Способ получения цезиевого глинозема

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п1 537029

Сова. Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.08.75 (21) 2168001/01 (51) М. 1хл. С 01Г 7/04 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.76. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 16.12.76 (г3) УДЬ", 661.86 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. С. Бергер, Н. П. Томилов, Н. Е. Пысина, Ф. Ф. Баркова, В. И. Данилкин и А. П. Федоров

Институт физико-химических основ переработки минерального сырья Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) спосоБ получения цБзиевого 6-глиноземА

Изооретение относится к способам получения цезиевого Р-глинозема и может быть использовано в технологии приготовления цезий|проводящей керамики.

Известен способ .получения цезиевого р-глинозема (СВ90 11А(Оз) путем двустадийной термической обработки моноалюмината цезия (С.взО А120з) при температуре 1200 С в течение 6 час на первой и при (50 С в течение

50 час на второй стадиях соответственно I IJ.

Недостатками известного способа являются порошкообразное состояние продукта си нтеза, что для практического использования материала требует опециального приготовления компактных вакуумплотных образцов из порошка; неВысокий Выход целевого продукта вслед ствие больших потерь цезия в газовую фазу.

Целью изобретения является получение вакуумплотного материала и увеличение выхода целевого продукта.

Это достигается тем, что к моноалюминату цезия добавляют корунд в количестве обеспечивающем отношение в шихте А120з. СВ20, равное 5 — 7, и термообработку ведут под давлением 30 — 140 кг/см при температуре 1500—

1600 С.

Введение в шихту х=А1 0з увеличивает выход целевого продукта и уменьшает потери цезия в газовую фазу при таком же, как и в известном способе рас. оде моноалюмината цезия. Это установлено исследованиями и иллюстрируется приведенными схемами реакций (1) и (2) для известного и предлагаемого cIIoсобов соответственно:

11(CsqO А1зОз) — -СВ О 11А1 0з+10СззО 1 (1)

11 (CsqO - A(zOz) -(-66а = А(гОз — -7 (СВ О. 11

Al 03) -,4Cs Î i (2) 10 Потери цезия в газовую фазу в известном способе составляют — 90О О от его содержания в исходном моноалюминатс цезия, в,предлагаемом способе — — 36%. Выход целевого продукта в расчете на 1 моль Cs О-АI О, по

15 предлагаемому способу в 7 — 8 раз больше, чем по известному.

Применение давления и более высоких, чем в известном способе термической обработке

11IHxTII, температур позволяет получить в одну стадию комнатный вакуум плотный материал, содержащий не менее 90", фазы цсзпевого (3глинозема. Интервалы температур (1500—

1600 С) и давлений (30 — 140 «r/см- ) при термической обработке шихты предлагаемым способом являются оптимальными, так как при температуре менее 1500"C в продуктах синтеза преобладают пс.,одные компоненты шпхты, а при температуре более 1600 С вЂ” вторичная v.—— -A(20, появля|ощаяся вследствие

30 термического разложения целевого продукга.

537029 и с со ь

«Ф с о о о ь (РЭ

О хо о хoоо х х

О х. r»

Р1 о о „ х о х

CO

Ю (» о я Ж ь В

М о

Q о о О о х и) о э О

2 о о О х о со

Л»г- с о - ь со со

СРэ

О о е х со о о ь ь c l cD o сч с1 сч сч сч хохО (« хо о х ао

:«а ф х Я о

;-с о о х

О

Я со о х со ь ь о) 2 ь

Ф ь ь

О о ь со

Р ь о ъ о.О х о „о

f» mх оО Е

IQ ь со о н с1 сз ь ь с о с 4 э со о> х о» а5 гэ ь ь ь с 3

О" се

Ц)

3 х х ь ь

А и о.

О х са

Д G4

Ю (- ь o o ь о ь со ь ь о о О охи >

НоО2 х О х

o. о г- о

4

При давлениях ниже 30 кг/см получается механически нопрочныи, визуально пористый продукт, а при давлениях выше 140 кг/см прочность стенок графитовой пресс-формы— нагревателя оказывается недостаточной в окислительных у словиях.

Пример 1. 10 г моноалюмината цезия с размером частиц до 20 мкм и 1О,б,г х=А1203 (марки ч д а) с размером частиц 1 — 2 мкм смешивают в атмосфере сухого воздуха (в сухом боксе), полученную шихту с отношением

А1203 . CS20, равньгм 5, нагревают под давлением 140 кг/см2 до температуры 1500 С,,при которой выдерживают в течение 15 мин.

Пресс-форму с образцом охлаждают под давлением до комнатной температуры, снимают нагрузку и извлекают образец цезиевого глинозема.

Пример 2. Смешивают 10 г моноалюмината цезия и 1б r сс=А1203, полученную шихту с отношением А1203. CS20, равным 7 подвергают термической обработке под давлением

30 кг/см2 при температуре 1550 С в течение

10 мин (остальные условия те же, что в примере 1).

11 ð имер 3. Шихту, указанную в примере

1, подвертают термической обработке под давлением 140,кг/см2 при 1б00 С в течение 3 мин (остальные условия те же, что в примере 1), П р им ер 4. Шихту, указанную в примере

1, подвергают термической обработке под давлением 140 кг/см при 1550 С в течение 10 мин (остальные условия те же, что и в примере 1).

Для сравнения свойств продукта, полученного предлатаемым способом с цезиевым рглиноземом, полученным по способу,прототипа, в табл. 1 и 2 приведены соответствующие данные.

Содержание цезиевого Р=А1203 в продуктах предлагаемого способа оценивали по калибровочному графику, исходя из значения абсолютной интенсивности характеристич ного для а =А12O3 максимума, соответствующего a/n=

2,08 А (1/Ip=100) на дифрактограммах смесей а — А1203 и p — А1203 с известным содержанием обеих,фаз.

Рентгенографические характеристики образцов цезиевого Р-тлинозема в сравнении с известными для порошка Cs20 11А1203 приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 1 полученный по предлагаемому способу материал содержит 90—

97% цезиевого р=А1203 и обладает плотностью 3,54 — 3,71 г/см, близкой к ее теоретическому значению. Сравнение рентгенографических характеристик (табл. 2) показывает, что образцы цезиевого Р-глинозема, полученные как по предлагаемому способу, так и по способу прототипа близки друг к другу. Электронные микрофотографии угольных реплик, полученных со сколов компактных оЬразцов цезиевого Р-глинозема свидетельствуют о практически монолитной микроструктуре проду.ктов си нтеза.

537029

Таблица 2

C s»O 3, 6А f 203 (образец 2) СагО 7,8Л1203 (образец 1) СагО 7,7Л1303 (образец 3) С$,0 7,9А(,О (образец 4) СагО 11 А(2 - 3

d, ï, А

c1/и, Л б и, Л й(п, А т1/и, А

lI lp

4,70

4,45

3,83

3,32

2,87

5,70

23

4,49

53

17

3,83

3,35

2,86

16

2,79

—,72

2,50

2,81

2 77 7 5?

2,42

2,32

? 28

2(2,15

100

12

1 7

2,30

2,23

2,14

2,08

2,04

2,30

2,24

14

17

2,30

2,24

2,14

24

20

16

30 ? 7

2,04

1,94

1,78

1,71

1,64

1 598

1,580

2,04

2,05

1,975

1,773

37

44

1,78

1,77

1,74

1,64

1,597

1,578

12

32

1,77

1,72

1,64

1,597

1,580

)?

1, 597

1,583

1,552

1,429

1,398

1,360

33

34

16

19

46

36

42

1,579

1,552

1,426

1,4,) 1

1,365

1,427

1,396

1,357

1,43

1,396

1,361

1В

1,427

1,396

1,359

271

100

19

Использование предлагаемого способа получения цезиевого j -глинозема обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимуп1ества: возмо?кность синтсза в одну стадию вакуумплотного материала, соде17?кащего не менее 90% фазы цезиевого рглинозема; резкое сокращение длительности синтеза (по крайней мере в 24 раза); значительное увеличение выхода целевого продукта (в 7 — 8 раз) и уменьшение потерь цезия в газовую фазу, что способствует удешевлению производства цезиевого Р-глинозема.

Формула изобретения

Составитель С. Розенфельд

Техред 1т1. Семенов Корректор Л. Денкскина

Редакто;7 Т, Пилипенко

Заказ 168. 3 Изд. К» 1819 Тнракк 680 11одппсиое

1 .1!ИИПИ Госуда17стaeнното ког;итета Совета Министров ГССР по делам изобретений и открытий

113(I35, Москва, 7К-35, ра)инская наб., д. 4, 5

Типография, г.р. Сапунова, 2

4,70

4,42

3,82

3,32

2,87

2,79

2,72

2,50

23

17

26

33

43

4,70

4,43

3,83

3,34

2,87

2,79

2,74

2,51

2,42

2,36

2,30

2,23

2,14

2,08

2,04

38

31

34

31

31

87

27

38

27

47

4,70

4,47

3,85

3,32

2,865

2,79

2,72

2,51

34

22

14

24

28

56

Способ получения цезиевого р-глинозема, включающий термообработку моноалюм ипата

5 цезия, отл ич а ющий ся тем, что, с целью повышения выхода продукта и улучшения его качества, к моноалюмпнату цезия добавляют корунд в копичестве, обеспечивающем отношение в,шихте А1,03. Св;0 равное 5 — 7, и тср10 мообработку ведут под даьлсннем 30 — 140 кг/ см - при температуре 1500 — 1600 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Известия Сибирского отделения AH

СССР, выпуск 1, ¹ 12, 1967, с. 75 — 83.