシウム化合物およびマ
グネシウム・アルミネート、とを含む微細分割状粒状組
成物を造形物品に成形し、その組成物を焼結して焼結酸
化物含有品を形成させ、次に上記の焼結酸化鉄含有品中
の酸化鉄を金属鉄へ還元することから成る、焼結鉄物品
の製造方法。
(7) Forming a finely divided particulate composition containing iron oxide and a small amount of calcium oxide or a calcium compound that decomposes to calcium oxide upon heating and magnesium aluminate into a shaped article and sintering the composition. A method of making a sintered iron article comprising: forming a sintered oxide-containing article; and then reducing the iron oxide in the sintered iron oxide-containing article to metallic iron.
(8)還元用ガスの流れを焼結酸化鉄含有品の上に30
0から1200℃の温度において通すことによって還元
を実施する、特許請求の範囲第7項に記載の方法。
(8) Flow of reducing gas onto the sintered iron oxide-containing product for 30 minutes.
8. A process according to claim 7, wherein the reduction is carried out by passing at a temperature of 0 to 1200<0>C.
(9)特許請求の範囲第7項または第8項による方法に
よって製造される、酸化カルシウムとマグネシウム・ア
ルミネート・スピネルとを含む、焼結鉄物品。
(9) A sintered iron article comprising calcium oxide and magnesium aluminate spinel, produced by the method according to claim 7 or 8.
(10)特許請求の範囲第1〜5項のいずれかに記載の
焼結酸化鉄含有品中の酸化鉄を金属鉄まで還元した生成
物から成る、焼結鉄物品。
(10) A sintered iron article comprising a product obtained by reducing iron oxide in the sintered iron oxide-containing article according to any one of claims 1 to 5 to metallic iron.
JP62146838A 1986-06-12 1987-06-12 Sintered product Pending JPS6324024A (en)

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GB863082772 1986-10-24
GB8701665 1987-01-26

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017025411A (en) * 2015-07-16 2017-02-02 ポスコPosco Raw material treatment method and raw material treatment device
WO2023249030A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 国立大学法人東京工業大学 Catalyst for ammonia synthesis obtained by combining hydrogen-containing aluminum and iron

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WO2023249030A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 国立大学法人東京工業大学 Catalyst for ammonia synthesis obtained by combining hydrogen-containing aluminum and iron

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JPS6316022A (en) 1988-01-23
ZA874020B (en) 1988-11-30
GB8614297D0 (en) 1986-07-16

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