專利名稱：制備鈦酸鋇粉末的反應(yīng)裝置、所用方法及所得產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備鈦酸鋇粉末的反應(yīng)裝置、所用方法及所得產(chǎn)品，更具體地講，本發(fā)明涉及一種制備鈦酸鋇粉末的分級(jí)反應(yīng)裝置、分級(jí)反應(yīng)的制備方法以及所得的鈦酸鋇粉末。
背景技術(shù)：
鈦酸鋇粉末的制備方法有很多種，例如水解法、溶膠—凝膠法、水熱法和草酸鹽沉淀法等等。目前工業(yè)上最常用的制備鈦酸鋇粉末的方法是Clabaugh發(fā)明的草酸鹽沉淀法。該發(fā)明以氯化鋇水溶液和四氯化鈦水溶液按約1∶1的比例混合，混合均勻的鋇鈦溶液緩慢加入到一定溫度的草酸溶液中，反應(yīng)沉淀出草酸氧鈦鋇，清洗干凈草酸根離子、氯離子等雜質(zhì)離子，煅燒合成鈦酸鋇粉末。由于沉淀物草酸氧鈦鋇顆粒呈團(tuán)聚態(tài)，在高溫下煅燒合成的鈦酸鋇粉末會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的硬團(tuán)聚，松裝密度大，妨礙了應(yīng)用。
為了降低鈦酸鋇粉末的硬團(tuán)聚，中國(guó)專利申請(qǐng)CN 01118560.0中公開(kāi)了一種草酸鹽法制備鈦酸鋇粉末的方法，該方法主要特點(diǎn)在于在煅燒前用濕磨的方式粉碎鈦酸鋇沉淀物，以便使其平均粒子尺寸小于5μm，形成的草酸氧鈦鋇漿液采用噴霧干燥器進(jìn)行干燥，然后進(jìn)行煅燒，經(jīng)粉碎可獲得平均粒徑小于0.9μm的鈦酸鋇粉末。但是，由于需要進(jìn)行噴霧干燥，造成粒子形成二次團(tuán)聚，煅燒后仍然會(huì)產(chǎn)生一定程度的硬團(tuán)聚。
中國(guó)專利申請(qǐng)CN 98121320.0中公開(kāi)了一種水解法制備鈦酸鋇粉末的方法，該方法以氫氧化鋇水溶液和醇鈦的IPA溶液(也可以添加La)混合反應(yīng)，經(jīng)過(guò)老化、離心脫水、在熱水中攪拌清洗、再一次離心脫水、在乙醇中攪拌混合均勻并離心脫水、干燥、壓碎等步驟，得到顆粒尺寸為0.05μm、立方晶相結(jié)構(gòu)的鈦酸鋇粉末。雖然該方法可以獲得較細(xì)小的均勻鈦酸鋇粉末，但是，該方法的工藝流程復(fù)雜，成本高，不利于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
因此，有必要研究出一種能徹底地解決鈦酸鋇粉末的硬團(tuán)聚問(wèn)題的反反應(yīng)裝置和制備方法，并且盡可能地使制備過(guò)程便于操作，以適應(yīng)工業(yè)化大生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種制備鈦酸鋇粉末的分級(jí)反應(yīng)裝置，利用該分級(jí)反應(yīng)裝置制備鈦酸鋇粉末時(shí)，能使反應(yīng)持續(xù)不斷地進(jìn)行，反應(yīng)溶液充分混合均勻，反應(yīng)濃度始終動(dòng)態(tài)均衡，反應(yīng)充分徹底，生成的草酸氧鈦鋇均勻細(xì)小。
本發(fā)明的分級(jí)反應(yīng)裝置包括一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器和陳化器；一級(jí)反應(yīng)器和二級(jí)反應(yīng)器內(nèi)分別設(shè)有夾層；夾層將一級(jí)反應(yīng)器和二級(jí)反應(yīng)器的內(nèi)部分別分隔為夾層部分和內(nèi)腔部分；在內(nèi)腔的底部分別設(shè)有狹縫，內(nèi)腔通過(guò)狹縫與夾層相通；另外，一級(jí)反應(yīng)器上還設(shè)有進(jìn)料裝置，該進(jìn)料裝置穿越一級(jí)反應(yīng)器的夾層部分而直接與一級(jí)反應(yīng)器的內(nèi)腔部分相連；一級(jí)反應(yīng)器的夾層上設(shè)有出料口，該出料口通過(guò)管道穿越二級(jí)反應(yīng)器的夾層部分而直接與二級(jí)反應(yīng)器的內(nèi)腔部分相連；二級(jí)反應(yīng)器的夾層上也設(shè)有出料口，該出料口則通過(guò)管道與陳化器相連。
上述的分級(jí)反應(yīng)裝置中，兩個(gè)反應(yīng)器的夾層的厚度優(yōu)選分別為1-10cm；而兩個(gè)反應(yīng)器的狹縫的高度可以幾毫米至幾十厘米，優(yōu)選為1-5cm。夾層的厚度和狹縫的高度與各級(jí)反應(yīng)器的大小、進(jìn)料速率、出料速率等有關(guān)，而各級(jí)反應(yīng)器的容積可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行調(diào)整，其大小也與進(jìn)料速率、出料速率等有關(guān)。一般情況下，本發(fā)明的各級(jí)反應(yīng)器的容積可以基本相同或相近，大小可以控制在100-1000L之間，優(yōu)選在100-300L之間。
本發(fā)明各級(jí)反應(yīng)器的出料口的位置也很重要，一般情況下，它們分別設(shè)置在距相應(yīng)反應(yīng)器底部1/2高度以上的位置處，優(yōu)選設(shè)置在距反應(yīng)器底部1/2～2/3的位置。
本發(fā)明的進(jìn)料裝置上可以設(shè)有兩條或兩條以上的進(jìn)料管道，或者設(shè)有一條三通閥進(jìn)料管道。
另外，在所述的分級(jí)反應(yīng)裝置的二級(jí)反應(yīng)器和陳化器之間還可以連有一個(gè)或一個(gè)以上的帶有夾層的反應(yīng)器，例如連有三級(jí)反應(yīng)器、四級(jí)反應(yīng)器乃至多級(jí)反應(yīng)器。但是由于僅具有一級(jí)反應(yīng)器和二級(jí)反應(yīng)器的分級(jí)反應(yīng)裝置已經(jīng)可以使反應(yīng)液反應(yīng)得比較完全，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。
本發(fā)明分級(jí)反應(yīng)裝置的工作過(guò)程大致如下原料溶液沿不同的進(jìn)料管道加入一級(jí)反應(yīng)器中，在不斷地?cái)嚢柘?，原料溶液得到充分的混合，并不斷地反?yīng)，生成微小的沉淀物顆粒，形成混合液，而且越靠近反應(yīng)器底部的混合液中，沉淀物顆粒的含量越高。隨著在一級(jí)反應(yīng)器里的不斷地加入原料溶液，一級(jí)反應(yīng)器底部的混合液將會(huì)緩慢地通過(guò)狹縫，沿著夾層溢滿到出料口，然后順著管道流入到二級(jí)反應(yīng)器中。這樣，就使一級(jí)反應(yīng)器中沉淀物顆粒含量高的混合液連續(xù)而緩慢地被轉(zhuǎn)移到二級(jí)反應(yīng)器中。在二級(jí)反應(yīng)器中，該混合液繼續(xù)反應(yīng)，從而生成更多的顆粒。同樣地，二級(jí)反應(yīng)器底部的混合液也會(huì)緩慢地通過(guò)狹縫，沿著夾層溢滿到出料口，順著管道流入到陳化器中，最終形成草酸氧鈦鋇沉淀。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠解決鈦酸鋇粉末的硬團(tuán)聚問(wèn)題的、制備鈦酸鋇粉末的分級(jí)反應(yīng)方法，該制備方法包括以下步驟(1)將草酸、四氯化鈦和氯化鋇的水溶液加至一級(jí)反應(yīng)器中，并使其充分混合；(2)將一級(jí)反應(yīng)器中的混合液轉(zhuǎn)移到二級(jí)反應(yīng)器中，并充分混勻；(3)將二級(jí)反應(yīng)器中的混合液轉(zhuǎn)移到陳化器中，在20～90℃的溫度下進(jìn)行陳化，得到草酸氧鈦鋇沉淀物；(4)洗滌上述得到的草酸氧鈦鋇沉淀物，然后離心脫水；(5)將上述離心脫水后的草酸氧鈦鋇沉淀物在400～1100℃的溫度下進(jìn)行熱分解，并將熱分解后得到的粉末進(jìn)行粉碎；(6)將上述粉碎后得到的粉末在900～1300℃的溫度下進(jìn)行煅燒；(7)將上述煅燒后得到的粉末進(jìn)行分級(jí)篩分或粉碎，得到最終的鈦酸鋇粉末。
上述方法中，步驟(2)和步驟(3)中的混合液轉(zhuǎn)移，是將混合液由相應(yīng)反應(yīng)器的底部先運(yùn)動(dòng)至該反應(yīng)器的中間位置以上，如1/2至2/3的位置處，然后轉(zhuǎn)移到下一級(jí)反應(yīng)裝置中。
在上述的步驟(1)中，四氯化鈦與氯化鋇的摩爾比優(yōu)選為1∶1～1.2∶1。草酸、四氯化鈦和氯化鋇的混合方式可以是先將四氯化鈦與氯化鋇制成混合溶液，再將該混合溶液與草酸溶液分別加至一級(jí)反應(yīng)器中；也可以是先將草酸與四氯化鈦制成混合溶液，再將該混合溶液與氯化鋇溶液分別加至一級(jí)反應(yīng)器中；又或者是將草酸溶液、四氯化鈦溶液和氯化鋇溶液分別單獨(dú)加至一級(jí)反應(yīng)器中。優(yōu)選采用前兩種混合方式之一。具體地講，步驟(1)優(yōu)選按以下的兩種方式操作方式1把純凈的四氯化鈦緩慢加入到溫度低于30℃的純水中，獲得濃度為3～6mol/L的四氯化鈦水溶液。然后把一定量的固體草酸或草酸溶液加入到四氯化鈦水溶液中，混合均勻，一邊攪拌一邊加入氨水或液氨，配制成混合溶液，溶液pH值約為2.5～3.5，以四氯化鈦計(jì)算的濃度約為0.5～1.0mol/L。用純水溶解BaCl2·2H2O，并除去氯化鋇水溶液中的雜質(zhì)，獲得濃度為0.5～1.5mol/L的氯化鋇水溶液。最后，將草酸和四氯化鈦的混合液與氯化鋇水溶液混合?；蛘叻绞?用純水溶解BaCl2·2H2O，并除去氯化鋇水溶液中的雜質(zhì)，獲得濃度為0.5～1.5mol/L的氯化鋇水溶液。把純凈的四氯化鈦緩慢加入到溫度低于30℃的純水中，獲得濃度為3～6mol/L的四氯化鈦水溶液。然后，把氯化鋇水溶液和四氯化鈦水溶液按1∶1～1.2∶1的摩爾比混合成均勻的混合液，以四氯化鈦計(jì)算的濃度為0.5～1.0mol/L。用純水溶解H2C2O4·2H2O，并除去草酸溶液中的雜質(zhì)，獲得濃度為1～1.5mol/L的草酸水溶液。并使其溫度為20～90℃。最后，將四氯化鈦和氯化鋇的混合液與草酸溶液混合。
上述的步驟(1)～(3)優(yōu)選在本發(fā)明的分級(jí)反應(yīng)裝置中完成(見(jiàn)圖3)。
上述方法的步驟(3)，陳化優(yōu)選在20～90℃的條件下進(jìn)行。通過(guò)陳化，使混濁液中粒子不斷地下沉并生長(zhǎng)，形成沉淀。
上述方法的步驟(4)，通過(guò)洗滌，能除去Cl-、C2O42-、NH42+等雜質(zhì)離子；優(yōu)選地，在洗滌沉淀后，用離心機(jī)離心除去沉淀表面水分。
上述方法的步驟(5)，通過(guò)熱分解，獲得原始的鈦酸鋇粉末，該粉末包括BaO、BaCO3和其他鋇鈦氧組合物中的一種或幾種，其中游離鋇的含量以BaO％表示為2～80％。熱分解優(yōu)選為400～1100℃的溫度下進(jìn)行1～6小時(shí)。粉碎的方法優(yōu)選為干式粉碎，可以采用粉碎機(jī)粉碎或其他的干式粉碎設(shè)備粉碎。
上述方法的步驟(6)，煅燒優(yōu)選在900～1300℃的溫度下進(jìn)行為1～6小時(shí)。
上述方法還可以進(jìn)一步包括均勻分散的步驟將步驟(6)得到的鈦酸鋇粉末進(jìn)行均勻分散，使其松裝密度≤1.8g/ml。均勻分散的方法可以是篩分或者其他能使鈦酸鋇粉末分散的方法。通過(guò)分散，得到的鈦酸鋇粉末松裝密度甚至可以≤1.0g/ml。優(yōu)選地，采用分散后松裝密度≤1.0g/ml的鈦酸鋇粉末來(lái)制造壓電陶瓷、正溫系數(shù)熱敏電阻(PTC)、多層片式電容器(MLCC)、冷光技術(shù)(EL)等電子元件。
本發(fā)明的再一目的是提供在上述分級(jí)反應(yīng)裝置中制備的或按上述分級(jí)反應(yīng)方法制備的的鈦酸鋇粉末，該鈦酸鋇粉末的晶相為立方相和/或四方相，鋇與鈦的摩爾比為0.990～1.008，平均粒徑為0.03～1.00μm，松裝密度≤1.8g/ml。
由于本發(fā)明的反應(yīng)分級(jí)裝置能夠使反應(yīng)和陳化連續(xù)不斷地進(jìn)行，可以使反應(yīng)液充分地反應(yīng)，盡可能地產(chǎn)生更多的草酸氧鈦鋇沉淀，生成的沉淀顆粒均勻細(xì)小。而本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)便，能徹底地避免草酸氧鈦鋇粒子在制備的過(guò)程中發(fā)生硬團(tuán)聚。


圖1是本發(fā)明的一種工藝流程圖。
圖2是本發(fā)明的另一種工藝流程圖。
圖3是本發(fā)明分級(jí)反應(yīng)裝置的示意圖。
圖4是本發(fā)明制備的鈦酸鋇粉末的掃描電鏡照片。
圖中，各附圖標(biāo)記含義為
1------一級(jí)反應(yīng)器2-------二級(jí)反應(yīng)器3--------陳化器 5--------進(jìn)料裝置10-------進(jìn)料管道10-------進(jìn)料管道41-------排料管道42-------排料管道61-------出料口 62-------出料口71-------夾層72-------夾層81-------狹縫82-------狹縫91-------內(nèi)腔92-------內(nèi)腔具體實(shí)施方式
實(shí)施例1按圖1的工藝流程，將約266公斤的固體草酸(或草酸溶液)加入到稀釋濃度為2.0mol/L、體積為480L的四氯化鈦水溶液中，混勻，一邊攪拌一邊加入氨水(或液氨)，配制成混合溶液，溶液pH值為3.05，以四氯化鈦計(jì)算的濃度為0.5mol/L?？刂屏髁繛?500L/Hr，把濃度為0.525mol/L、1920L的氯化鋇水溶液和上述混合溶液加入到圖3裝置的一級(jí)反應(yīng)器(1)中，該反應(yīng)器的容積200L左右，反應(yīng)溶液在該反應(yīng)器中被充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?dāng)該反應(yīng)器里的反應(yīng)溶液不斷增加時(shí)，含有草酸氧鈦鋇粒子的反應(yīng)溶液通過(guò)狹縫(81)，沿著夾層(71)溢滿到距離反應(yīng)器(1)底部約2/3的出料口(61)，通過(guò)排料管道(41)流入到二級(jí)反應(yīng)器(2)中(其容積與一級(jí)反應(yīng)器(1)的容積基本相同)，在此處進(jìn)一步混合均勻，然后，二級(jí)反應(yīng)器(2)中含有鈦酸鋇粒子的反應(yīng)溶液又通過(guò)狹縫(82)，通過(guò)排料管道(42)流入到陳化器(3)中。最后，在陳化器(3)中于50℃陳化2小時(shí)，獲得顆粒均勻細(xì)小的草酸氧鈦鋇沉淀物。在草酸氧鈦鋇沉淀中加入純水進(jìn)行攪拌洗滌，除去Cl-、C2O42-、NH42+等雜質(zhì)離子，用離心機(jī)離心脫水。把已脫水的草酸氧鈦鋇進(jìn)行熱分解，熱分解的條件是在隧道爐中加熱至500℃并保溫2.5小時(shí)，獲得原始鈦酸鋇粉末，該粉末的游離鋇以BaO％表示為40.84％。用粉碎機(jī)粉碎上述的鈦酸鋇粉末，獲得平均粒度為0.35μm(通過(guò)粒度分析儀測(cè)得)的粉末。該粉末在950℃的條件下煅燒2.5小時(shí)獲得具有立方相結(jié)構(gòu)(通過(guò)X-射線衍射儀測(cè)得)、鋇鈦比為0.998、平均粒徑為0.43μm、粒子形貌為球形或近似球形的鈦酸鋇粉末。圖4為本實(shí)施例所制得的最終產(chǎn)品鈦酸鋇粉末的掃描電鏡照片。從圖4中可以看到，本發(fā)明所制備的鈦酸鋇粉末粒子具有接近球形的形貌，而且具有良好的分散狀態(tài)，這說(shuō)明本發(fā)明的方法解決了鈦酸鋇粉末制備過(guò)程中的硬團(tuán)聚問(wèn)題。用篩機(jī)篩分混勻成分散的、松裝密度為0.617g/ml的鈦酸鋇粉末。在該粉末中加入Sr、Ca、Pb、Zr、La、Y、Nb、Ta，并用乙酸乙烯酯之類的粘合劑混合均勻，經(jīng)造粒、壓制成直徑為8mm和厚度為1mm的圓形坯片，在惰性氣體保護(hù)下于1300℃燒結(jié)120分鐘，獲得半導(dǎo)體瓷片，測(cè)得室溫電阻率為30Ω.cm，耐壓為1055V/mm，殘余電流為2.6mA。
在以下的實(shí)施例中，鈦酸鋇粉末的粒徑大小均是通過(guò)粒度分析儀測(cè)得的，鈦酸鋇粉末的晶相均是通過(guò)X-射線衍射儀測(cè)得的，鈦酸鋇粉末的粒子形貌是用掃描電鏡進(jìn)行觀測(cè)的，以后不再另作說(shuō)明。
實(shí)施例2按圖2的工藝流程，將240升4.0mol/L的四氯化鈦水溶液和800升1.2mol/L的氯化鋇水溶液混合成均勻的澄清的混合溶液，把1600升1.5mol/L草酸水溶液預(yù)先加熱到50℃，控制流量為2500L/Hr。上述溶液加入圖3所示裝置的一級(jí)反應(yīng)器(1)(容積約200L)中，反應(yīng)溶液在反應(yīng)器(1)中被充分?jǐn)嚢杌靹?，?dāng)其中的反應(yīng)溶液不斷增加時(shí)，底層含草酸氧鈦鋇粒子的反應(yīng)溶液通過(guò)狹縫(81)，沿著夾層(71)溢滿到距離反應(yīng)器(1)底部約2/3的出料口(61)，通過(guò)排料管道(41)流入到二級(jí)反應(yīng)器(2)(容積約200L)中，在此處進(jìn)一步混合均勻，然后，反應(yīng)器(2)底層含草酸氧鈦鋇粒子的反應(yīng)溶液又通過(guò)狹縫(82)，通過(guò)排料管道(42)流入到陳化器(3)中。最后在陳化器(3)中50℃陳化2小時(shí)，獲得顆粒均勻細(xì)小的草酸氧鈦鋇沉淀物。該沉淀物中加入純水進(jìn)行攪拌洗滌，除去Cl-、C2O42-等雜質(zhì)離子，用離心機(jī)離心脫水。把已脫水的草酸氧鈦鋇沉淀進(jìn)行熱分解，熱分解的條件是在隧道爐中加熱至900℃并保溫2.5小時(shí)，獲得原始鈦酸鋇粉末，該粉末的游離鋇以BaO％表示為5.51％。用粉碎機(jī)將上述粉末粉碎為平均粒度為0.53μm的粉末。在1150℃及2.5小時(shí)的條件下煅燒經(jīng)過(guò)粉碎的粉末，獲得具有四方相結(jié)構(gòu)、鋇鈦比為1.004、平均粒徑為0.81μm、粒子形貌為球形或近似球形的鈦酸鋇粉末。篩機(jī)混勻成分散的、松裝密度為0.991g/ml的鈦酸鋇粉末。在該粉末中添加一些有益的參雜物(如Cu、Mn、Ni、Ti等元素)，制成X7R多層片式電容器。物理性質(zhì)與測(cè)得電性能如表1所示。
表1 實(shí)施例2所得鈦酸鋇粉末的物理性質(zhì)和MLCC性能與現(xiàn)有技術(shù)的比較

實(shí)施例3按圖1的工藝流程，將約89公斤的固體草酸(或草酸溶液)加入到稀釋到濃度為2.0mol/L、體積為160L的四氯化鈦水溶液中，混合均勻，一邊攪拌一邊加入氨水(或液氨)，配制成混合溶液，溶液pH值為3.01，以四氯化鈦計(jì)算的濃度為0.5mol/L?？刂屏髁繛?000L/Hr，將濃度為0.525mol/L、640L的氯化鋇水溶液和上述的混合溶液加入圖3所示裝置的一級(jí)反應(yīng)器(1)(容積約160L)中，反應(yīng)溶液在反應(yīng)器(1)中被充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，?dāng)其中的反應(yīng)溶液不斷增加時(shí)，含有草酸氧鈦鋇粒子的反應(yīng)溶液通過(guò)狹縫(81)，沿著夾層(71)溢滿到距離反應(yīng)器(1)底部約2/3的出料口(61)，通過(guò)排料管道(41)流入到二級(jí)反應(yīng)器(2)(容積約160L)中，在此處進(jìn)一步混合均勻，然后，二級(jí)反應(yīng)器(2)中含有草酸氧鈦鋇粒子的反應(yīng)溶液又通過(guò)狹縫(82)，通過(guò)排料管道(42)流入到陳化器(3)中。最后在陳化器(3)中20～90℃陳化2小時(shí)，獲得顆粒均勻細(xì)小的草酸氧鈦鋇沉淀物。該沉淀物中加入純水進(jìn)行攪拌洗滌，除去Cl-、C2O42-、NH42+等雜質(zhì)離子，用離心機(jī)離心脫水。把已脫水的草酸氧鈦鋇進(jìn)行熱分解，熱分解的條件是在隧道爐中加熱至600℃并保溫2.5小時(shí)，獲得原始鈦酸鋇粉末，該粉末的游離鋇以BaO％表示為18.11％。用粉碎機(jī)粉碎上述的鈦酸鋇粉末，獲得平均粒度為0.45μm的粉末。該粉末在1150℃的條件下煅燒2.5小時(shí)，獲得具有四方相結(jié)構(gòu)、鋇鈦比為1.005、平均粒徑為0.98μm、粒子形貌為球形或近似球形的鈦酸鋇粉末。經(jīng)過(guò)篩機(jī)混勻成分散的、松裝密度為0.999g/ml的鈦酸鋇粉末。該粉末可用于壓電陶瓷、正溫系數(shù)熱敏電阻(PTC)、多層片式電容器(MLCC)、冷光技術(shù)(EL)等做介質(zhì)層材料。
權(quán)利要求
1.一種分級(jí)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的分級(jí)反應(yīng)裝置包括一級(jí)反應(yīng)器(1)、二級(jí)反應(yīng)器(2)和陳化器(3)；一級(jí)反應(yīng)器(1)和二級(jí)反應(yīng)器(2)內(nèi)分別設(shè)有夾層(71)和夾層(72)；夾層(71)將一級(jí)反應(yīng)器(1)的內(nèi)部分為夾層(71)部分和內(nèi)腔(91)部分，夾層(72)將二級(jí)反應(yīng)器(2)的內(nèi)部分為夾層(72)部分和內(nèi)腔(92)部分；在內(nèi)腔(91)、(92)的底部分別設(shè)有狹縫(81)、(82)，內(nèi)腔(91)、(92)通過(guò)狹縫(81)、(82)分別與夾層(71)、(72)相通；一級(jí)反應(yīng)器(1)設(shè)有進(jìn)料裝置(5)，該進(jìn)料裝置(5)穿越一級(jí)反應(yīng)器(1)的夾層(71)而直接與一級(jí)反應(yīng)器(1)的內(nèi)腔(91)相連；一級(jí)反應(yīng)器(1)的夾層(71)上設(shè)有出料口(61)，出料口(61)通過(guò)管道(41)穿越二級(jí)反應(yīng)器(2)的夾層(72)而直接與二級(jí)反應(yīng)器(2)的內(nèi)腔(92)相連；二級(jí)反應(yīng)器(2)的夾層(72)上設(shè)有出料口(62)，出料口(62)通過(guò)管道(42)與陳化器(3)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的分級(jí)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的反應(yīng)器夾層(71)、(72)的厚度分別為1-10cm；所述的狹縫(81)、(82)的高度分別為1-5cm。
3.如權(quán)利要求1所述的分級(jí)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的出料口(61)、(62)分別設(shè)置在距相應(yīng)反應(yīng)器底部1/2高度以上的位置處。
4.如權(quán)利要求1所述的分級(jí)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的進(jìn)料裝置(5)上設(shè)有兩條或兩條以上的進(jìn)料管道(10)。
5.如權(quán)利要求1所述的分級(jí)反應(yīng)裝置，其特征在于，在所述的分級(jí)反應(yīng)裝置的二級(jí)反應(yīng)器(2)和陳化器(3)之間連有一個(gè)或一個(gè)以上的帶有夾層的反應(yīng)器。
6.一種采用分級(jí)反應(yīng)制備鈦酸鋇粉末的方法，該方法包括以下步驟(1)將草酸、四氯化鈦和氯化鋇的水溶液加至一級(jí)反應(yīng)器中，并使其充分混合；(2)將一級(jí)反應(yīng)器中的混合液轉(zhuǎn)移到二級(jí)反應(yīng)器中，并充分混勻；(3)將二級(jí)反應(yīng)器中的混合液轉(zhuǎn)移到陳化器中，在20～90℃的溫度下進(jìn)行陳化，得到草酸氧鈦鋇沉淀物；(4)洗滌上述得到的草酸氧鈦鋇沉淀物，然后離心脫水；(5)將上述離心脫水后的草酸氧鈦鋇沉淀物在400～1100℃的溫度下進(jìn)行熱分解，并將熱分解后得到的粉末進(jìn)行粉碎；(6)將上述粉碎后得到的粉末在900～1300℃的溫度下進(jìn)行煅燒；(7)將上述煅燒后得到的粉末進(jìn)行篩分或粉碎，得到最終的鈦酸鋇粉末。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(3)中所述的混合液轉(zhuǎn)移，是將所述混合液由相應(yīng)反應(yīng)器的底部先運(yùn)動(dòng)至該反應(yīng)器的中間位置以上，然后轉(zhuǎn)移到下一級(jí)反應(yīng)裝置中。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，先將四氯化鈦與氯化鋇制成混合溶液，再將該混合溶液與草酸溶液分別加至所述一級(jí)反應(yīng)器中；或者先將草酸與四氯化鈦制成混合溶液，再將該混合溶液與氯化鋇溶液分別加至所述一級(jí)反應(yīng)器中；或者將草酸溶液、四氯化鈦溶液和氯化鋇溶液分別加至所述一級(jí)反應(yīng)器中。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(3)中二級(jí)反應(yīng)器中的混合液在轉(zhuǎn)移到陳化器之前，先轉(zhuǎn)移至三級(jí)或三級(jí)以上的反應(yīng)器中。
10.一種根據(jù)上述權(quán)利要求6-9之一所述方法制備的鈦酸鋇粉末，該鈦酸鋇粉末的晶相為立方相和/或四方相，鋇與鈦的摩爾比為0.990～1.008，平均粒徑為0.03～1.00μm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備鈦酸鋇粉末的分級(jí)反應(yīng)裝置、分級(jí)反應(yīng)的制備方法以及所得的鈦酸鋇粉末。該裝置包括一級(jí)反應(yīng)器(1)、二級(jí)反應(yīng)器(2)和陳化器(3)；其中一級(jí)反應(yīng)器(1)和二級(jí)反應(yīng)器(2)中又分別設(shè)置有夾層(71)和(72)，它能使反應(yīng)液充分地反應(yīng)，并使反應(yīng)和陳化工序連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，從而提高了生產(chǎn)效率。該方法包括一級(jí)反應(yīng)、二級(jí)反應(yīng)、陳化、熱分解、粉碎、煅燒等步驟，不但徹底地解決鈦酸鋇粉末的硬團(tuán)聚問(wèn)題，而且操作簡(jiǎn)單。制得的鈦酸鋇粉末的鋇與鈦的摩爾比為0.990～1.008，平均粒徑約為0.03～1.00μm，松裝密度≤1.8g/ml。
文檔編號(hào)C01F11/00GK1712356SQ200410027720
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月21日
發(fā)明者曾迪, 張深強(qiáng), 劉賀 申請(qǐng)人:肇慶羚華有限責(zé)任公司