Способ получения манганатов редкоземельных и щелочноземельных элементов Советский патент 1992 года по МПК C04B35/00 C01F17/00 

Изобретение относится к способам получения манганатов редкоземельных и щелочноземельных элементов, которые могут быть использованы в производстве электродной керамики для высокотемпературных топливных элементов.

Цель изобретения состоит в Снижении энергоемкости процесса за счет проведения прокаливания при более низких температурах в течение более короткого времени.

Пример 1. Готовят смесь из 66,7 мл насыщенного раствора Мп(МОз)2 6Н20, 173,3 мл насыщенного раствора (МОз)з бНаО, 110,1 мл насыщенного раствора SrtNOste -4Н20. Концентрации растворов, г/л:

Mn(N03 -6H2O4300

La(NOa)3 -6H20 1500

Sr(N03)2 -4H20 1030

Температуру проведения эксперимента (в том числе и на стадии соосаждения) под- держивают постоянной, равной 15,0±1,. Исходную смесь растворов подают в осадитель, представляющий собой раствор NaOH концентрацией 330 г/л, предварительно насыщенный гидроксидом стронция Sr(OH)z -nHzO (момент насыщения осадителя порошком Sr(OH)2 пН2О опч

1ЧЭ

о

4 Јь Ы

ределяют визуально- по выпадению осадка); рН зтогр раствора до начала соосажде- ния 14.0.

Процесс соосаждения ведут до тех пор, пока рН не достигнет значения 14,0 (рН конца осаждения Sr(OH)2.

Маточный раствор сливают, а осадок фильтруют и промывают насыщенным раствором SKOH2) -nhteO (концентрацией 160 г/л) до тех пор, пока иономер с pNa-элект- родом не перестанет фиксировать наличие Na+ в фильтрате. Влажный осадок высушивают в сушильном шкафу в атмосфере воздуха в течение 2 ч при 100°С и 1 атм. Высушенный осадок делят на три части, каждую из которых термробрабатывают при 1 атм в атмосфере воздуха в различных режимах:

1200 4

1000 9

800 18

Для любого из приведенных режимов термообработки имеет место следующий результат.

По данным химического, рентгенофазо- вого и электроннозондового анализов конечный продукт имеет гомогенный однофазный состав, соответствующий формуле ЗгоиЬао.бМпОз, выход продукта 99,0 ±1,0%; длительность термообработки при указанных температурах меньше, чем в прототипе(20ч).

Все последующие примеры конкретной реализации способа сведены в таблицу. Для наглядности пример № 1 также включен в эту таблицу. Все операции, как в при- юре 1.

Смесь исходных растворов должна быть приготовлена путем смешения трех насыщенных при данной температуре растворов в соответствующем стехиометрическом соотношении по катионам Mn2+:A2+:R3f.

Если растворы окажутся ненасыщенными, частично ратворимый гидроксид будет растворяться в избытке воды, попадающей в систему осадок-маточный раствор при со- осаждении; стехиометрический состав конечного продукта нарушится, выход продукта уменьшится. Раствор щелочи, а также промывной раствор должна быть насыщенными по растворимому в воде гидро- ксиду, в противном случае частично растворимый 8 воде гидроксид будет растворяться в указанных растворах, что также

приводит к нарушению стехиометрического состава конечного продукта. В процессе соосаждения рН раствора щелочи, насыщенного частично растворимым в воде

гидроксидом, должен быть не ниже, чем рН конца осаждения того гидроксида, рН конца осаждения которого наибольший.

В противном случае процесс осаждения этого гидроксида из исходной смеси трех

растворов не пройдет полностью, а часть катионов гидроксида останется в маточном растворе вместе с некоторым количеством анионов исходной соли. В образующемся осадке будет иметь место стехиометрический недостаток данного гидроксида, в результате чего стехиометрический состав конечного продукта будет нарушен, выход уменьшится. Общее время процесса сокращается за счет уменьшения длительности

твердофазного синтеза, что достигается благодаря повышенной степени гомогенности в осадке, полученном соосаждением трех компонентов.

По сравнению с твердофазным синтезом манганатов. осуществляемым путем термической обработки смеси оксида редкоземельного элемента, карбонатов марганца и щелочноземельных элементов при 1200°С в течение 20 ч, способ позволяет

сократить энергоемкость процесса как за счет снижения температуры прокалывания с 1200 до 800°С, так и времени ее проведения с 20 ч до 4-18 ч.

Формула изобретения

Способ получения манганатов редкоземельных и щелочноземельных элементов общей формулы AxRi-хМпОз, где А - щелоч- но-земельный элемент; R - редкоземельный элемент; , включающий смешение соединений марганца, редкоземельных и щелочноземельных элементов и прокаливание осадка, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса за счет обеспечения возможностей проведения

прокаливания при более низких температурах в течение короткого времени, в качестве исходных соединений используют насыщенные водные растворы солей марганца, редкоземельных и щелочноземельных злементов, которые после смешения вводят в насыщенный щелочной раствор гидроксида щелочноземельного элемента, образовавшийся осадок перед прокаливанием промывают насыщенным водным раствором

гидроксида щелочноземельного элемента и сушат.

. ..ft, . 0,4:0,6:1,0

Sr(ON5)5 насыщенный p-p концентрацией 1030 г/л

Мп(НСЦ)г - ненасыщенный р-р концентрацией 2150 г/ч

La(NO), - насиненный концентрацией 1500 г/л

Sr(NO,)j - ненасщен- иый р-р концентрацией 515 г/л

Изобретение относится к способам получения манганатов редкоземельных элементов общей формулы AxRi-хМпОз, где А - щелочноземельный элемент, R - редкоземельный элемент, , и позволяет снизить энергоемкость процесса за счет проведения процесса прокаливания при более низкой температуре в течение более короткого времени. Готовят смесь из насыщенных растворов солей марганца, редко- и щелочноземельных элементов. Исходную смесь растворов подают в осадитель. содержащий раствор щелочи, предварительно насыщенный гидроксидом щелочноземельного элемента. Выпавший осадок промывают насыщенным раствором щелочноземельного элемента, сушат и прокаливают. Способ позволяет снизить температуру прокаливания с 1200 до 800°С и длительность с 20 до 4 ч. 1 табл. W Ё

:U iMn 0,4:0,6:1,0

0,i:0,6:l,0

0,4:0,6:1,0

MnCNO) - насыщенный о-р концентрацией 4300 г/л;

La(HO,) - ненасыщенный р-р концентрацией 75 г/л;

Sr(NO,)t - насыщенный р-р концентрацией 1030 г/л

Нп(НО,)г - настенный р-р концентрацией 4300 г/л;

La(HOj)4 - ненасычен- ный р-р концентрацией 75 г/л

Sr(NOj), - ненасыщенный р-р концентрацией 51 г/л

Mn(NO,)f - насыщенный р-р концентрацией 4300 г/я;

1

I

........OBS855 St..

-I 7