Способ получения двуокиси титана

СОЮЗ СОВЕТСНИХКЯВайе епеиРЕСПУБЛИН 6% 01) 4(51) С 01 С 23/053 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСНОВ 4 У АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЮЪ 9(56) 1. Авторское свидетельство СССРФ 831736; кл. С 01 С 23/053, 1979.2. Авторское свидетельство СССРУ 643520,. кл. С 09 С 1/36, 1977.(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ТИТАНА, включающий обработкусульфата титаннла и аммония воднымраствором аммиака с добавлением соли угольной кислоты, отделение изполученной при этом суспензии осад"ка карбонизированной гидратироваи-ной двуокиси титана и последующую термообработку его, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта.по анатазу с однородным гранулометрическим составом 1-2 мкм, в качестве соли угольной кислоты берут угле аммонийную соль осадок после отдеЪления 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 а ю щ и й с я тем, что углеаммонийную соль используют с химическим составом; соответствующим формуле ЫН 4 НСО+ (ЯН 4) СО , при весовом отношении ее к сульфату титани" ла и аммония 0,2-0,5.1 1Изобретение относится к производ-.ству двуокиси титана, применяемойпреимущественно для синтеза титанатов различных элементов, используемых в производстве сегнето- и пьезокерамики, конденсаторов и другйхпрецизионных изделий электроннойтехники.Известен способ получения двуокиси титана анатаэной модификациигрубодисерсной структуры путемтермогидролнза сернокнслых растворов титана с концентрацией по ТО,80-180 г/л с последующей обработкойгидролизата соединениями калия иФосфора, выдерживанием полученнойсуспензии при перемешиваиии 6-12 ч,фильтрацией и прокаливанием отделенного при этом осадка при б 00"750 оСОднако данный способ не позволяет получить двуокись титана, пригодную для применения в пьезотехнике ввиду высокой объемной массыее.Известен также способ получениядвуокиси титана, включающий обработку сульфата титанипа и аммония водным раствором аммиака с добавлениемсоли угольной кислоты " поташа,отделение из полученной при этомсуспеиэии осадка карбонизованнойгидратированной двуокиси титана(ГДТ),.последующую термообработкуего при 850-870 С и размол Я .Известный способ приводит кобразованию продукта на основе двуокиси титана преимущественно в рутильной малоактивной формесодер"жащего 98-98,5 основного оксидаТх 02, При прокаливании формируется грубодисперсный продукт, содержа.щий спекшиеся агломераты, требующие помола,Однако наличие примеси калия вцелевом продукте до 0,25 снижаетвозможности его использования вкерамике на основе цирконата-титаната свинца (ЦТС).Цель изобретения - повышение выхода двуокиси титана по анатазу соднородным гранулометрическим составом 1-2 мкм.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениядвуокиси титана, включающему обработку сульфата титанила и аммонияводным раствором аммиака с добавлением соли угольной кислоты, отделе 134545 1 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 ние из полученной при этом суспензии осадка карбоннэированной гицратированной двуокиси титана . последующую термообработку его, в качестве соли угольной кислоты берут углеаммонийную соль, осадок после отделения отмывают от сульфат-ионова последующую термообработку егоосуществляют в две стадии, на первой - при 200-260 С, на второй -при 400-750 С,При этом углеаммонийную соль используют с химическим составом,соответствующим формуле ИН НСО ++ (МН) ССспрн весовом отношенйиее к сульфату титанила и аммония0,2-0,5Предлагаемый способ предотвращает спекание продукта при прокаливании, обеспечивая повьппение выходадвуокиси титана в ачатазной формес повьппенной реакционной способностью и равномерным гранулометрическим составом в пределах 1-2 мкм, несодержащей примесей щелочных металлов и Фосфора, что делает ее пригодной для изготовления сегнетоэлектрической керамики.Массовая доля основного вещества в двуокиси титана повышаетсядо 99-99,5 .,Ступенчатая термообработка гидроокиси титана исключает образованиегрубодисперсного спекшегося продукта, сохраняет реакционную способность двуокиси титана, При термообработке продукта на первой стадииониже 200 С идет медленное удалениевлаги и углекислоты, вьппе 2 бО Сначинается 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, ои получается неоднородным, что отрицательно влияет на качество синтеэируемых титанатов, используемых в производстве сегнето- и пьезокерамики. Термооб" работка выше 750 С влечет за собойопоявление рутильной структуры, содержание которой увеличивается пропорционально повышению температуры.Малоактивная рутнльная модификация ухудшает показатели двуокисиХарактеристика свойств двуокиси титанаПо изобретеПо прототипуМассовая доля основного вещества, ТхО , 7 98-98 р 5 Объемная масса, г/см 0,75 0,45 Удельная поверхность, см /г2Массовая доля остатка на сите В 0056, 7 19000 35000 25,0 Массовая доля примесей, 7 окиси калия 0,01 0,25 0,05 0,1 окиси железа, сульФаты 0,8 отсут. 95 Х рутила + + 57. анатазз Структура готового продукта 957 е анатаза ++ 5 Ж рутила Спек, требущий помола Порошок с размером частиц 1-2 мкмВид продукта ВЦЯИПИ Заказ 10020/22 Т аж 462 По сира Еаллал Б "Пателт, г.тлгаред, ул.Прееатааа, а 3 11титана для применения сегнетоэлектрической керамики,Применение указанной углеаммонийной соли с дополнительной операцией отмывки осадка ГДТ от сульфатио 1нов в совокупности с постадийнойтермообработкой в более "мягких" .режимах обеспечивает получение порошкообразной мелкодисперсной двуокиси титана анатазной модификациис высокой насыпной массой )Ор 5 г/смне требующей дополнительного измельчения.П р и м е р . В реактор-репульпатор емкостью. 30 л, снабженный мешалкой со скоростью перемешиванаяне менее 2500 об/мин, вливают 14 лобессоленной 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 минтуда же загружают 5 кг кристалловтитанилсульфата аммония. В конце егозагрузки 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:Ж1:4 и перемешивают. Репульпацию проводят 2-3 раза до полной отмывки осадка от сульфатов, От 34545 4мытую от сульфатов пасту подвергаюттермообработке по стадийному режимупри 260 С в течение 1 ч, затем при400 С 4 ч.5В таблице. приведена характеристика "войств двуокиси титана по данному изобретению в сопоставлении с продуктом по прототипу.Керамический материал типа ЦТСи БСр синтезированный с использованием двуокиси титана по изобретениюсостава 0,98 РЬобь Ягоог Вааор"+ 0,65 ЬаО, показывает следующиеэлектроФизические свойства; диэлектрическую проницаемость Е, д /Ео;механическую добротность Я и, - 470;коэФФициент электромеханической связи Кр - 0,60; к/н - пьезомодуль;д 1 - 185, плотность керамики р ,7,5 г/см.Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить двуокись титана с высоким выходом по анатазу соднородным гранулометрическим составом, пригодную для изготовления сегнетозлектрической керамики. Крометого, активная Форма, высокая дисперсность и низкое содержание примесей расширяет область применениядвуокиси титана, полученной по данному изобретению,