Analiza uticaja procesnih parametara na čistoću aluminijum-hidroksida kao prekursora glinice specifične namjene/ Analysis of process parameters influence on the purity of aluminum hydroxide as a precursor of alumina for special application

Једноставна страница ставке
dc.contributor.author Vladimir Damjanović
dc.date.accessioned 2026-06-01T08:49:01Z
dc.date.available 2026-06-01T08:49:01Z
dc.date.issued 2025
dc.description Ova doktorska disertacija istražuje mehanizme prečišćavanja rastvora natrijumaluminata u cilju poboljšanja kvaliteta gotovih proizvoda koji se dobijaju iz ovih rastvora. Osnovni fokus istraživanja je na identifikaciji i eliminaciji nečistoća, kao što su silicijum (Si), kalcijum (Ca), cink (Zn), gvožđe (Fe) i natrijum (Na), koje značajno utiču na kvalitet aluminijum-hidroksida i aluminijum-oksida, posebno za upotrebu u specijalnim primjenama. U okviru istraživanja, korišćena je metode desilikatizacije uz dodatak kalcijum-oksida. Prednost ove metode je ekonomičnost, jer se koristi kreč, koji je relativno jeftina sirovina u poređenju sa drugim materijalima. Ispitivano je kako različiti procesni uslovi, kao što su vrjeme reakcije, temperatura i koncentracija dodatog kreča, utiču na efikasnost uklanjanja silicijuma i kalcijuma iz rastvora natrijum-aluminata. Rezultati su pokazali da optimalni uslovi za uklanjanje silicijuma uključuju reakciju od 60 minuta pri temperaturi od 80 °C i koncentraciji kreča od 30 g/l, što je dovelo do značajnog smanjenja koncentracija ovih nečistoća. U drugoj fazi istraživanja, mehanizmi uklanjanja cinka i gvožđa su ispitani kroz kontrolisanu precipitaciju aluminijum-hidroksida uz dodatak specijalno pripremljenog inicijatora kristalizacije. Utvrđeno je da povećanje temperature smanjuje efikasnost uklanjanja gvožđa i cinka jer to direktno utiče na sporije razlaganje natrijum-aluminatnih rastvora. Pri tome kao optimalni parametri za ovu fazu pokazalo se vrjeme reakcije od 60 minuta i temperatura od 50 °C, pri čemu je koncentacija cinka i bakra snižena na nulu, dok je koncentracija gvožđe ostala značajno niža od početne. Treća faza fokusira se na uklanjanje natrijuma iz kristalnog aluminijum-hidroksida primjenom hidrotermalnog pranja. U ovom procesu ustanovljeno je da dolazi do fazne transformacije iz gibsita u bemit, što je ključni korak za efikasno uklanjanje natrijuma. Optimalni uslovi hidrotermalne obrade su temperatura od 210 °C i vrijeme trajanja od 120 minuta, što omogućava skoro potpunu transformaciju. Uz korišćenje višestepene kristalizacije i hidrotermalnog pranja, u istraživanju je postignuta visoka čistoća finalnog proizvoda aluminijum-hidroksida. Analizom je evidentirano značajno smanjenje koncentracija kontaminanata, direktno utičući na stepen čistoće. U završnom djelu istraživanja, proces ultrazvučne sprejne pirolize korišćen je za sintezu submikronskih čestica aluminijum-oksida iz rastvora aluminijum nitrata dobijenog od prečišćenog aluminijum-hidroksida. Rezultati su pokazali da su dobijene čestice dominatno sferičnog oblika i submikronske veličine. Zaključci ovog istraživanja doprinose razumjevanju procesa rafinacije aluminatnih rastvora i pružaju temelje za buduća unapređenja u industriji hemijskih proizvoda na bazi aluminijuma. Efikasne metode prečišćavanja omogućavaju proizvodnju visokokvalitetnih aluminijumskih materijala, što je ključno za upotrebu u specijalnim aplikacijama. Ove modifikacije predstavljaju održiva rešenja za optimizaciju procesa proizvodnje aluminijumskih prekursora visoke čistoće. sr
dc.description This PhD thesis investigates the purification mechanisms of sodium aluminate solutions to improve the quality of final products producedd from these solutions. The primary focus of the research is identification and eliminating impurities such as silicon (Si), calcium (Ca), zinc (Zn), iron (Fe), and sodium (Na) which significantly affect the quality of aluminium hydroxide and aluminium oxide, especially for use in specialized applications. Within the research, desilication methods using calcium oxide were employed. The advantage of this method is its cost-effectiveness, as lime is relatively inexpensive compared to other materials. Various process conditions, such as reaction time, temperature, and the concentration of added lime, were examined to investigate how they affect the efficiency of silicon and calcium removal from sodium aluminate solutions. The results showed that optimal conditions for silicon removal include a reaction time of 60 minutes at a temperature of 80 °C and a lime concentration of 30 g/l, resulting in a significant reduction in the concentration of these impurities. In the second phase of the research, the mechanisms for removing zinc and iron were studied through controlled precipitation of aluminum hydroxide with the addition of a specially prepared crystallization initiator. It was found that increasing the temperature reduces the efficiency of iron and zinc removal due to its direct influence on the slower decomposition of sodium aluminate solutions. Optimal parameters for this phase were established as a reaction time of 60 minutes and a temperature of 50°C, during which the concentrations of zinc and copper were reduced to zero, while the concentration of iron remained significantly lower than the initial level. The third phase focuses on the removal of sodium from crystalline aluminum hydroxide using hydrothermal washing. This process established that a phase transformation from gibbsite to boehmite occurs, which is a crucial step for effective sodium removal. The optimal conditions for hydrothermal treatment were a temperature of 210 °C and a duration of 120 minutes, enabling nearly complete transformation. With the use of multi-step crystallization and hydrothermal washing, the research achieved high purity in the final product, aluminum hydroxide. Analysis indicated a significant reduction in contaminant concentrations, directly impacting the level of purity. In the final part of the research, ultrasonic spray pyrolysis was used to synthesize submicron aluminum oxide particles from aluminum nitrate solutions obtained from purified aluminum hydroxide. The results showed that the obtained particles predominantly exhibited a spherical shape and submicron size. The conclusions of this research contribute to understanding the refining processes of aluminate solutions and provide a foundation for future advancements in the chemical industry related to aluminum-based products. Effective purification methods facilitate the production of high-quality aluminum materials, which is crucial for use in specialized applications. These modifiactions present sustainable solutions for optimizing the production processes of highpurity aluminum precursors. en
dc.identifier.uri https://repozitorijum.ues.rs.ba/handle/123456789/133
dc.language Srpski sr
dc.language.iso other
dc.publisher Univerzitet u Istočnom Sarajevu, Tehnološki Fakultet Zvornik sr
dc.publisher University of East Sarajevo, Faculty of Technology Zvornik en
dc.rights.license BY
dc.subject Aluminijum-hidroksid, Aluminijum-oksid ,Hidrotermalno pranje, Natrijumaluminat, Submikronske čestice, Ultrazvučna sprejna piroliza, Višestepena kristalizacija, Morfologija čestica sr
dc.subject Aluminum hydroxide, Aluminum oxide, Hydrothermal washing, Sodium aluminate, Submicron particles, Ultrasonic spray pyrolysis, Multi-step crystallization, Particle morphology en
dc.title Analiza uticaja procesnih parametara na čistoću aluminijum-hidroksida kao prekursora glinice specifične namjene/ sr
dc.title Analysis of process parameters influence on the purity of aluminum hydroxide as a precursor of alumina for special application en
dc.type Doctoral Thesis en
dc.type Doktorska disertacija sr
dspace.entity.type
Датотеке
Оригинални завежљај
Сада се приказује 1 - 1 од 1
Сличица
Име:
Damjanović, Vladimir.pdf
Величина:
10.05 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Преузимање
Свежањ лиценце
Сада се приказује 1 - 1 од 1
Сличица није доступна
Име:
license.txt
Величина:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed to upon submission
Опис:
Преузимање
Колекције
Технолошки факултет / Faculty of Technology