Способ получения силиката лития Советский патент 1989 года по МПК C01B33/32 

Изобретение относится к способам получения силиката лития, который можно использовать в качестве футеро- вочного материала для плавильных реакторов, предназначенных для получения трития.

Цель изобретения - повышение удельной поверхности при обеспечении возможности получения путем спекания высокоплотных гранул с плотностью выше 85% теоретической плотности.

Пример 1. 190 г порошка карбоната лития, 160 г порошка Аэросил (фирмы Дегусса АГ ФРГ) с удельной поверхностью 300 м /г смешали с дистиллированной водой, получив пастообразную массу. Эта паста осаждалась в течение 60 мин под водой в истирающем устройстве, в котором шары и рычаги выполнены из окиси алюминия. Затем эту суспензию постоянно перемешивают для предотвращения расслоения и высушивают распылением.

Полученный мелкодисперсный порошок имеет удельную поверхность

ПО .

I

Порошок подвергают термообработке

в насыщенном при комнатной температуре влажном воздухе в начале при 430°С в течение 30 ч до образования 25% гексагональной фазы, а затем прокаливанию при 600°С в течение 16 ч и наконец осуществляют гранулирование при давлении 2,5 т/см в матрице диаметром 6 мм (гексагональная

сл

се

I

со

сн

А

и

15

аза имеет параметры а 3,06 - 4,97 А).

После спекания при 950°С в воздуе в течение 9 ч гранулы имеют плот- , ность 91,4% от теоретического значения .

Такая же смесь осаждалась в течение 2 ч вместо 1 ч и после аналогичной обработки спеченные гранулы име- JQ ли плотность 95% от теоретического значения, при этом сырые гранулы имели плотность 48% от теоретического значения, они имели плотность 98% от теоретического значения при начальной плотности сырых гранул 50% от теоретического значения.

Пример 2. 272 г порошка карбоната лития смешивали с 228 г двуокиси кремния (Аэросил фирмы Дегус- 20 са АГ, ФРГ) и водой, осаждали в течение 60 мин в истирающем устройстве и высушивали распыпиванием. Высушенный порошок предварительно спрессовывали в гранулы диаметром 25 12 мм под давлением 1,2 т/смг. Гранулы получались на сетке с ячейкой 1 мм, изготовленные гранулы последовательно обрабатывались при 410°С в течение 6 ч, при 420°С - в течение 16 ч и при 430°С - в течение 8 ч в атмосфере влажного воздуха с относительной влажностью 30% до образования 25% гексагональной фазы с параметрами а 3,06 А, с 4,97 А, затем ведут гранулирование под давлением 2,5 т/смг. Плотность гранул достигла 87,6% от теоретического значения при обработке при 950°С в течение 3 ч и 81,1% от теоретического значения при обработке при 950°С в течение 1 ч.

Пример 3. Термообработанные гранулы, полученные по примеру 2, подвергали прокаливанию при в течение 12 ч, причем перед этим гранулирование производили под давлением 2,5 т/смг. Плотность гранул достигла 93% от теоретического значения при обработке при 925РС в течение 3 ч и 90% при обработке при 50 950°С в течение 1 ч.

Пример 4. Готовят смесь, как в примере 2, и полученный порошок термообрабатывают при 440°С во .влажном воздухе (насыщенном водой 55

при t 25eC), спустя 14 ч образуется 25% гексагональной фазы с парамет- рами а « 3,06 А и с 4,97 А, далее

30

35

40

45

5

Q

0 5

0

5

0

ведут прокаливание при 450°С в течение 10 ч.

Продукт подвергают гранулированию и спеканию в течение 3 ч при 925 С. Плотность гранул достигает 91% от теоретического значения.

Пример 5. Порошкообразный . карбонат лития смешивают двуокисью кремния и водой, измельчают в течение 30 мин в жерновой мельнице и сушат распылением. Высушенный порошок уплотняют холодным изостатическим обжатием под давлением 200 бар.

Затем гранулы прокаливают во влажном воздухе с относительной влажностью 40% путем медленного повышения температуры от 410 до 480 С в течение 70 ч, затем продукт прокаливают в течение 3 ч при 700°С и гранулируют под давлением 1,2 т/см2 с получением гранул диаметром 17 мм. Хотя „после термообработки продукт повторно прокалила при 700 С, спекаемость оказалась удовлетворительной, а плотность после обжига в течение 5 ч при 925 С составила 95% от теоретической.

Пример 6. Размолотый в шаровой мельнице порошок карбоната лития смешивают с двуокисью кремния и водой и сушат раснылением. Состав порошка соответствует стехиометричес- кому составу метасиликата лития. Понасыщен5

метасиликата

рошок прокаливают в воздухе, ном водой при 20°С, путем медленного нагрева в течение 60 ч от 410 до 480°С. Затем продукт повторно прокаливают

0

лотняют 1 т/смг

5

в течение 5 ч при 600 С, уп- и гранулируют под давлением

После спекания при 950°С в течение 10 ч плотность достигает 93% от теоретической.

Во всех примерах получен спеченный силикат лития, имеющий плотность по крайней мере 85% от теоретической плотности. Известный способ не позволяет получить продукты спекания с высокой плотностью и не дает продукты спекания силиката лития хорошего качества. Плотность по прототипу может быть не выше 78% теоретической.

Удельная поверхность 15-60 является обязательной характеристикой промежуточного продукта, который является только предварительно кальцинированным или смесью предварительно кальцинированного и кальцинированного продуктов, предшествующих продукту спекания. Эта характеристика является важной, так как очевидно, что чем выше удельная поверхность промежуточного порошка, тем выше плотность конечного продукта спекания будет получена.

Удельные поверхности промежуточных порошкообразных продуктов, полученных в соответствии с изобретением, и удельные поверхности продуктов, полученных в соответствии с прототипом, результат одних и тех же процессов, но без предварительной кальцинации.

Удельные поверхности в соответствии с изобретением варьируются от 15 до 56 м2/г но с кальцинацией при 600°С в течение 24 ч удельная поверхность будет равна только 3,5 м /г,

Например, если по известным способам в качестве исходного материала используются распыленно-высушенные частицы с удельной поверхностью 50 , то после кальцинации только в течение 20 ч при Ь75 С получения удельная поверхность рлвна 7 (увеличивается до 9 , если кальцинация сопровождается 3-минутным перемалыванием в шаровой мельнице).

После предварительной кальцинации при 410-440 и кальцинации (20 ч при 675°С) в соответствии с изобретением удельная поверхность составляет 34 м /г.

Таким образом, плотность продуктов, приготовленных в соответствии с предлагаемым процессом, значительно выше, чем приготовленных по ранее известным процессам, хотя процессы отличаются только тем, что в сося1- -ствии с изобретением имеет место предварительная температурная обработка при 410-440 С, которая отсутствует в известных способах, в которых гексагональная фаза не образуется.

Формула изобретения

1.Способ получения силиката лития , включающий термообработку гомогенной смеси карбоната лития и двуокиси кремния с последующим спеканием термообработанной смеси, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения путем спекания высокоплотных гранул с плотностью выше 85% теоретической

Q плотности, термообработку ведут при 410-440 0 в атмосфере влажного воздуха от относительной влажности 30% до насыщенной при комнатной температуре влажности до образования

5 в смеси 25 мас.% гексагональной фазы с параметрами кристаллов а ш 3,06 А и с 4,97 X..

2.Способ по п. 1, отлична- 1 ю щ и и с я тем, что продукт термообработки перед спеканием подвергают предварительному прокаливанию

при 450-600°С.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку при 410-440°С ведут в течение 145 30 ч.

4.Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс ведут путем постепенного повышения температуры от 410 идо Б течение 60-70 ч.

0

Изобретение относится к способам получения спеченного силиката лития и позволяет получить высокоплотный продукт спекания высокого качества без трещин. Карбонат лития и двуокись кремния тщательно перемешивают. Полученную смесь подвергают предварительному прокаливанию во влажном воздухе при 410-440°С с образованием в упомянутой смеси по меньшей мере 25% по массе гексагональной фазы, состоящей из лития, кремния и кислорода, параметры кристаллов которой составляют A=3,06 А

C=4,97 А. Полученный продукт затем подвергают высокоплотному спеканию или непосредственно, или после прокаливания при 450-600°С.