Способ получения оксидных порошков

 

ОП ИСАНИЕ

- 667955 1

С

Ресвублми

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 27 05.77 (21) 2490288/29-33 с присоединением заявки ph(23) Приоритет

Опубликовано 15.08.79.Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 18.08. 79 (51) М. Кл.

С 04 В 35/00

С 01 Х 2/00

Гвеударетвенный кеиетет

СССР ав делам нзобретенкй и открытей (53) УЙК 666,56Р.

:66.065.5 12 3 1(088. 8) H. H. Олейников, Ю. Д. Третьяков, A. П. Можаев, М. А. Кузнецова и В. И. Першин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель Мос"овский ордена 1енина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет пм. М. В. Ломоносова (54) СПОСОБ ПОПУЧКНИЯ ОКСИДНЫХ ПогОШКОВ

Изобретение относится к области получения неорганических поликристаллических 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 криохимический метод получения, состояший из следуюших операций: диспергирования водного раствора солей (преимушественно сульфатных); замораживания микрокапель раствора в жидком, несмешиваюшемся с водой и нереагируюшем с раствором хладагенте (преимушественно в гексане); отделения замороженных криогранул от хладагента путем фильтрации; удаления растворителя (преимушественно воды) путем сублимации при пониженных температурах и давлениях; термического разложения полученного солевого продукта в неподвижном или виброкипяшем слое, прессования и обжига готовых изделий (11.

Продолжительность технологичес кого цикла в известном варианте криохимического синтеза лимитируется стадией сублимационной сушки, которая продолжительна по времение и энергоемка. Кроме того, данная технология предусматривает нали10 чие таких сложных устройств, каким является сублимационная камера. Такие установки, как правило, громоздки и дороги.

11ель изобретения - упрошение сушествуюшей технологии за счет исключения сублимационной сушки.

Указанная цель достигается проведением операции удаления растворителя воды не в сублимационной камере, а при

20 обработке криогранулята водоотнимакнцих1 средством при низких тампературах о (преимушественно ниже - 20 С). Исп<мьзование низких температур позволяет из67955

3 бежать потери некоторых компонентов, наблюдаемых при комнатных температурах за счет растворимости при комнатной температуре в системе "вода-водоотнимаю.шее средство .

Способ получения оксидных,материалов состоит в том, что исходные растворы солей (преимущественно сульфатных) диспергируют, замораживают в жидком хладагенте, отделяют от .последнего криогранулы и обрабатывают их водоотнимаюшим средством (например, ацетоном или спиртом) при низких темперао турах от -20 до - 50 С. Выпадающие при атом соли отделяют фильтрованием, сушат на воздухе и подвергают термическому разложению.

Пример 1. Получение гематита, легированного двуокис ью олова.

Навеску металлического олова весом 0,0116 г растворяют в смеси

Н 60,: Н 0 (3 мл:1 мл) при осторожо ном нагревании при 60 С. Охлажденный до комнатной температуры раствор прибавляют к 19,0737 г соли Мора и

0,0126, г (8144)>S04, доводят общий объем раствора до 105,7 мл дистиллироВанной ВоаоА. Полученный раствор диспергируют пневматической форсункой при избыточном давлении азота 0,5 атм в жидкий азот при интенсивном перемешивании. Криогранры помешают в охлажденный до -20 С ацетон. Соотношение объема ацетона к объему криогранул

5:1. Обработку ацетоном при -20 С ведут в течение 1 ч, после чего температуру смеси повышают до комнатной. Осадок отделяют от водно-ацетоновой смеси фильтрованием. Полученные солевые порошки подвергают термическому разо ложению при 850 С в течение 2 ч. Из полученных порошков прессуют таблетки днам. 6 мм„высотой h -3 мм при давлении 5000 кг/см, которые спекают при 1100 С в течение 1. ч на воздухе.

15

30

45

На полученных таблетках измеряют термодинамические условия (Т- температура, Ро - парциальное давление

50 кислорода),. при которых происходит переход от дырочной (р J к электронной (ц3 проводимости. Такие измерения позволяют оценить степень однородности распределения микрокомпонента в материале.

f 55

Равновесное значение 6 Ра; отвечающие условию (1 ) = IP), при 1050 С равно - 3, +0,1 при содержании олова

0,4 мойЛ. Для чистой ГВд 02 значение

Д

Og OZ, отвечающее условию (г1) = t р 1 при 1050 С, равно 3,9+-0,1.

Как виднс из приведенных данных, введение окиси олова в структуру окиси

/ железа заметно повышаег вклад электронной составляющей проводимости. В то >ке время при идентичных условиях замораживания исходного раствора и термической обработки сухих солей, способ удаления растворителя (воды) не влияет на распределение микроколичеств олова в матрице Fe G . Однако по предлагаемому способу получения снижаются затраты энергии с 7-10 квт/час до 0,7L,0 квт/час, времени процесса с 10-.

12 ч до 2-3 ч без ухудшения конечных свойств материала.

Пример 2. Получение гематита, легированного двуокисью олова.

В условиях примера 1 в качестве водоотнимающего средства исполюуюХ этиловый спирт с температурой -20 С.

Получают материал с аналогичными свойствами.

Пример 3. Получение высокоплотной окиси алюминия, легированной . окисью магния.

Исходный раствор получают смешиванием 130 7, 7 мл раствора А6< (БОИ ). с концентрацией 0,2561 г А65,(g<< /мл и 6,0 мл раствора МЯб с концентрацией

0,00371 г hhg 0/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 разо ложению при 1100 С в течение 2 ч иа воздухе. Полученные порошки имеют удельную поверхность 120 м /г, измеренф ную по методу БЭТ. Из полученных оксидных порошков в условиях примера 1 прессуют таблетки, которые спекают при

1750 С в вакууме 10 мм Ilg в течение

3 ч, Плотность полученных образцов, измеренная гидростатическим взвешиванием в толуоле, составляет 99,75% от теоретической (3,99 г/см ). Отметим, что

3 полученная методом сублимационной офш ки окись алюминия имеет плотность

99,8% от теоретической. По цредлагае мому способу полученная керамика имеет средний размер от 3 до 20 мкм, а в известном способе (см. выше) от 2 до

10 мкм. Таким образом предлагаемая технология получения керамики позво67955 1

6 изводить весь процесс с использованием простого и дешевого оборудования.

5 ляет снизить энергетические и временные затраты без ухудшения конечных свойств материалов.

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

В условиях прнмера 3 в качестве водоотннмаюшего средства используюот этиловый спирт с температурой -40 С.

Получают материал с аналогичными свойствами.

Использование приемов предлагаемого способа позволяет отказаться от сублимационной сушки - операции длительной (10-12 ч), энергоемкой (710 квт/час) и требуюшей начнчня дорогост зяших сублимационных установок.

Получение порошков по предлагаемому способу занимает меньше времени (1-2 ч), требует меньше электроэнергии (0,7-0,8 квт/час) и позволяет проФор мул анзобретення

Способ получения оксндных порошков путем днспергирования растворов солей в жидкий, несмешиваюшнйся с водой о хладагент, замораживания гранул, обез воживания, сушки и термического разложения, о т л н ч а ю ш н и с я тем, что, с целью упрошення способа, сннжения энергозатрат н времени, обезвожн15 ванне гоанул ведут обработкой водоотнимаюшим уедством при температуре от

-20 до-. э0 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIA No 3.551.553, кл. 264-14, 1970.

Составитель С. Шакнджанова

Редактор Э. Шибаева Техред N. Келемеш Корректор А. Гриценко

Заказ 4726/21 .spam 702 Подпнсное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откры.гий

113035, Москва, Ж-35, Раушская-наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4