Способ получения оксидных порошков Советский патент 1979 года по МПК C04B35/00 B01J2/00 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ ПОРОШКОВ

Изобретение относится к области получения неорганических поликристалпи- солевых или оксидных порошков. Последние находят широкое применение в современной химической промышленности для производства изделий из ферритов, пьезов - и сегнетоэлектриков, катализаторов, красителей, химических реактивов и т.д.

Известно, что для повышения химической гомогенности микрообъемов оксидных Порошков используют криохими- ческий метод получения, состоящий из следуюших операций: диспергирования Водного раствора солей (преимущественно сульфатных); замораживания микрокапель раствора в жидком, несмешиваю- щемся с Водой и нереагируюшем с раствором хладагенте (преимущественно в гексане); отделения замороженных криогранул от хладагента путем фильтрации; удаления растворителя (преимущественно Воды) путем сублимации при пониженных температурах и давлениях; термического

разложения полученного солевого продукта в неподвижном или виброкипяшем слое, прессования и обжига готовых изделий l.

Продолжительность технологического цикла в известном варианте криохимического синтеза лимитируется стадией сублимационной сушки, которая продрлжктетьиа По времение и энергоемка. Кроме того, данная технология предусматривает наличие таких сложных устройств, каким является сублимационная камера. Такие установки, как правило, громоздки и дороги.

Цель изобретения - упрощение существующей технологии за счет исключения сублимационной сушки.

Указанная цель достигается проведением операции удаления растворителя Воды не в сублимационной камере, а при обработке криогранулята водоотникиюшим средством при низких тамперат -рах (преимущественно ниже - 2О С). Использование низких температур позволяет кабежать потери некоторых комтТонеитоВ, наблюдаемых при комнатных температура за счет растворимости при комнатной те пературе в системе вода-еодоотнимаю- .ще средство . Способ Получения оксидных .материалов состоит в том, что исходные раство ры солей (преимущественно сульфатных) диспергируют, замораживают в жидком хладагенте, отделяют от последнего криогранулы и обрабатывают их водоотнимаюшим средством (например, ацетоном или спиртом) при низких температурах от -20 до - 50 С. Выпадающие при этом соли отделяют фильтрованием, сущат на воздухе и подвергают термическому разложению. Пример 1. Получение гематита, легированного двуокисью олова. Навеску металлического олова весом 0,О116 г растворяют в смеси (3 мл:1 мл) при осторожном нагревании при 60 С. Охлажденный до комнатной температуры раствор прибавляют к 19,0737 г соли Мора и 0,0126, г (т)50, доводят общий объем раствора до 105,7 мл дистиллированной Водой. Полученный раствор дис пергируют пневматической форсункой при избыточном давлении азота 0,5 атм в жидкий азот при интенсивном перемешивании. Криогранулы Помешают в охлажденный до -2О С ацетон. Соотношение объема ацетона к объему крис ранул 5:1. Обработку ацетоном при -20 С ведут в течение 1ч, после чего температуру смеси повышают до комнатной. Оса док отделяют от Водно-ацетоноВой смеси фильтрованием. Полученные солевые Порошки Подвергают термическому разложению при 85О С в течение 2 ч. Из подученных порошков прессуют таблетки диам. 6 мм,высотой 1i -3 мм при дав лении 5000 кг/см, которые спетшют при НОО С в течение 1.ч на воздухе. На полученнь5х таблетках измер5пот термодинамические условия (Т- температура, Ро2 - парциальное давление кислорода),, приJ. которых происходит пе реход от дЬ1рочной р к электронной f проводимости. Такие измерения позволяю оценить степень однородности распре1деления микрокомпонента в материале. Равновесное значение отвечающие условию п рЗ , при равно - 3, при содержании олова 0,4 Mori.%. Ппя чистой значение g РО2 , отвечаюа1ее условию при 1О50 С, равно -3,9iO, 1. Как видно из приведенных данных, введение окиси олова в структуру окиси железа заметно повышает вклад электронной составляющей проводимости. В то же время при идентичных условиях заморах и Вания исходного раствора и термической обработки сухих солей, способ удаления растворителя (Воды) не влияет на распределение микроколич ств олоВа в матрице . Однако по предлагаемому способу получения снижаются затраты энергии с 7-10 квт/час до ,0 1сьт/час, времени процесса с 10. 12 ч до 2-3 ч без ухудшения конечных свойств материала. П р и м е р 2. Получение гематита, легированного двуокисью олова. В условиях примера 1 в качестве водоотнимаюшего средства .ьзуюд: этиловый спирт с температурой -2О С. Получают материал с аналогичными свойствами. П р и м е р 3. Получение высокоплотной окиси алюминия, легированной . окисью магния. Исход№1й раствор получают смешиванием 13О7,7 мл раствора ABg ( SC ) с концентрацией 0,2561 г АС2(5Од1/мп и 6,0 мл раствора концентрацией 0,О0371 г ЛЛ -О/мл. Полученный раствор диспергируют в условиях примера 1 и обрабатывают ацетоном (5:1) при -40 С в течение 1 ч. После отделения выпавшей солевой массы от Водно-ацетоновой смеси получают сухой продукт, Последний подвергают термическому разложению при 11ОО С в течение 2 ч на воздзгхе. Полученнью порошки имеют удельную поверхность 12О1м /г, измеренную по методу БЭТ. Из полученных оксид 1ых Порошков в условиях примера 1 прессуют таблетки, которые спекают при 1750с в вакууме 10 мм Hgf в течение 3ч. Плотность полученных образцов, измеренная гидростатическим взвешиванием в толуоле, составляет 99,75% от теоретической (3,99 г/см-). Отметим, что полученная методом сублимационной ки окись алюминия имеет плотность 99,8% от теоретической. По предлагаемому способу Полученная керамика имеет средний размер от 3 до 20 мкм, а в известном способе (см. выше) от 2 до 1О мкм. ТакиМ образом предлагаемая технология получения керамики позволяет снизить энергетические и временные затраты без ухудшения конечных свойств материалов.

Пример 4. Получение высокоплотной окиси алюминия, легированной окисью магния.

В условиях примера 3 в качестве йодоотнимаюшего средства используют этиловый спирт с температурой -4О С. Получают материал с аналогичными свойствами.

Использование гфиемов предлагаемого способа позволяет отказаться от сублимационной сушки - операши длительной (Ю-12 ч), энергоемк й (71О КВт/час) и требующей наличия дорогостоящих сублимационных установок Получение порошков по предлагаемому способу занимает меньше времени (1-2 ч), требует меныие электроэнергии (О,7-О,8 КВт/час) и позвбляет производить весь процесс с использованием простого и дешевого оборудования.

Ф

р м у па изобретения

Способ получения оксидных порошков путем диспергврс ання растворов сояей в жидкий, несмешквающийся с &одой

хладагент, замораживания гранутт, обезвоживания, сушки а термнчесвх го разложения, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, снижения энергозатрат в времени, обезвожввание гранул ведут обработкой водоотнимающим средством при температуре от -20 до-50 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Патент США 3 3.551.553, кл. 264-14, 1970.