[發(fā)明專利]一種過氧化沉淀制取高純球狀氧化鈮的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110286403.3
• 申請(qǐng)日: 2011-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN102442700A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宗國(guó);徐忠亭;張必靈;張偉寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東致遠(yuǎn)新材料有限公司
• 主分類號(hào): C01G33/00
• 分類號(hào): C01G33/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;李志強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制取球狀氧化鈮的方法，特別是指一種采用過氧化沉淀工藝制取高純球狀氧化鈮的方法。

背景技術(shù)

氫氧化鈮沉淀最佳粒度控制問題是高性能功能陶瓷制造技術(shù)中的一大難題，屬于國(guó)家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)研發(fā)，是滿足大容量疊層陶瓷電容器和鉭鈮人工晶體需求的重要一環(huán)。現(xiàn)有的制備工藝技術(shù)是：將溶劑萃取所得到的氟氧鈮酸溶液用氨沉淀，得到無(wú)定型絮狀氫氧化鈮料漿(粒度1-3μm)，經(jīng)過濾、洗滌后，進(jìn)行烘干、焙燒、磨篩得到五氧化二鈮。其沉淀反應(yīng)機(jī)理為：H₂NbOF₅+5NH₃+4H₂O＝Nb(OH)₅↓+5NH₄F。

該工藝技術(shù)所生產(chǎn)的氧化鈮，按純度不同，分三個(gè)級(jí)別：即工業(yè)級(jí)、光學(xué)玻璃級(jí)、高純級(jí)。工業(yè)級(jí)產(chǎn)品用于碳還原生產(chǎn)金屬鈮或作陶瓷電容器的原料，光學(xué)玻璃級(jí)產(chǎn)品用于生產(chǎn)光學(xué)玻璃；高純級(jí)產(chǎn)品用于生產(chǎn)鈮酸鋰單晶，進(jìn)一步加工制作聲表面波濾波器或光通訊器件。

現(xiàn)有氫氧化鈮沉淀技術(shù)中存在的主要問題是：(1)所得沉淀物是無(wú)定型絮狀物、或團(tuán)聚體、顆粒粗、質(zhì)量低；(2)沉淀且料漿過濾后，要用大量去離子水洗氟，盡管如此，仍不時(shí)會(huì)造成鈮酸鋰晶體質(zhì)量問題。造成上述問題的主要原因是：

1、沉淀方式和沉淀設(shè)備問題。世界濕法冶金對(duì)沉淀方式和沉淀設(shè)備研究較少，因此對(duì)沉淀產(chǎn)物的物理性質(zhì)如粒度保證沒有成熟的科研成果，沒有按物質(zhì)沉淀(1)溶液形成過飽和度；(2)生成晶核和晶核生長(zhǎng)；(3)沉淀生長(zhǎng)和陳化一系列客觀規(guī)律設(shè)計(jì)沉淀方式和選擇設(shè)備。因此，沉淀得到的產(chǎn)物顆粒粗大，密度小，不適宜陶瓷電容器級(jí)產(chǎn)品要求(1991年7月，日本東京技術(shù)學(xué)會(huì)根據(jù)氧化鈮在大容量疊層陶瓷電容器的應(yīng)用，首次提出氧化鈮的平均粒度要求0.32μm)；此外沉淀物易發(fā)生聚并形成“晶簇”，包裹母液，因此影響最終產(chǎn)品純度。

2、用氨沉淀鈮液(H₂NbOF₅)，想得到的是NbO₅·NH₂O，可實(shí)際得到的氟氧鈮酸氨(NH₄)NbOF₅，難以洗滌，經(jīng)過焙燒得到NbO₂F，因此造成Nb₂O₅中氟高，在拉制人工晶體時(shí)易產(chǎn)生“氟氣泡”，或使晶體“混濁”。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是采用過氧化沉淀技術(shù)，生產(chǎn)球形高密度、高純度的氧化鈮，以適用于大容量疊層陶瓷電容器和光學(xué)級(jí)鈮酸鋰單晶的需求。

根據(jù)上述目的設(shè)計(jì)了一種過氧化沉淀制取高純球狀氧化鈮的方法，該方法是將用雙氧水H₂O₂和液氨加入氟氧鈮酸溶液H₂NbOF₅中，獲得過氧化鈮酸銨(NH₄)₃NbO₈結(jié)晶，經(jīng)控制溫度焙燒，獲得需要相態(tài)的氧化鈮，具體步驟為，

1)取一定量鈮液置于容器中；

2)按Nb₂O₅∶H₂O₂＝1摩爾∶8摩爾計(jì)算30％雙氧水的用量，向容器內(nèi)加入雙氧水并混合均勻；

3)向容器內(nèi)通入氨氣，直至PH值達(dá)到8，實(shí)現(xiàn)鈮泥的完全沉淀；

4)對(duì)容器中的溶液和沉淀物進(jìn)行過濾，得到過氧化鈮酸銨(NH₄)₃NbO₈晶體；

5)在150～1200℃的溫度區(qū)間內(nèi)對(duì)過氧化鈮酸銨(NH₄)₃NbO₈晶體焙燒，分別得到α、β、γ各種相態(tài)的氧化鈮；其中，

鈮液中Nb₂O₅的含量為80～150g/L，雙氧水的濃度為30％wt。

這時(shí)，所得氧化鈮粒度0.3～1μm。

本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：

1、在沉淀工序得到的是鈮酸銨晶體，無(wú)包裹、無(wú)吸附、無(wú)夾雜、容易過濾，因此在同樣的原料與工藝條件下，產(chǎn)品純度高。

2、鈮酸銨經(jīng)過150～1300℃焙燒，得到的氧化鈮無(wú)氟，產(chǎn)品呈明顯球狀，顆粒均勻一致，粒度0.3～1μm；根據(jù)應(yīng)用需求，通過焙燒溫度的控制，可以得到α、β、γ不同相態(tài)的氧化鈮。