СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНО(ЦИРКОНО, ГАФНО)СИЛИКАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ Советский патент 1971 года по МПК C01B33/32 

Изобретение относится к сиособам нолучения титаио(ииркоио, гафно)силр1катов щелочных металлов.

Извеетеп способ получения тптано(цирконо, гафпо) силикатов щелочных металлов, иапрнмер, Na2, Zr, SiOs, иутем взанмодснствия циркона и гидроокиси иделочного металла при высоких темнературах и давлениях. Основными иедоетатками известного способа являются невозможность получения силикатов разнообразного состава, а также большая длительность процесса.

С целью устранения указанных недостатков в качестве исходных веществ используют гидроокись титана, циркония или гафиня и гидроокись щелочного металла, содержащую растворенный кремнезем в количестве I - 4 моль. При этом для новыщения качества полученных кристаллов в исходную гидроокись титана, циркония или гафния добавляют хлорид оделочного металла в количестве 5-10 г на 1 кг гидроокиси.

П р и .М е р 1. 1 л 0,2 М раствора ZrOCU нейтрализуют 1 и. раствором NHiOII, гель гидроокиси отфильтровывают от маточного раствора на вороике Бюхнера и промывают 1 л воды. Влажный гель, содержащий 92% Н2О (если воды содержится меньше, ее добавляют), переносят в фарфоровую щаровую

мельиицу и туда же добавляют 26,8 г NaoSiOs. Массу перемешивают 10 мин, вводят в нее 282 г evxoro едкого иатра (чтобы равновесный с продуктом реакции маточный раствор имел кон 1ентрацию ио ХаОН 50%) и ен1,е перемешивают 5 мин. Затем суспензию переносят в автоклав, плакироваипый ппкеле:., и, взбалтывая содержимое, нагревают 2 час при температуре 280°С и давлении 28 ат.и. После охлаждеиия маточный раствор отделяют от твердой фазы, ноеледнюю промывают 0,5 л HjO н высушивают при температуре 110°С. Получают 47 г белоснежного продукта е размерами кристаллов 10-50 мкм, отвечающего по хнмичеекому составу соединению Na2ZrSi05. Выход но ZrO

но rU2 96% (потери, в основном, за счет иеколичественного иеренесения массы с фильтра

гситель и из смесителя в автоклав).

Синтез происходит по реакции

Zr(On).i + Xa2SiO3 NaoZrSiO5 + 2HoO.

Пример 2. Количество гидроокиси циркония то же, технологические операции и режим те же, что и в примере 1 (равновесное давление 47 ат.и. В реакциоииую суспензню вводят 40,5 г NaaSiOs и 6L6 г NaOH (чтобы получить маточный раствор 20%-ной концентрации но едко.му натру). В результате реакЦии получают 52 г продукта, отвечающего по химическому составу формуле Na4Zr2Si30i2. Выход по ZrOs 94,5%.

В дапком случае протекает реакция

2Zr(OH).i + 3Na2SiO3 Na4Zr2Si3O,2 + 2NaOH + 3H20.

Пример 3. Берут 1 л раствора оксихлорида титаиа, содержащего 0,3 моль TiOa. Влажпый гель гидроокиси титаиа содержит 94% НгО. В реакциониую суспензию вводят 26,8 г NasSiOa и 201 г NaOH (чтобы получить маточиый раствор после сиитеза 45%-ной концеитраи.ии по NaOK). Технологические операции и режим те же, что и в примере 1. В результате синтеза по.чучают 37,2 г продукта, отвечающего по химическому составу формуле Na2TiSiO5. Выход по Ti02 92%.

Химия процесса выражается реакцией

Ti(OH)4+Na2Si03 Na2TiSiO.-,.

Пример 4. Количество гидроокиси циркоиия, технологические операции и режим те же, что и в примерах 1,2, равновеспое давление 51 атм. В реакционную суспензию вводят 67,6 г и 46 г КОП (маточный раствор 20%-ный по КОП). В результате синтеза получают 64 г продукта, отвечающего по химическому составу формуле K2ZrSi207. Выход noZrO295%.

В данном случае протекает реакция

Zr(On)4 + 2K2SiO3 K2ZrSi2O7 + .+ 2КОП + П2О

При химическом анализе полученных соединений свободной двуокиси циркония не обнаружено, присутствие посторонних фаз и отклонение от стехиометрии при пересчете па

формулу соединения не превышало погрешностей анализа.

Для приготовления гидроокиси титана, циркоппя, гафния применяют азотнокислые, сернокислые и солянокислые растворы. ЛСелаемый конечный эффект - соответствующие тройные соедипепня - достигается во всех случаях, однако качественно лучший результат нолучают при использовании хлоридных

растворов. При прочих условиях в присутствии С1-ИОНОВ кристаллы получаются более крупными и лучше ограненными. Поэтому, если гидроокись получена из азотнокислого или сернокнслого раствора, в реакционную суснензию целесообразно добавить хлорид соответствующего птелочного металла из расчета 5-10 г на 1 кг суспензии.

Предмет изобретения

1.Снособ нолучеиия титана(цирконо, гафио)силикатов П1елочных металлов путем взаимодействия кислородсодержащего соединения этих элементов, например циркония, с гидроокисью щелочного металла прн высоких температурах и давлениях, отличающийся тем, что, с целью получения силикатов различного состава, например Na2ZrSiO5, Na(Zr2Si3Oi2, K2ZrSi207, и ускореипя процесса, в качестве исходных веществ используют гидроокись титана, циркония или гафиия и гидроокись щелочного металла, содержаигую раствореиный кремнезем в количестве 1 - 4 моль.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых кристаллов, в исходную гидроокись титана, циркоиия или гафния добавляют хлорид щелочного металла в количестве 5-10 г на 1 кг гидроокиси.