Способ получения тонкодисперсных порошков диоксида циркония

 

Использование: технология получения тонкодисперсных порошков диоксида циркония для керамических изделий. Сущность изобретения: соль оксинитрата циркония в количестве 30,0 г обработали раствором карбамида с концентрацией 30 г/л и нагрели до 90 - 100°С. Полученный раствор, содержащий 206,0 г/л циркония, обработали в плазменной струе плазмотрона. Затраты электроэнергии на получение 1 кг диоксида циркония составили 9,5 кВт ч/кг. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к технологии получения тонкодисперсных порошков диоксида циркония, применяемых в производстве керамических изделий, в частности твердых электролитов, высокотемпературных огнеупоров и нагревателей, конструкционных материалов. Цель изобретения - увеличение производительности плазмохимической установки при снижении энергозатрат на единицу готовой продукции. П р и м е р 1. Навески соли оксинитрата циркония растворяли по способу-прототипу, т.е. в дистиллированной воде, и предлагаемому способу, заключающемуся в обработке соли оксинитрата растворами карбамида, нагреве полученной суспензии до 90-100^оС. Данные по растворимости оксинитрата циркония приведены в табл. 1 и 2. Как следует из данных, приведенных в табл. 1 и 2, обработка оксинитрата циркония 12-30 г/л раствором карбамида и последующий нагрев суспензии до 90-100^оС приводят к увеличению растворимости оксинитрата циркония при содержании карбамида в растворах 12 г/л выше. Увеличение содержания карбамида выше 30 г/л не дает заметного положительного эффекта, а содержание карбамида менее 12 г/л приводит к снижению содержания циркония в растворе, т.е. к неполному растворению соли. Снижение температуры при нагреве суспензии ниже указанного интервала температур приводит к неполному растворению суспензии, увеличение не дает заметного положительного эффекта. С целью сравнения физико-химических характеристик получаемых порошков диоксида циркония были проведены эксперименты по плазмохимической денитрации растворов циркония, полученных по способу-прототипу и предлагаемому способу. П р и м е р 2. Растворы оксинитрата циркония, приготовленные по известному (растворы 1, 3) и предложенному способам (растворы 2, 4), подвергали плазменной обработке. Состав растворов: Раствор 1. Цирконий 100 г/л, азотная кислота 120 г/л. Раствор 2. Цирконий 200 г/л, азотная кислота 266 г/л, исходная концентрация карбамида 30 г/л. Раствор 3. Цирконий 96 г/л, иттрий 5 г/л, азотная кислота 110 г/л. Раствор 4. Цирконий 180 г/л, иттрий 10 г/л, азотная кислота 240 г/л, карбамид 30 г/л. Режимы проведения процесса плазменной обработки растворов: расход раствора 21 л/ч, расход распылива- ющего газа (воздуха) 0,5 нм³/л раствора, суммарный расход воздушно-плазмен- ного теплоносителя 24 нм³/ч, среднемассовая тем- пература теплоноси- теля на выходе из плазмотрона 3000-4000^оС, среднемассовая тем- пература в реакцион- ной зоне 1500^оС,
сила тока на элект- родах 110-130 А,
мощность, подведен-
ная к плазменному реактору 85-87 кВт,
КПД плазмохимичес- кой установки 0,63. Данные по физико-химическим свойствам полученных порошков, а также энергетические характеристики процесса плазмохимической денитрации растворов циркония, проведенного на электродуговом плазмотроне ЭПД-104, приведены в табл. 3. Таким образом, предлагаемый способ получения порошков диоксида циркония по сравнению со способом прототипом обеспечивает увеличение прямого выхода циркония в раствор при растворении оксинитрата; увеличение производительности плазмохимических установок за счет увеличения концентрации циркония в растворе; сокращение энергозатрат на единицу готовой продукции (диоксида циркония) в 1,8-1,9 раза; уменьшение размера частиц оксидов циркония в 1,4-1,7 раза; увеличение однородности частиц по размерам.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, включающий термическое разложение водного раствора оксинитрата циркония в плазменной струе, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности при снижении энергозатрат на единицу массы готовой продукции, термическому разложению подвергают водный раствор оксинитрата циркония, полученный обработкой соли оксинитрата циркония водным раствором карбамида с последующим нагреванием. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку соли оксинитрата циркония осуществляют водным раствором карбамида с концентрацией 12 - 30 г/л. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что нагревание ведут до температуры 90 - 100^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3