一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法
【专利摘要】一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，属于冶金领域。该方法包括如下步骤：采用碳酸铵作为沉淀剂，在5—20L反应器中加入氟钽酸溶液或氟铌酸溶液，在常温持续搅拌条件下，控制搅拌转速100—300r/min，将配制好的碳酸铵溶液采用计量泵控制流量的方式加入至反应器中，同钽酸溶液反应，继续用碳酸铵溶液调节反应液的PH值，加入后，料液需要持续搅拌1?4小时，反应结束后料液经过3?5遍去离子水漂洗，进入离心机或压滤机脱水后，放入烘箱烘干后进入马弗炉或推舟炉在空气氛围下焙烧6小时。可得到球形氧化钽或球形氧化铌产品。本发明有效的解决了产品形态不规则、杂质多、物理性能差等产品质量问题。
【专利说明】
一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于冶金领域，特别涉及一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法。
【背景技术】
[0002] 钽、铌氧化物广泛应用于晶体制造、光学玻璃、电子行业等领域，在这些领域要求 钽氧化物不仅纯度高、粒度细，对其分散性、流动性提出了很高的要求。制取氧化物的常规 方法是:在钽、铌酸溶液中通入氨气或氨水溶液，生成钽，铌的氢氧化物，后续产品需要大量 去离子水洗涤，压滤，烘干及长时间高温煅烧得到氧化物产品。此方法制备的产品形貌为无 规则型，产品中的杂质含量较高，F离子很难去除。因此采用常规方法制备制备的产品不仅 成本很高，产品无定型，洗涤过滤难度大，用水量大;为降低杂质含量，尤其是F含量，后续需 要在1000°C焙烧8小时以上，而且其形貌、分散性等均不能满足技术和市场发展和要求，需 要新的方法和技术来实现这一目标。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有制备钽、铌氧化物的不足之处，提供一种球形氧化钽或 球形氧化铌的制备方法，能够制备出分散性好，尤其是具有良好流动性的球形氧化钽或球 形氧化铌产品。
[0004] 要制备球形氧化钽或球形氧化铌，关键在于沉淀剂的选择，加入方式，PH值控制， 搅拌陈化等因素有关，通过本发明方法，可制备球形度、分散性良好的球形氧化钽或球形氧 化铌产品。
[0005] 本发明的技术方案是这样的：一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征 在于，该制备方法包括如下步骤:采用碳酸铵作为沉淀剂，在5-20L反应器中加入氟钽酸溶 液或氟铌酸溶液，在常温持续搅拌条件下，控制搅拌转速100-300r/min，将配制好的碳酸 铵溶液采用计量栗控制流量的方式加入至反应器中，同钽酸溶液反应，继续用碳酸铵溶液 调节反应液的PH值，加入后，料液需要持续搅拌1-4小时，反应结束后料液经过3-5遍去离子 水漂洗，进入离心机或压滤机脱水后，放入烘箱烘干后进入马弗炉或推舟炉在空气氛围下 焙烧6小时。可得到球形氧化钽或球形氧化铌产品。
[0006] 本发明的优点是： 1、本发明可以制备球形度良好的球形氧化钽或球形氧化铌产品，其粒径大小控制在 0.2-2.0微米，具备很好的加工性能。
[0007] 2、通常选用的沉淀剂为碳酸钠、氨水和碳酸氢铵，采用氨水做沉淀剂PH值太高，反 应速度太快，制备的产品为无规则形貌，采用碳酸氢铵PH值又太低，反应不能顺利进行。本 发明选择碳酸铵为沉淀剂，是因为碳酸铵作为沉淀剂可制备出分散性良好的球形氧化钽或 球形氧化铌产品。同时，碳酸铵不带入Na离子，便于后续的洗涤。
[0008] 3、本发明采用控制碳酸铵溶液流量的方式加入是控制反应速度，防止反应速度太 快，生成絮状的无规则形貌的产品。
[0009] 4、本发明采用大于钽、铌摩尔量2-4倍的碳酸铵用量可保证反应完全，同时保证反 应液在较高的PH环境下，有利于后续的搅拌陈化。
[0010] 5、本发明方法反应后持续搅拌是动态陈化过程，在1-4小时的搅拌陈化是氢氧化 钽或氢氧化铌小颗粒溶解，大颗粒长大的过程，使样品的球形度及粒径均匀性得到改善。
[0011] 6、本发明方法静置时间是氢氧化钽或氢氧化铌小颗粒溶解，大颗粒长大的过程， 使样品的球形度及粒径均匀性得到改善。
[0012] 7、采用本发明方法制备的球形氧化钽或球形氧化铌产品杂质更少，产品质量和物 理性能更佳。
【附图说明】
[0013] 附图1为传统工艺制备球形氧化钽产品形貌图。
[0014] 附图2为本发明方法制备球形氧化钽产品形貌图。
【具体实施方式】
[0015] 本发明的【具体实施方式】为：一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，包括如下 步骤:采用碳酸铵作为沉淀剂，在5-20L反应器中加入0.2-0.5摩尔/L的氟钽酸或氟铌酸溶 液。在常温持续搅拌条件下，控制搅拌转速100-300r/min，将配制好的0.2-2摩尔/L的碳酸 铵溶液用计量栗按照流速10-l〇〇ml/min注入至反应器中，同钽酸溶液反应。加入的碳酸铵 的总量是钽、铌摩尔量的2-4倍。加入碳酸铵后溶液的PH值应大于7.5，更优应大于8.0，最 优应大于9.0。加入后，料液需要持续搅拌1-4小时。反应结束后料液经过3-5遍去离子水漂 洗，后进入离心机或压滤机脱水，后放入烘箱在90-10(TC烘干6-8小时，后进入马弗炉或推 舟炉在空气氛围下600 °C焙烧6小时后过可得到球形氧化钽或球形氧化铌产品。
[0016] 下面参照实施例做进一步说明： 实施例1: 传统工艺制备球形氧化钽或球形氧化铌产品工序： 1、 配制0.5摩尔/升的氟钽酸溶液25L，加入至50L反应釜中，开启搅拌至150r/min; 2、 在持续搅拌下，将10m〇l/L浓氨水缓慢注入至反应器中，继续搅拌10-15分钟； 3、 将物料放置洗涤罐中用50L去离子水漂洗5次后料液经离心分离，放入电热烘箱在 100°C烘干6小时； 4、 将烘干的物料放入马弗炉中在空气氛围下900°C焙烧12小时后取出过200目筛。
[0017] 实施例2: 本发明方法制备球形氧化钽或球形氧化铌产品工序： 1、 原料液的配制:配制〇. 2-0.5摩尔/升的氟钽酸或氟铌酸溶液； 2、 反应： 第一步:在50L反应釜中加入配置好的氟钽(铌)酸溶液25L，开启搅拌至100-150r/min; 第二步：用去离子水配制0.2-2摩尔/L的碳酸铵溶液，采用计量栗以10-100ml/min的 速度加入至反应器中； 第三步:用碳酸铵溶液继续调节反应液PH值在7.5以上； 第四步:料液继续在1 〇〇-150r/min持续搅拌下保持1 -4小时； 3、洗涤、烘干、烧结 将物料用去离子水经过多次漂洗至溶液PH值为中性，经离心、压滤分离后烘干、烧结、 筛分(在90-100°C烘干6-8小时，后放入马弗炉中在空气氛围下600°C焙烧6小时，后取出过 200目筛)可得到本发明产品。
[0018] 实施例3: 本发明方法制备球形氧化钽或球形氧化铌产品工序： 1、 配制0.2摩尔/升的氟钽酸溶液25L，加入至50L反应釜中，开启搅拌至150r/min; 2、 将配好的0.5mol/L的碳酸铵溶液，采用计量栗以50ml/min的速度加入至反应器中； 检测PH值大于8.5后停止注入碳酸铵溶液； 3、 保持转速为150r/min持续搅拌2小时 4、 将物料放置洗涤罐中用50L去离子水漂洗3次后料液经离心分离，放入电热烘箱在 100°C烘干6小时 5、 将烘干物料放入马弗炉中在空气氛围下600°C焙烧6小时，后取出过200目筛。
[0019] 下表为Ta205化杂成分对比：单位:ppm
下表为Ta205物性指标对比
目前高纯氧化钽或氧化铌产品的主要问题是形貌不规则，团聚现象严重，不仅影响了 其独有特性，同时在电子、晶体等行业使用中加工性能较差。现有的生产技术主要采用液相 沉淀法，选用氨水或氨气为沉淀剂同氟钽酸溶液反应，制备氢氧化钽或氢氧化铌，经过洗 涤、烘干、烧结等工序得到氧化钽或氧化铌产品。由于在反应过程中大量的氨水或氨气提供 大量的0?Γ，反应迅速，成核速度远远大于其生长过程，所以制备的氧化钽或氧化铌产品多 为细小的无规则形貌组成。本发明除工艺方法更先进，还有效的解决了产品形态不规则的 产品质量问题，可在制备高纯氧化钽或氧化铌产品得到广泛的应用。
【主权项】
1. 一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤： 采用碳酸铵作为沉淀剂，在5-20L反应器中加入氟钽酸溶液或氟铌酸溶液，在常温持续搅 拌条件下，控制搅拌转速100-300r/min，将配制好的碳酸铵溶液采用计量栗控制流量的方 式加入至反应器中，同钽酸溶液反应，继续用碳酸铵溶液调节反应液的PH值，加入后，料液 需要持续搅拌1-4小时，反应结束后料液经过3-5遍去离子水漂洗，进入离心机或压滤机脱 水后，放入烘箱烘干后进入马弗炉或推舟炉在空气氛围下焙烧6小时。可得到球形氧化钽或 球形氧化铌产品。2. 如权利要求1所述的一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征在于:所述的 氟钽酸溶液或氟银酸溶液浓度为0.2-0.5摩尔/L。3. 如权利要求1所述的一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征在于:碳酸铵 溶液的浓度为〇. 2-2摩尔/L。4. 如权利要求1所述的一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征在于:碳酸铵 溶液采用计量栗控制流量的方式加入至反应器中，其流量控制在10-100ml/min。5. 如权利要求1所述的一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征在于:碳酸铵 的加入总量应是金属钽或金属铌的反应当量的2-4倍。6. 如权利要求1所述的一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征在于:碳酸铵 溶液加入后，继续用碳酸铵溶液调节反应液的PH值，调节后PH值大于7.5，更优大于8.0，最 优大于9.0。7. 如权利要求1所述的一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征在于:其中洗 涤、过滤、烘干、焙烧分别是将制备好后的氧化钽或氧化铌产品经过3-5遍去离子水漂洗，后 进入离心机或压滤机脱水。8. 如权利要求1所述的一种球形氧化钽或球形氧化铌的制备方法，其特征在于:所述的 烘干、焙烧过程是将前序工序加工的产品放入烘箱在90_100°C烘干6-8小时，再进入马弗炉 或推舟炉在空气氛围下600°C焙烧6小时后过可得到本产品。
【文档编号】C01G33/00GK105883919SQ201610273135
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】刘飞, 罗文 , 杨国启, 郭顺, 张学清, 郭涛
【申请人】宁夏东方钽业股份有限公司, 国家钽铌特种金属材料工程技术研究中心