专利名称：一种过氧化沉淀制取高纯球状氧化铌的方法
技术领域：
本发明涉及一种制取球状氧化铌的方法，特别是指一种采用过氧化沉淀工艺制取高纯球状氧化铌的方法。
背景技术：
氢氧化铌沉淀最佳粒度控制问题是高性能功能陶瓷制造技术中的一大难题，属于国家重点支持的高新技术研发，是满足大容量叠层陶瓷电容器和钽铌人工晶体需求的重要一环。现有的制备工艺技术是将溶剂萃取所得到的氟氧铌酸溶液用氨沉淀，得到无定型絮状氢氧化铌料浆(粒度1-3 μ m)，经过滤、洗涤后，进行烘干、焙烧、磨筛得到五氧化二铌。其沉淀反应机理为H2Nb0F5+5NH3+4H20 = Nb(OH)5 丨 +5NH4F。该工艺技术所生产的氧化铌，按纯度不同，分三个级别即工业级、光学玻璃级、高纯级。工业级产品用于碳还原生产金属铌或作陶瓷电容器的原料，光学玻璃级产品用于生产光学玻璃；高纯级产品用于生产铌酸锂单晶，进一步加工制作声表面波滤波器或光通讯器件。现有氢氧化铌沉淀技术中存在的主要问题是(1)所得沉淀物是无定型絮状物、 或团聚体、颗粒粗、质量低；(2)沉淀且料浆过滤后，要用大量去离子水洗氟，尽管如此，仍不时会造成铌酸锂晶体质量问题。造成上述问题的主要原因是1、沉淀方式和沉淀设备问题。世界湿法冶金对沉淀方式和沉淀设备研究较少，因此对沉淀产物的物理性质如粒度保证没有成熟的科研成果，没有按物质沉淀(1)溶液形成过饱和度；( 生成晶核和晶核生长；C3)沉淀生长和陈化一系列客观规律设计沉淀方式和选择设备。因此，沉淀得到的产物颗粒粗大，密度小，不适宜陶瓷电容器级产品要求(1991 年7月，日本东京技术学会根据氧化铌在大容量叠层陶瓷电容器的应用，首次提出氧化铌的平均粒度要求0.32 μ m)；此外沉淀物易发生聚并形成“晶簇”，包裹母液，因此影响最终产品纯度。2、用氨沉淀铌液(H2NbOF5)，想得到的是NbO5 · NH2O,可实际得到的氟氧铌酸氨 (NH4) NbOF5，难以洗涤，经过焙烧得到NbO2F,因此造成Nb2O5中氟高，在拉制人工晶体时易产生“氟气泡”，或使晶体“混浊”。
发明内容
本发明的目的是采用过氧化沉淀技术，生产球形高密度、高纯度的氧化铌，以适用于大容量叠层陶瓷电容器和光学级铌酸锂单晶的需求。根据上述目的设计了一种过氧化沉淀制取高纯球状氧化铌的方法，该方法是将用双氧水H2A和液氨加入氟氧铌酸溶液KNbOF5中，获得过氧化铌酸铵(NH4) 3Nb08结晶，经控制温度焙烧，获得需要相态的氧化铌，具体步骤为，1)取一定量铌液置于容器中；2)按Nb2O5 H2O2 = 1摩尔8摩尔计算30%双氧水的用量，向容器内加入双氧水并混合均勻；3)向容器内通入氨气，直至PH值达到8，实现铌泥的完全沉淀；4)对容器中的溶液和沉淀物进行过滤，得到过氧化铌酸铵(NH4)3NbO8晶体；5)在150 1200°C的温度区间内对过氧化铌酸铵(NH4) 3Nb08晶体焙烧，分别得到 α、β、Y各种相态的氧化铌；其中，铌液中Nb2O5的含量为80 150g/L，双氧水的浓度为30% wt。这时，所得氧化铌粒度0. 3 1 μ m。本发明方法与现有技术相比优势表现在1、在沉淀工序得到的是铌酸铵晶体，无包裹、无吸附、无夹杂、容易过滤，因此在同样的原料与工艺条件下，产品纯度高。2、铌酸铵经过150 1300°C焙烧，得到的氧化铌无氟，产品呈明显球状，颗粒均勻一致，粒度0.3 Ιμπι;根据应用需求，通过焙烧温度的控制，可以得到α、β、γ不同相态的氧化铌。3、省去了洗涤、烘干、磨筛三个工序，节省了大量人力，物力和能源。
具体实施例方式本发明是针对现有技术只能用液氨沉淀铌液(H2NbOF5),并得到无定型絮状 Nb (OH)5(Nb2O5 · NH2O)沉淀物，由此制备获得粒度1-3 μ m的氧化铌产品，工序多、操作流程复杂、成本高的问题，提出了采用双氧水H2A和液氨来沉淀铌液H2NbOF5得到八氧化铌酸铵 (NH4)3NbO8结晶，经过过滤，焙烧得到0. 3 1 μ m球形氧化铌的工艺路线。本发明的基本方案是，将用双氧水H2A和液氨加入氟氧铌酸溶液KNbOF5中，获得过氧化铌酸铵(NH4) 3Nb08 结晶，经控制温度焙烧，获得需要相态的氧化铌，具体步骤为，1)取一定量铌液置于容器中；2)按Nb2O5 H2O2 = 1摩尔8摩尔计算30%双氧水的用量，向容器内加入双氧水并混合均勻；3)向容器内通入氨气，直至PH值达到8，实现铌泥的完全沉淀；4)对容器中的溶液和沉淀物进行过滤，得到过氧化铌酸铵(NH4) 3Nb08晶体；5)在150 1300°C的温度区间内对过氧化铌酸铵(NH4) 3Nb08晶体焙烧，分别得到 α、β、Y各种相态的氧化铌；其中，铌液中Nb2O5的含量为80 150g/L，双氧水的浓度为30% wt。氧化铌的相变温度如下当温度高于150°C直至950°C时，氧化铌酸铵(NH4) 3Nb08 晶体发生热分解温度开始获得α相氧化铌；在1100 1150°C时，获得β相氧化铌；当温度> 1200°C时获得Y相氧化铌。这时，所得氧化铌粒度0. 3 1 μ m。下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。实施例1.计算用料比取IL 铌液，含 Nb205137. 5g/L。计算 H2O2 用量:137. 5/226*8 = 4. 16molH202，折H2O2 用量4. 16mol*34g/mol = 141. 4g/L折30% H2O2 用量:141. 4/0. 3 = 472ml
4
则1升(Nb205137. 5g/L)铌液用 Η2Α47^ι12.操作①取浓度为Nb205137. 5g/L铌液1000ml置于烧杯中；②向烧杯中加47^11 (浓度30% )，开始搅拌；③向烧杯中加NH4OH,直至PH值8，沉淀完全；④停止搅拌，过滤，得到(NH4) 3Nb08晶体；⑤将晶体在IOKW马弗炉内焙烧6小时，具相变温度如下150"C 热分解；< 950°C，得 α-Nb2O5 ；1100 1150°C得 β-Nb2O5 > 1200°C，得
Y -Nb2O5得Nb2O5颜色均勻一致，全部为球型，粒度0. 3 1 μ m。
权利要求
1.一种过氧化沉淀制取高纯球状氧化铌的方法，该方法是将双氧水H2A和液氨加入氟氧铌酸溶液KNbOF5中，获得过氧化铌酸铵 (NH4) 3Nb08结晶，经控制温度焙烧，获得需要相态的氧化铌， 具体步骤为1)取铌液置于容器中；2)按Nb2O5 H2A=I摩尔8摩尔计算30%双氧水的用量，向容器内加入双氧水并混合均勻；3)向容器内通入氨气，直至PH值达到8，实现铌泥的完全沉淀；4)对容器中的溶液和沉淀物进行过滤，得到过氧化铌酸铵(NH4)3NbO8晶体；5)在150 1300°C的温度区间内对过氧化铌酸铵(NH4)3NbO8晶体熔烧，分别得到α、 β、Y各种相态的氧化铌；其中，铌液中Nb2O5的含量为80 150g/L，双氧水的浓度为30% wt。
2.根据权利要求1所述的过氧化沉淀制取高纯球状氧化铌的方法，其特征是，所得氧化铌粒度0. 3 1 μ m。
全文摘要
一种过氧化沉淀制取高纯球状氧化铌的方法，该方法是将双氧水H2O2和液氨加入氟氧铌酸溶液H2NbOF5中，获得过氧化铌酸铵(NH4)3NbO8结晶，经控制温度焙烧，获得需要相态且粒径0.3～1μm的粒度氧化铌。本发明在沉淀工序得到的是铌酸铵晶体，无包裹、无吸附、无夹杂、容易过滤，因此在同样的原料与工艺条件下，产品纯度高；再将铌酸铵经过150～1300℃焙烧，得到的氧化铌无氟，产品呈明显球状，颗粒均匀一致，粒度0.3～1μm；根据应用需求，通过焙烧温度的控制，可以得到α、β、γ不同相态的氧化铌。本发明方法省去了洗涤、烘干、磨筛三个工序，节省了大量人力，物力和能源。
文档编号C01G33/00GK102442700SQ20111028640
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者张伟宁, 张宗国, 张必灵, 徐忠亭 申请人:广东致远新材料有限公司