Спосіб одержання порошку діоксиду цирконію

Спосіб одержання порошку діоксиду цирконію, що включає готування золю гідратованого діоксиду цирконію за допомогою карбаміду, фільтрацію діоксиду цирконію, сушіння і прожарювання, який відрізняється тим, що золь пдрєтованого дюксиду цирконію готують при рН 1-2 і температур: 80-100" С, окремо готують розчин харбамідоформальдегідного полімеру при рН 5-5,5, температурі 20-30° С протягом 0,5-1,5 години із наступним введенням отриманого розчину в золь пдратованого дюксиду цирконію, при цьому процес конденсації ведуть протягом 2-2,5 години при температурі 50-60° С. Винахід відноситься до способу одержання порошку діоксиду цирконію, що може бути використаний у виробництві адсорбентів, каталізаторів, конструкційної кераміки, прозорої кераміки, оптичного покриття. Відомий спосіб одержання гідратованого діоксиду цирконію з водяних розчинів неорганічних солей цирконію, при цьому у якості лужного реагенту використовують карбамід, осадження ведуть при 180-200°С із розчинів, що містять 140-160 г/л диоксида цирконію. Карбамід вводять у кількості 0,5-0,7 г на 1 г діоксиду цирконію/ [А.с. 1011529 СРСР, Заявл 22.10 88,) МПК C01G25/02. "Спосіб одержання гідратированого діоксиду цирконію", Полежаев Ю.М., Торопов Ю.С., Рутман Д.С.; Урал, попітехн. ін-т, Східн. н.-д. і пооект. ін-т вогнетрив, пром-сті]. До недолікіа відомого рішення можна віднести складність технологічного процесу, обумовлену високою температурою процесу, а тзкож низьку якість продукції. Відомий спосіб одержання дрібних часток діоксиду цирконію в спиртових розчинах алкоголятів цирконію, при цьому готують розчин алкоксиду цирконію в спирті, що містіть 4 г/л води, із концентрацією 2-4 моль/л по алкоксиду цирконію. Потім добавляють у розчин спирт що містить 6 г/л води, так, щоб мольне співвідношення води до цирконію склало 3,1. Якщо відбувається помутніння розчину, то добавляють ще спирт, що містить 6 г/л води так, щоб мольне співвідношення води до цирконію склало 5,6. Сферичні частки, що утворилися, відокремлюють від рідини і сушать під вакуумом. Одержують частки діоксиду цирконію високої сферичності і монодисперсності [Заявка 1126230 Японія, МПК C01G25/02. "Одержання дрібних часток оксиду цирконію". Нісії Дзюіті, Япо Хіроакі, Исіяма Наокі; Сумітомо кіндзоку кодззн к.к - № 62-284674; Заявл 11.11.87; Опубл. 13 05.89 //Кокай токе кого. Сер 3(1). - 1989. - 32. - с. - Яст ] До недоліків відомого рішення варто віднести складність технологічного процесу, обумовлену використанням спиртових розчинів алкоголятів, необхідністю сушіння продукту під вакуумом, необхідністю утилізації водоспиртових розчинів. Найбільш близьким до запропонованого винаходу по технічній сутносгі і досягаемому ефекту, є спосіб одержання мікросфер діоксиду цирконію, по якому до розчину нітрату цирконію добавляють карбамід та оцтову кислоту. Вилучившийся при цьому золь освітлюють методом мембранної ультрафільтрації. Погім отриманий золь концентрацією 2% добавляють до толуолу, що містить поверхнево-активну речовину, І при енергійному перемішуванні через отриману емульсію пропускають 100%-ий аміак протягом 2 годин. Після видалення води азеотропною ректифікацією мікросфери, що утворилися, промивають толуолом І висушують. Розмір часток після прожарювання дорівнює 0,1-0,3 мкм [Пат. 4927560 США, пріор. Японія МПК7 С04ВЗЗ/00, "Спосіб одержання мікросфер діоксиду цирконію", Osaka Sh., Hota К., Takahasht; Nippon Shokubai Kagaki Kogyc Co.. Ltd № 159889; Заявл. 24 02.88. Опубл. 22.05.90 A5 C04 ВЗЗ/00] (прототип). До недоліків прототипу варто віднести складність технологічного процесу, обумовлену багатостадійністю процесу, утворенням азеотропної суміші толуолу з водою, що необхідно регенерувати, збільшенням витрат на устаткування і перемі Ф СО 39672 щення реагентних середовищ у зв'язку з використанням зопей із низькою концентрацією по діоксиду цирконію, утворенням при сушінні паріє, що містять органічні домішки, такі як толуол поверхневоактивні речовини, які необхідно уловлювати У основу винаходу поставлена задача розробити спрощений спосіб одержання порошку діоксиду цирконію, шляхом використання золя дюксиду цирконію, на частках якого вібувається зшивка коротких ланцюгів карбамідоформальдепдиого полімеру, забезпечуючи тим самим одержання дрібно- і монодисперсного порошку діоксиду цирконію Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі одержання діоксиду цирконію, що включає готування золя гідратованого діоксиду цирконію за допомогою карбаміда, фільтрацію дюксиду цирконію, сушіння І прожарювання, відповідно до винаходу, золь гідратованого діоксиду цирконію готують при рН 1-2 і температурі 80100°С, окремо готують розчин карбамідоформальдегідного полімеру при рН 5-5,5, температурі 2030°С протягом 0,5-1 години Із наступним введенням отриманого розчину в золь гідратованого дюксиду цирконію, при цьому процес конденсації ведуть протягом 2-2,5 годин при температурі 5060°С. Сутність способу полягає в тому, що при гідролізі неорганічних солей цирконію у водяному розчині карбаміду за певних умов - температурі 80-100°С, рН 1-2 відбувається розкладання карбаміду з утворенням аміаку, що є гідролізуючим агентом для солі цирконію При цьому не відбувається локальних пересичень розчину лужним агентом і утворення гідратованого діоксиду цирконію відбувається рівномірно по всьому обсязі розчину, що призводить до утворення монодисперсного золя гідратованого діоксиду цирконію. Для витягу з цього золя часток діоксиду цирконію запропонований спосіб осадження на цих частках карбамідоформальдегідних опігомерів. Карбамідоформальдегідні олігомери утворюються при зливанні золя з розчином карбамідоформальдегідного олігомеру Для одержання розчину карбамідоформальдегідного полімеру змішують водяний розчин карбаміду з 37%-ним розчином формальдегіду І перемішують розчин протягом 0,5-1,5 годин при температурі 20-30°С і рН 5-5,5 За таких умов у розчині утвориться низькомолекулярний полімер, що при змішанні з золем конденсується з утворенням нерозчинних у воді карбамідоформальдегідних опігомерів. При цьому частки золя виступають у якості зародків кристалізації олігомерів. Для прискорення процесу утворення олігомерів температура реакційного середовища підвищується до 50-60°С і процес конденсації ведуть протягом 2-2,5 годин. Таким чином, ут ворюється порошок діоксиду цирконію, покритий карбамідоформзльдепдними олігомерами з розміром часток 0,2-0,5 мкм. що легко відокремлюються від води. З метою одержання чистого неорганічного з'єднання, отриманий продукт пропікають на повітрі. Отриманий дюксид цирконію відрізняється високою моиодисперсністю і мас розмір часток 0,015-0,06 мкм Зазначені межі рН для процесу утворення Золя обумовлені природною рН розчинів солей цирконію до і після пдролізу. Нижня температурна межа ведення процесу утворення золя обумовлена температурою початку розкладання карбаміда рівною 80°С. Верхня межа обумовлена тим, що при підвищенні температури вище 100°С необхідно штучне створення підвищеного тиску в реакційному обсязі. Для процесу поліконденсації карбаміда з формальдегідом при рН вище зазначеного утворюються полімери з довгим ланцюгом, що призводить до загустіння і навіть затвердіння реакційної маси, при рН нижче зазначеного утворюються занадто короткі ланцюги полімеру, що може призвести до дострокової їхньої конденсації з утворенням нерозчинних олігомерів. До того ж для одержання рН 5-5.5 у розчині полімеру не потрібно додаткового введення в реакційне середовище лужних або кислотних реагентів. Приведено приклад конкретного виконання запропонованого винаходу Приклад 1. У реактор, постачений водяним холодильником, заливають 500 мп розчину солі цирконію з концентрацією 0,5 моль/л добавляють 20 г карбаміду і проводять гідроліз протягом 2,5 годин при температурі 100°С. За годину до закінчення гідролізу розчину солі цирконію готують другий розчин: у реактор з мішалкою завантажують 250 мл води, 25 г кзрбаміда, 33 мл 37%-ного формальдегіде і перемішують при температурі 30°С протягом 1 години. Після закінчення 1 години розчин полімеру завантажують у реактор із зопем діоксиду цирконію і при температурі 55°С перемішують протягом 2 годин Отриманий продукт фільтрується, сушиться при температурі 100°С і пропікається при температурі 700°С. У якості продукту одержують білий порошок, що складається зі сферичних часток діаметром 0,2-0,6 мкм. Після прожарювання утворюються порошок діоксиду цирконію, що складається зі сферичних часток діаметром 0,015-0,06 мкм Діоксид цирконію, отриманий таким способом можна використовувати у виробництві адсорбентів, каталізаторів, конструкційної1 кераміки, прозорої кераміки, оптичного покриття, численних багатокомпонентних оксидних композицій (включаючих оксиди кремнію, цирконію, титану, алюмінію) Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03