Способ получения титаната бария Советский патент 1993 года по МПК C01G23/00 C01G11/00 

Изобретение относится к области синтеза титаната бария, предназначенного для изготовления особо прецизионных изделий конденсаторной техники.

Целью изобретения является повышение химической однородности и выхода продукта,

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения титаната бария, включающем взаимодействие растворов тетрабутоксититана (ТБТ) и Ва(ОН)2 со щавелевой кислотой с последующим отделением и термообработкой осадка, взаимодействие осуществляют путем введения гидроксида бария в смесь тетрабутоксититана и щавелевой кислоты при непрерывном перемешивании со скоростью не менее 1000 об/мин с последующей изотермической выдержкой суспензии при t 60- 80°С при перемешивании в течение не менее 2 ч.

Предложенный способ, по сравнений с прототипом, обеспечивает получение однофазного продукта стехиометрического состава; упрощение процесса за счет исключения стадии утилизации отходов; возможность создания безотходного производства за счет повторного использования маточных растворов.

Экспериментально установлено, что нарушение стехиометрии при получении тита- нилоксалата бария и далее титаната бария по прототипу связано с избирательным извлечением части титана бутиловым спиртом, образующимся по реакции:

Ва(ОН)2 + Т1(ОВи)4 + 2Н2С2О - , (С204)2 + 4НОВи,

00

о

1

ю

00

что приводит к обеднению осадка титаном, нарушению мольного соотношения Ва/ТЮ2, и, таким образом, к химической неоднородности продукта. В предложенном способе появилась возможность предотвратить это отрицательное явление за счет обнаруженной нами в заявляемых условиях способности бутилового спирта к дис- пергированию (эмульгировэнию) по всему объему. При этом происходит разрушение слоя спирта, образующегося на поверхности суспензии и содержащее частично тита- нилоксаловую кислоту. Бутиловый спирт частично испаряется и может улавливаться для дальнейшего использования, а частично адсорбируется осадком и удаляется при прокаливании. Образующийся после отделения осадка титанилоксалата бария маточник содержит лишь щавелевую кислоту и может быть повторно использован без предварительной утилизации.

Пример 1. Для получения 300 г титаната бария проводят следующие операции. В нагретую до 65-70°С дистиллированную воду вносят 405,15 г щавелевой кислоты. После ее растворения вливают 444,39 г. тетрабутоксититана (содержание TI02 в нем - 24,8%). Перемешивание продолжают до полного .исчезновения образовавшегося вначале осадка. В полученный раствор титанилоксаловой кислоты медленно, малыми порциями вводят гидроксид бария Ва(ОН)а 8Н20 в количестве 403,02 г ,(при содержании в нем ВаО - 48,95%). Скорость перемешивания поддерживают равной 1000 об/мин. Перемешивание продолжают с указанной скоростью при поддержании 80°С в течение 4 ч. После этого суспензию охлаждают до комнатной температуры. Осадок отфильтровывают, сушат на воздухе и прокаливают по режиму: подъем температуры по 100°С/ч до 700°С, выдержка при этой температуре 3 ч, нагрев до 1000-1100°С и выдержка 4 ч. Рентгенофазовый анализ керамики показал наличие одной фазы состава ВаТЮз. Выход продукта - 98,7%.

Пример 2. Проводятся те же операции, что и в примере 1, но гидроксид бария Ва(ОН)з 8Н20 предварительно растворяют в 7 л дистиллированной воды и затем медленно вливают в раствор титанилоксаловой кислоты, Рентгенофазовый анализ полученного продукта показал наличие одной фазы - ВаТЮз. Выход продукта - 98%,

Условия и полученные результаты примера 1, а также остальных примеров, осуществляемых по методике примера 1, но при различных технологических параметрах приведены в таблице. В таблице приведены

результаты, полученные при осуществлении способа в заявляемых условиях, а также с учетом выхода за заявленные параметры скорости перемешивания, времени и температуры проведения процесса.

Скорость перемешивания 1000 об/мин и более содействует эффективному отделению осадка от маточника, а также разрушению слоя бутилового спирта над

поверхностью суспензии, При меньшей скорости перемешивания суспензия превращается в коллоидную массу, что затрудняет отделение осадка, снижает дисперсность продукта и его химическую однородность, Большая

скорость перемешивания нецелесообразна. При времени выдержки суспензии менее 2 часов не происходит полного разрушения бутилового слоя, что приводит к частичному извлечению титана спиртом, нарушению

мольного соотношения ВаО/ТЮз и, таким образом, нарушению однофазности продукта. Изотермическая выдержка суспензии при температуре менее 60°С не обеспечивает полноты осаждения, что снижает выход конечного продукта. При температуре более 80°С происходит частичное разрушение щавелевой кислоты, что, в свою очередь, приводит к нарушению химической однородности продукта.

Из таблицы видно, что образцы, полученные в условиях, выходящих за пределы заявляемых, равно как и полученные по способу-прототипу, не соответствуют требованиям к титанату бария по содержанию

основных компонентов, Это ведет к нарушению однофазмости продукта и снижению выхода титаната бария. Таким образом, осуществление заявляемого изобретения позволит по сравнению с прототипом получить

продукт однофазного состава. При этом обеспечивается возможность создания безотход-. ного производства за счет повторного использования маточных растворов без их предварительной утилизации.

Формула изобретения

Способ получения титаната бария, чающий смешивание раствора щавелевой кислоты с раствором тетрабутоксититана, обработку полученной смеси гидроксидом бария, выделение из образовавшейся суспензии осадка титанилоксалата бария и его прокалку, отличающийся тем, что с целью повышения химической однородности и выхода продукта, обработку гидроксидом бария осуществляют при непрерывном перемешивании со скоростью не менее 1000 об/мин с последующей изотермической выдержкой суспензии при 60-80°С и перемешивании в течение не менее 2 ч.

Приведенные показатели получены экспериментальным путем при воспроизведении способа.

Использование: производство титаната бария. Сущность способа: раствор щавелевой кислоты смешивают с раствором тетрабуток- сититана. Смесь обрабатывают гидроксидом бария. Обработку ведут при непрерывном перемешивании со скоростью не менее 1000 об./мин. Полученную суспензию изотермически выдерживают при 60-80°С. При этом ее перемешивают в течение не менее 2 ч, Способ позволяет получать химически однородные соединения и повысить выход продукта. 1 табл.