Способ получения индивидуальных и сложных оксидов металлов

 

Использование: при получении пигментов, катализаторов, полупроводниковых материалов. Сущность изобретения: нитраты металлов нагревают в атмосфере водяного пара, подаваемого в реактор в количестве, в 1,2 раза превышающем теоретически необходимое для гидролиза, а газообразные продукты реакции выводят и охлаждают до образования азотной кислоты. Изобретение упрощает технологию получения оксидов металлов, улучшает условия труда, обеспечивает сохранность окружающей среды. 2 табл.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способам получения оксидов металлов, и может быть использовано при получении пигментов, катализаторов, полупроводниковых материалов.

Известны способы получения индивидуальных оксидов металлов (Мn, Zn, Ce и др.) из их нитратов нейтрализацией щелочным агентом с последующим отделением осадка (например, в виде геля) и его разложением до получения целевого продукта (например, при нагревании или в присутствии окислителя) (1).

Недостатком способа является наличие жидких отходов в виде растворов нитратов щелочных и щелочно-земельных металлов.

Известен способ получения сложных оксидов металлов из водного раствора нитратов соответствующих металлов (2). К исходной смеси добавляют растворимый в воде загуститель, затем смесь высушивают, сухой остаток подвергают термическому разложению.

Недостатком способа является наличие газообразных отходов, содержащих оксиды азота.

Наиболее близким к заявляемому является способ термического разложения нитратов металлов (3). Способ предусмат- ривает следующие стадии: введение в реактор для разложения твердых частиц оксида металла, покрытых жидким нитратом металла: повышение температуры до уровня, превышающего температуру разложения нитратов; поддержание покрытых частиц в атмосфере, образовавшейся в результате выделения водяных паров в процессе разложения кристаллогидратов, в течение времени, достаточного для разложения нитрата; оксид металла, являющийся продуктом разложения, образуется на поверхности частиц и плотно сцепляется с поверхностью; удаление оксида металла в газовой смеси, содержащей диоксид азота.

Недостатком способа является наличие газообразных отходов, содержащих диоксид азота.

Задачей изобретения является устранение жидких и газообразных отходов реакции за счет полной регенерации азотной кислоты и повторного ее использования.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения индивидуальных и сложных оксидов металлов из нитратов их термическим разложением в атмосфере водяного пара, с образованием газообразных продуктов реакции, содержащих оксиды азота, водяной пар подают в количестве, по меньшей мере в 1,2 раза превышающем теоретически необходимое, а газообразные продукты реакции выводят и охлаждают до образования азотной кислоты. Получение индивидуальных и сложных оксидов происходит путем термического гидролиза нитратов металлов. Подача в реактор избытка водяного пара в количестве, которое по меньшей мере в 1,2 раза превышает теоретически необходимое для гидролиза, обеспечивает полное разделение образующихся в результате реакции оксидов металлов и газообразных продуктов реакции, состоящих из смеси оксидов азота (II, III, IV), азотной и азотистой кислот, кислорода (воздуха) и паров воды. Охлаждение газообразных продуктов реакции до образования азотной кислоты обеспечивает полную регенерацию азотной кислоты и повторное ее использование, что полностью устраняет жидкие и газообразные отходы реакции.

Заявляемым способом осуществлялось получение индивидуальных оксидов Mg, АI, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Cd и сложных оксидов систем Zn-Mn-Fe, Ni-Fe.

Химически чистые нитраты металлов массой 3 кг (в пересчете на безводную соль) загружались в шнековую цилиндрическую печь с электрообогревом объемом 0,02 м³. Приведены примеры получения каждого из оксидов при подаче пара в количестве, превышающем в 1,2 раза теоретически необходимое для гидролиза, и при подаче пара в количестве, обеспечивающем получение азотной кислоты с концентрацией 20% Газообразные продукты реакции охлаждались в нержавеющем теплообменнике с объемом межтрубного пространства 0,01 м³. После завершения реакций производилось взвешивание целевых продуктов, определение их плотности и чистоты, а также определение концентрации регенерированной азотной кислоты на основании стандартных методик.

Технологические параметры для получения индивидуальных оксидов, масса и характеристика целевых продуктов, концентрация регенерированной азотной кислоты приведены в табл.1, для сложных оксидов в табл.2.

Как видно из приведенных примеров, заявляемый способ позволяет получать индивидуальные и сложные химически чистые оксиды металлов. При этом обеспечи- вается полная регенерация азотной кислоты, получающейся в результате реакции и ее повторное использование, что устраняет жидкие и газообразные отходы реакции.

Использование изобретения упрощает технологию получения оксидов металлов за счет сокращения числа операций, улучшает условия труда, обеспечивает сохранность окружающей среды.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ И СЛОЖНЫХ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ из нитратов их термическим разложением в атмосфере водяного пара с образованием газообразных продуктов реакции, содержащих оксиды азота, отличающийся тем, что водяной пар подают в количестве, по меньшей мере в 1,2 раза превышающем теоретически необходимое, а газообразные продукты реакции выводят и охлаждают до образования азотной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3