專利名稱：高活性超微粒鈦酸鋇的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦酸鋇粉末的生產(chǎn)方法，特別是以偏鈦酸為原料生產(chǎn)鈦酸鋇微粉的方法。
超微粒鈦酸鋇是重要的化工原料，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其在電子元器件制造方面用途十分廣泛，特別是制造PCT熱敏電阻及高性能電子陶瓷、電容器方面的重要原料，隨著研究的深入，人們還看到了超微粒鈦酸鋇能使電子元器件的大容量、小型化、薄膜化、多元化方面的優(yōu)點(diǎn)更為突出，所以研究了許多方法，就如何利用較簡(jiǎn)單的方法生產(chǎn)出雜質(zhì)少、純度高、粒度細(xì)的鈦酸鋇產(chǎn)品，以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。從已有生產(chǎn)鈦酸鋇的生產(chǎn)中，人們常見(jiàn)到的主要有固相燒結(jié)法和液相沉淀法，固相燒結(jié)法是將等摩爾的TiO2和BaCO3固體粉末混合均勻后在1250-1300℃的高溫爐中鍛燒，冷卻后用機(jī)械粉碎得到成品，這種方法要求TiO2和BaCO3原料的純度高，燒結(jié)溫度高，機(jī)械粉碎得到的粒度較粗；液相沉淀法是以TiCl4或TiO22+為原料，加入醇或氨水，碳酸氫銨等溶液，去降雜質(zhì)，再加鋇鹽沉淀，灼燒得鈦酸鋇細(xì)粉；如中國(guó)專利88104085報(bào)道的《制備鈦酸鋇的方法》，是在用乙二醇單甲醚等有機(jī)溶劑存在的條件下，將醇酞與低級(jí)羧酸的鋇鹽混合，再與水接觸得到凝膠化產(chǎn)物，再干燥和灼燒得到鈦酸鋇；另一份中國(guó)專利90109424公開(kāi)了一種高純鈦酸鋇超微粉的制備方法，它是在Ti4+和TiO22+鹽的水溶液中，加入氨水和H2O2，得到黃色透明溶液，再加入鋇鹽，得到鈦酸鋇沉淀，然后經(jīng)水洗、醇洗、灼燒得到高純度鈦酸鋇細(xì)粉。從目前公開(kāi)的液相沉淀法可知，大多數(shù)的處理過(guò)程工藝較復(fù)雜，處理劑成本高，原料來(lái)源也不廣，尤其是以TiCl4為原料時(shí)，因TiCl4是一種易揮發(fā)、易燃易爆的腐蝕性氣體，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備易造成損壞，對(duì)操作人員造成毒害，而且以TiCl4為原料時(shí)，生產(chǎn)中加料控制十分困難，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn)定，粒度一般為1μm 以上，有時(shí)甚至更粗，不適合制造高尖端電子產(chǎn)品；近年來(lái)也有一些文獻(xiàn)報(bào)道使用成本較低的原料生產(chǎn)鈦酸鋇，如中國(guó)專利93112422公開(kāi)了一種鈦酸鹽的制備方法是以硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的中間產(chǎn)品偏鈦酸為原料，先用氨水調(diào)，再加入H2O2溶解，經(jīng)除雜后加入金屬鹽得酞酸鹽沉淀，再過(guò)濾，灼燒得產(chǎn)品。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是利用鈦白粉廠的中間產(chǎn)品偏鈦酸的廉價(jià)原料，但過(guò)程加入H2O2后成本偏高，效果也不太理想，生產(chǎn)過(guò)程有廢水產(chǎn)生，一些金屬如Fe、Al、Ca、Mg等也不能清除，使產(chǎn)品中雜質(zhì)含量較高，鈦酸鋇顆粒一般在1μm左右，仍然無(wú)法得到優(yōu)質(zhì)超細(xì)鈦酸鋇。
本發(fā)明的目的是提供一種以鈦白粉廠中間產(chǎn)物偏鈦酸為原料，處理工藝簡(jiǎn)單，處理過(guò)程無(wú)毒、無(wú)廢物產(chǎn)生，各種處理試劑成本低，而得到的產(chǎn)品純度高，粒度細(xì)的鈦酸鋇的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明人經(jīng)過(guò)幾年的研究和試驗(yàn)，在長(zhǎng)期的鈦白粉生產(chǎn)實(shí)踐中了解了偏鈦酸的特征，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)和摸索，找到了利用偏鈦酸(H2TiO3)[或水合二氧化鈦(TiO2·H2O)]作為原料生產(chǎn)出高活性，超細(xì)粉末的鈦酸鋇的方法，它包括對(duì)偏鈦酸的兩次提純和加鋇鹽與草酸合成反應(yīng)的過(guò)程，具體工藝步驟如下1．偏鈦酸的預(yù)處理，取鈦白粉廠的中間產(chǎn)品偏鈦酸(H2TiO3)加水稀釋成20-40％的重量濃度，再加入鹽酸，使溶液氫離子濃度增大，其目的是將漿料中的金屬氧化物除去，即加入HCl后，F(xiàn)e、Al、Ca、Mg等金屬氧化物與HCl反應(yīng)，生成Fe2Cl3、AlCl3、CaCl2、MgCl2等，待反應(yīng)充分后，加熱至50-98℃，按加入溶液總重量加入1-3％的三價(jià)鈦鹽(Ti3+)，將Fe2Cl3變?yōu)镕eCl2，以從溶液中除去Fe；三價(jià)鈦鹽是用硫酸將偏鈦酸溶解后，再加金屬鋁粉或金屬Zn制得，其化學(xué)式為Al2(TiO3)2和Zn3TiO3。
2．除去雜質(zhì)，將上述除去金屬雜質(zhì)的漿料保持溫度2-4小時(shí)，過(guò)濾，用純凈水洗滌至中性、備用。
3．氨處理，將除去雜質(zhì)的漿料加入1-2倍體積的純凈水，在攪拌的情況下緩慢加入20-28％的濃氨水，使?jié){料中的SO42-、CO32-、Cl-等陰離子去除。保持50-98℃溫度反應(yīng)2-4小時(shí)，然后用純水洗滌至pH為7-8，壓干，備用。
4．制取鈦酸鋇，將上述去除金屬雜質(zhì)和陰離子雜質(zhì)的偏鈦酸漿料按重量加1-1.5倍純水，然后根據(jù)漿料中的偏鈦酸重量計(jì)算出按化學(xué)方程式加入BaCl2的量，事先將BaCl2與30％的草酸液合并，加入偏鈦酸后使Ba2+與TiO32-形成絡(luò)合物草酸氧鈦鋇[BaTi(C2O4)2·4H2O]沉淀，加入BaCl2和草酸溶液的量占偏鈦酸加水后總量的50-70％，升溫至50-98℃，將BaCl2和草酸溶液緩慢加到偏鈦酸漿料中，保溫1-3小時(shí)，然后以抽濾法用純水洗滌物料(草酸氧鈦鋇)數(shù)次檢驗(yàn)無(wú)Cl-為止。
5．干燥，將上述過(guò)濾得到的草酸氧鈦鋇放至干燥室中，在抽風(fēng)和升溫至100-120℃的條件下干燥，除去水份。
6．煅燒，將干燥的草酸氧鈦鋇放至高溫爐中，在900-1000℃和氧化氣氛的條件下，煅燒2-3小時(shí)，冷卻至室溫。
7．粉碎，用氣流粉碎機(jī)粉碎，得到超細(xì)BaTiO3粉末產(chǎn)品。
本發(fā)明與已知技術(shù)相比，其突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步是1．原料取自鈦白粉廠的中間產(chǎn)物偏鈦酸，成本低，經(jīng)兩道提純后，雜質(zhì)含量較少，處理工藝簡(jiǎn)單。
2．不使用醇類有機(jī)溶劑，也不使用其它有毒害或易揮發(fā)的腐蝕性物質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢水、廢渣、廢氣排放，含Cl廢水可經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后可重新利用。
3．加入草酸比H2O2絡(luò)合性能好，BaTiO3結(jié)合反應(yīng)完全，質(zhì)量穩(wěn)定。
4．生產(chǎn)得到的產(chǎn)品質(zhì)量好，純度高，其晶型呈四方晶型，粒度在0.2-0.4μm左右，粒度分布窄，具有優(yōu)良的電性能，比用其它方法生產(chǎn)的鈦酸鋇活性高，純度高。
5．生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。
以下是
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，從硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的過(guò)程中取水解上片洗凈后得到的偏鈦酸(H2TiO3)按TiO2100公斤計(jì)，先加500公斤水和30升32％的濃鹽酸，升溫至50℃，加入三價(jià)鈦鹽，例如Al2(TiO3)3、Zn3TiO3等，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，再用純水洗滌，并保持漿料中含TiO2100克/升，加入25-28％的濃度的氨水25升，升溫至50℃，攪拌2小時(shí)后過(guò)濾漂洗，使pH為7-8，繼續(xù)保持H2TiO3漿料中TiO2濃度為18-25克/升，加入摩爾比的BaCl和按TiO2計(jì)，加30-60％草酸溶液，在50-98℃時(shí)攪拌反應(yīng)2-3小時(shí)，將其取出脫水，在100-120℃時(shí)烘干，然后放至900-1000℃的電爐中氧化氣氛下鍛燒2-3小時(shí)，冷卻至室溫后用氣流粉碎機(jī)粉碎，得到四方晶型，粒度0.2-0.4μm的優(yōu)質(zhì)鈦酸鋇產(chǎn)品。
實(shí)施例2，取硫酸法生產(chǎn)中的中間產(chǎn)品偏鈦酸按TiO2量100公斤計(jì)，加水500公斤攪拌，再加入30升32％的鹽酸，升溫至50-80℃，加入Al2(TiO3)2或Zn3TiO3(含TiO290g/l)4.5升，攪拌反應(yīng)3小時(shí)，過(guò)濾，洗滌至中性，保持含水量不變，然后加入25升20-28％的氨水，升溫至50-80℃保溫2小時(shí)，再過(guò)濾用純水洗至中性，保持總體積，按化學(xué)計(jì)量摩爾比加入氯化鋇，和按TiO2總量的30-60％加入草酸，攪拌合成反應(yīng)，然后過(guò)濾，洗滌至無(wú)Cl-為止，將其過(guò)濾壓干，然后在100-120℃的溫度下抽風(fēng)干燥，再將干燥物料放入電爐中煅燒，在氧化氣氛和950-1000℃時(shí)煅燒2小時(shí)，冷卻后用氣流粉碎機(jī)粉碎得到產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1．一種高活性超微粒鈦酸鋇的生產(chǎn)方法，是以硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的中間產(chǎn)物偏鈦酸為原料，包括除去金屬氧化物和其它雜質(zhì)、洗滌、加入氯化鋇反應(yīng)、干燥和鍛燒的過(guò)程，其特征在于首先將偏鈦酸經(jīng)鹽酸處理以及氨處理的兩次提純，即偏鈦酸先加入鹽酸使金屬氧化物變成氯化物，再加三價(jià)鈦鹽將Fe3+還原為Fe3+，然后在50-98℃的條件下反應(yīng)1-2小時(shí)，過(guò)濾、洗滌，再加入氨水，除去陰離子，再用純水洗滌至中性，按化學(xué)計(jì)量摩爾比加入BaCl2和草酸混合液，在50-98℃時(shí)反應(yīng)1-3小時(shí)，得到草酸氧鈦鋇，經(jīng)干燥，煅燒得到鈦酸鋇產(chǎn)品。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性超微粒鈦酸鋇的生產(chǎn)方法，其特征在于三價(jià)鈦鹽為偏鈦酸與硫酸及金屬鋁或金屬鋅反應(yīng)的產(chǎn)物。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性超微粒鈦酸鋇的生產(chǎn)方法，其特征在于合成后草酸氧鈦鋇的干燥是在100-120℃時(shí)抽風(fēng)干燥。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性超微粒鈦酸鋇的生產(chǎn)方法，其特征在于煅燒是在900-1000℃的高溫爐中的氧化氣氛煅燒。
全文摘要
本發(fā)明闡述了一種以鈦白粉廠的中間產(chǎn)物偏鈦酸為原料,生產(chǎn)出高活性,超細(xì)粉鈦酸鋇的方法,其工藝步驟包括偏鈦酸加鹽酸除金屬氧化物,加氨水除陰離子以及過(guò)濾、洗滌,加氯化鋇及草酸合成及干燥、煅燒等過(guò)程,得到的產(chǎn)品質(zhì)量好,雜質(zhì)少,粒度在0.2—0.4μm之間,可用來(lái)制備高精度電子元器件,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號(hào)C01F11/00GK1295976SQ0013120
公開(kāi)日2001年5月23日 申請(qǐng)日期2000年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月29日
發(fā)明者張俊樞, 黃家富 申請(qǐng)人:南寧市達(dá)科鈦酸鋇中試廠