Способ получения двуокиси титана

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ТИТАНА, включающий обработку сульфата титанила и аммония водным раствором аммиака с добавлением соли угольной кислоты, отделение из полученной при этом суспензии осадка карбонизированной гидратированной двуокиси титана и последующую термообработку его, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта по анатазу с однородным гранулометрическим составом 1-2 мкм, в качестве соли угольной кислоты берут углеаммонийную соль, осадок после отделения отмывают от сульфат-ионов, а последующую термообработку его осуществляют в две стадии, на первой при 200-260 С, йа второй - при 400-750 с. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что углеаммонийную соль используют с химическим составом-, соответствзтощим формуле « (№4)2 СО,, при-весо (П вом отношении ее к сульфату титанила и аммония 0,2-0,5 С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СЭЛ«.О

РЕСПУБЛИН

6% 01) 4 (51) С 01 С 23/053

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ к aBTOPCNOMV СВМДЕТВЛЬСтВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21) 3569577/23-26 (22) 29.03.83 (46) 15.01.85. Июл. У 2 (72) В.И. Андреева, Д.С. Доменко, В.А. Головнин, А.М. Гареев, и Л.В. Иванова, (53) 661.882.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 831736; кл. С 01 С 23/053, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

У 643520 ° . кл. С 09 С 1/36, 1977. (54)(5 ° ) 1. СНОСОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ТИТАНА, включающий обработку сульфата титаннла и аммония водным раствором аммиака с добавлением соли угольной кислоты, отделение из полученной при этом суспензии осадка карбонизированной гидратироваиной двуокиси титана и последующую термообработку его, о т л и ч а ющ и и сятем,,что, с целью повышения выхода целевого продукта. по анатазу с однородным гранулометрическим составом 1-2 мкм, в качестве соли угольной кислоты берут углеаммонийную соль осадок после отдеЪ

1 ления отмывают от сульфат-ионов, а последующую термообработку его осуществляют в две стадии, на первой— при 200-260 С, на второй — при

400 "750 С.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что углеаммонийную соль используют с химическим составом-, соответствующим формуле (ЫН4НСО 3 + (ЯН4) СО ), при весовом отношении ее к сульфату титани ла и аммония 0,2-0,5.

1 1

Изобретение относится к производ-. ству двуокиси титана, применяемой преимущественно для синтеза титанатов различных элементов, используемых в производстве сегнето- и пьезокерамики, конденсаторов и другйх прецизионных изделий электронной техники.

Известен способ получения двуокиси титана анатаэной модификации грубодисцерсной структуры путем термогидролнза сернокнслых раствоpos титана с концентрацией по Ti0, 80-180 г/л с последующей обработкой гидролизата соединениями калия и фосфора выдерживанием полученной суспензии при перемешнваиии 6-12 ч, фильтрацией и прокаливанием отделенного при этом осадка при б00750 С Ц.

Однако данный способ не позволяет получить двуокись титана, пригодную для применения в пьезотехнике ввиду высокой объемной массы ее.

Известен также способ получения двуокиси титана, включающий обработку сульфата титанипа и аммония водным раствором аммиака с добавлением соли угольной кислоты " поташа, отделение из полученной при этом суспеиэии осадка карбонизованной гидратированной двуокиси титана (ГДТ),.последующую термообработку его при 850-870 С и размол Я .

Известный способ приводит к образованию продукта на основе двуокиси титана преимущественно в рутильной малоактивной форме „ содер" жащего 98-98,5 основного оксида

Ti02. При прокаливании формируется грубодисперсный продукт, содержащий спекшиеся агломераты, требующие помола.

Однако наличие примеси калия в целевом продукте до 0,25 снижает возможности его использования в керамике на основе цирконата-титаната свинца (ЦТС).

Цель изобретения — повышение выхода двуокиси титана по анатазу с однородным гранулометрическим составом 1-2 мкм.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения двуокиси титана, включающему обработку сульфата титанила и аммония водным раствором аммиака с добавлением соли угольной кислоты, отделе134545 2

5

f5

40 кие из полученной при этом суспен.зии осадка карбоннэированной гицратированной двуокиси титана . последующую термообработку его, в качестве соли угольной кислоты берут vr леаммонийную соль, осадок после отделения отмывают от сульфат-ионов, а последующую термообработку его осуществляют в две стадии, на первой — при 200-260 С, на второй— при 400-750 C.

При этом углеаммонийную соль используют с химическим составом, соответствующим формуле (ИН НСО +

+ (МН ) СС )при весовом отношенйи ее к сульфату титанила и аммония

0,2-0,5.Предлагаемый способ предотвращает спекание продукта при прокаливании, обеспечивая повышение выхода двуокиси титана в ачатазной форме с повышенной реакционной способностью и равномерным гранулометрическим составом в пределах 1-2 мкм, не содержащей примесей щелочных металлов и фосфора, что делает ее пригодной для изготовления сегнетоэлектрической керамики.

Массовая доля основного вещества в двуокиси титана повышается до 99-99,5 ..

Ступенчатая термообработка гидроокиси титана исключает образование грубодисперсного спекшегося продукта, сохраняет реакционную способность двуокиси титана. При термообработке продукта на первой стадии о ниже 200 C идет медленное удаление влаги и углекислоты, выше 2бО С начинается схватывание материала, образование твердых кусков..

На второй стадии термообработки при температуре ниже 400 С продукт по структуре остается еще рентгеноаморфным, имеет низкую объемную массу (0,05 г/см ) и низкое содержанке основного вещества (менее

90 ). Кроме того, он получается неоднородным, что отрицательно влияет на качество синтеэируемых титанатов, используемых в производстве сегнето- и пьезокерамики. Термооб" работка выше 750 С влечет за собой о появление рутильной структуры, содержание которой увеличивается пропорционально повышению температуры.

Малоактивная рутнльная модификация ухудшает показатели дву киси1

Характеристика свойств двуокиси титана По изобретению

По прототипу

98-98,5

Массовая дбля основного вещества, TiO, 7

Объемная масса, r/cì

0,75

0,45

Удельная поверхность, см /r

Массовая доля остатка на сите Ф 0056, 7

19000

3500Ñ

25,0

Массовая доля примесей, 7 окиси калия

0,01

0,25

0,05

0,1 окиси железа сульфаты

0,8 отсут.

95Х рутила +

+ 5X анатаза

Структура готового продукта

957 анатаза

+ 5X рутила

Спек, требущий помола

Порошок с размером частиц

1-2 мкм

Вид продукта

ВЦИИПИ Заказ 10020/22 Т аж 462 По сир а.л

Оаллал ШШ "Потеет, г.глгород, ул.Проеатааа, а

3 11 титана для применения сегнетоэлектрической керамики.

Применение указанной углеаммонийной соли с дополнительной операцией отмывки осадка ГДТ от сульфатио1 нов в совокупности с постадийной термообработкой в более "мягких" . режимах обеспечивает получение порошкообразной мелкодисперсной двуокиси титана анатазной модификации с высокой насыпной массой )0,5 г/см не требующей дополнительного измельчения.

Пример . В реактор-репульпатор емкостью. 30 л, снабженный мешалкой со скоростью перемешивания не менее 2500 об/мин, вливают 14 л обессоленной воды и при перемешивании засыпают 1-1,5 кг углеаммонийной соли и вливают 4,6-5,0 л 257-но-. го раствора аммиака. Через 10 мин туда же загружают 5 кг кристаллов титанилсульфата аммония. В конце его загрузки рН доводят до 9,5-10,0.

Перемешивание продолжают 30-40.мин.

По ле этого суспензию выпивают на

/ нутч-фильтр и отжимают осадок. Отжатый осадок снова загружают в репульпатор, добавляют воду до отношения Т:Ж 1:4 и перемешивают. Репульпацию проводят 2-3 раза до полной отмывки осадка от сульфатов. От34545 4 мытую от сульфатов пасту подвергают термообработке по стадийному режиму при 260 С в течение 1 ч, затем при

400 С 4 ч.

В таблице. приведена характеристика "войств двуокиси титана по данному изобретению в сопоставлении с продуктом по прототипу.

Керамический материал типа ЦТС и БС-2, синтезированный с использованием двуокиси титана по изобретению состава 0,98 (Pba<6 Sro,î Ваа о,", "Его Тз. )Q)+ 0,02 В1ЕпИп О+

+ 0,65 La<0>, показывает следующие электрофизические свойства: диэлектрическую проницаемость Е, /Ео- 2200; механическую добротность q „ - 470; коэффициент электромеханической связи Кр — 0,60; к/н — пьезомодуль;

61„ - 185„ плотность керамики

7,5 г/см.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить двуокись ти-.àíà с высоким выходом по анатазу с однородным гранулометрическим составом, пригодную для изготовления сегнетозлектрической керамики. Кроме того, активная форма, высокая дисперсность и низкое содержание примесей расширяет область .применения двуокиси титана, полученной по данному изобретению,