專利名稱：超細氧化鈮的制備方法
技術領域：
本發明屬于無機材料領域，具體涉及一種超細電子用氧化鈮的制備方法。
背景技術：
氧化鈮是生產陶瓷電容器的基本材料，長期以來，其物性指標都是按市場通行標準平均粒徑g Iym來控制。公開號CN102442700A的中國發明專利申請，公開了一種過氧化沉淀制取球狀氧化鈮的方法，該方法將雙氧水和液氨加入氟氧鈮酸溶液H2NbOF5中，獲得過氧化鈮酸銨(NH4) 3Nb08結晶，經焙燒，獲得粒徑O. 3 I μ m氧化鈮。公開號CN102285687A的中國發明專利申請，公開了一種超細氧化鈮的制備方法·及其裝置。該方法是將液氨氣化后通入氟氧鈮酸溶液H2NbOF5中，制備粒徑在O. Γ1. Oym的氧化鈮，其D50>0. 5μπι。隨著高科技材料的發展，要求陶瓷電容器容量更大，體積更小，介電常數更高，穩定性更好。對此就要求陶瓷電容器中添加的氧化鈮顆粒更細、粒度分布更均勻。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種超細氧化鈮的制備方法，利用本發明方法，可以制備D5tl在O. 30 0.45 μ m的氧化鈮，與市場現有產品比較，本發明方法制備的氧化鈮，具有顆粒更細、粒度分布更均勻的特性，能很好地滿足制造容量大，體積小，介電常數高，穩定性強的高質量電容器的要求。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為
一種D5tl為O. 30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮的制備方法,包括氟氧鈮酸溶液用氨中和沉淀，得到氫氧化鈮料將，經過濾、洗滌、烘干、焙燒、磨篩；具體包括如下步驟
1)調配將氟氧鈮酸溶液放入容器中，根據鈮液的不同濃度和酸度，確定加入容器的調配前鈮液的體積VI、所需要加入的純水的體積V2
以Nb2O5計算，調配前鈮液濃度NI > 70g/L時，
V1=A/N1，其中，A為容器中以Nb2O5計算氧化物總量，A=34 36kg，
V2=700-V1 ；
以Nb2O5計算，調配前鈮液濃度NI ( 70g/L時，
Vl= (B2XV3)/B1，其中，BI為調配前鈮液的酸度，單位克分子量N，
B2為調配后溶液的總酸度，Bl=3. 3 3. 5N，
V3為調配后溶液的總體積，V3 ( 90%V4,
其中，V4為所述容器的體積，單位升L，
V2=V3-V1 ；
2)中和中和前充分攪拌5 10分鐘后，緩慢加入液氨，中和至PH=9 10；
3)過濾和洗滌將中和好的料漿過濾，濾餅用加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟濃度彡O. 15g/L后停止；
4)烘干濾餅在15(T250°C進行烘干，至用手能輕捻成粉；
5)煅燒烘干的濾餅在79(T850°C下煅燒f2小時，得到氧化鈮；
6)磨篩冷卻后過60目篩，即得所述D50為O.30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮。優選的，所述步驟I中，以Nb2O5計算調配前鈮液濃度8(Tl00g/L時，容器中氧化物總量控制在34 36Kg，加純水至總體積為700L。優選的，所述步驟I中，V3=80%V4"90%V4。優選的，所述步驟I中，以Nb2O5計算調配前鈮液濃度45 65g/L時，容器中控制酸度在3. 3 3. 5N，加純水至總體積為750 850L。
本發明還提供一種優選的實施方式，具體包括如下步驟
1)調配將389L濃度為80g/L的氟氧鈮酸溶液放入容器中，容器中控制氧化物總量為35Kg，加純水至總體積為700L ；
2)中和充分攪拌5分鐘后，緩慢打開氨閥加入液氨，中和至PH=擴10；
3)過濾和洗滌將中和好的料漿壓入壓濾機，壓榨過濾吹干，壓入加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟濃度< O. 15g/L后停止，壓榨吹干出料；
4)烘干濾餅盛于烘干料盤，從上至下裝入烘箱，烘箱溫度控制在15(T250°C進行烘干，至用手輕捻成粉，得到烘干的氫氧化鈮；
5)煅燒烘干的氫氧化鈮送至回轉爐煅燒f2小時，煅燒溫度控制在79(T850°C，得到氧化鈮；
6)篩磨氧化鈮冷卻后過60目篩；即得所述D5tl為O.30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮。本發明還提供另一種優選的實施方式，具體包括如下步驟
1)調配將652L濃度為62g/L，酸度為4.3N的氟氧鈮酸溶液加入容器中，加入純水至850L，使容器中酸度為3. 3N；
2)中和充分攪拌5分鐘后，緩慢打開氨閥加入液氨，中和至PH=擴10；
3)過濾和洗滌將中和好的料漿壓入壓濾機，壓榨過濾吹干，壓入加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟濃度< O. 15g/L后停止，壓榨吹干出料；
4)烘干濾餅盛于烘干料盤，從上至下裝入烘箱，烘箱溫度控制在15(T250°C進行烘干，至用手輕捻成粉，得到烘干的氫氧化鈮；
5)煅燒烘干的氫氧化鈮送至回轉爐煅燒f2小時，煅燒溫度控制在79(T850°C，得到氧化鈮；
6)篩磨氧化鈮冷卻后過60目篩，即得所述D5tl為O.30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮。本發明所述的純水，是指自來水經陰、陽離子樹脂交換后的去離子水。本發明說明書所述的“氟氧鈮酸溶液”或“鈮液”，沒有特別說明，都是指沒有加水調配前的氟氧鈮酸溶液。為了能夠控制超細氧化鈮的D50在O. 30 μ πΓθ· 45 μ m，本發明在現有技術基礎上，對關鍵工藝參數，即氟氧鈮酸溶液的濃度、酸度進行了優化選擇。從理論上講，鈮液濃度大，沉淀時將生成細小的顆粒，也就是說得到的氧化鈮的粒度應該小。但實踐證明，因為新生成的晶體活性大，高濃度增加了晶體相互接觸聚合的可能性，極易發生晶體團聚。而低濃度鈮液沉淀生成的晶體，聚合可能性將大大減小，晶體團聚也相應減少，最后產出的氧化鈮的Dki才會更小。另一方面，鈮液的中和沉淀反應首先是游離的H+與NH3.H20的酸堿中和反應，伴隨生成少量的Nb (OH) 5晶核，此反應較劇烈，屬放熱反應，其次才是大量的H2NbOF5與ΝΗ3.Η20的反應；生成Nb(OH)5晶體的過程包括晶核的形成與長大兩個過程，晶核長大是個吸熱過程。鈮液酸度越低，中和反應越不激烈，放出的熱量越少，越不利于晶核的長大，最后生成小粒徑的晶體。因此，經過發明人研究，通過加入適量的純水調配，可以將氟氧鈮酸溶液的濃度、酸度調整到適當的范圍，從而制備得到D50在30 μ πΓ50 μ m的超細氧化鈮。具體控制方法是
1)以Nb2O5計算，氟氧鈮酸溶液濃度NI> 70g/L時，控制容器中氧化物總量A在35± lKg，加純水至總體積為700L再中和；氟氧鈮酸溶液的體積Vl和純水的體積V2的計算式為
V1=A/N1，其中，A為容器中以Nb2O5計算氧化物總量，A=34 36kg，
V2=700-V1 ；
調配前鈮液濃度NI ( 70g/L時，
2)以Nb2O5計算，氟氧鈮酸溶液濃度NI彡70g/L時，控制容器中加水后酸度B2=3. 3^3. 5N ;為了避免調配后溶液過滿，中和時產生“冒槽”現象，控制總體積V3 ( 90%V4,其中，V4為所述容器的體積氟氧鈮酸溶液的體積Vl和純水的體積V2的計算式為
Vl= (B2XV3)/B1，其中，BI為調配前鈮液的酸度，單位克分子量N，B2為調配后溶液的總酸度，Bl=3. 3 3. 5N，
V2=V3-V10本發明的優點和效果
本發明很好的解決了氧化鈮粒度中值D5tl的問題。D5tl在O. 30 μ πΓΟ. 45 μ m時，產品具有顆粒細，粒度分布均勻的特性，能很好地滿足制造容量大，體積小，介電常數高，穩定性強的高質量電容器的要求，滿足市場的需求。
I、圖I是實施例I制備得到的超細氧化鈮的粒度分布圖。2、圖2是實施例2制備得到的超細氧化鈮的粒度分布圖。3、圖3是實施例3制備得到的超細氧化鈮的粒度分布圖。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明做具體說明；但本發明并不限于以下實施例。
實施例I :超細氧化鈮的制備
I、調配經分析已知氟氧鈮酸溶液濃度NI為80g/L，酸度為4. 6N。根據工藝要求，控制容器中氧化物總量A為35Kg，則通過計算，需加入鈮液體積Vl為
Vl=3500 g + 90g/L=389LV2=700-389=211L
容器中放入389L的所述氟氧鈮酸溶液，加純水至總體積為700L準備中和。2、中和中和前充分攪拌5分鐘后，緩慢打開氨閥加入液氨，中和至PH=擴10。3、過濾和洗滌將中和好的料漿壓入壓濾機，壓榨吹干，壓入加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟濃度< O. 15g/L后停止，壓榨吹干出料；
4、烘干濾餅盛于烘干料盤，從上至下裝入烘箱，烘箱溫度控制在150°C，將其烘干至用手輕捻成粉；
5、煅燒烘干的氫氧化鈮送至回轉爐進行煅燒I.5小時，煅燒溫度控制在800°C ；
6、磨篩氧化鈮冷卻后過60目篩，即得所述超細氧化鈮。取樣分析，粒度測定結果見表I和圖I。
實施例2 :超細氧化鈮的制備
I、調配經分析已知鈮液濃度NI為62g/L，酸度BI為4. 3N。根據工藝要求，控制容器中調配后酸度B2為3. 3N,總體積V3為850L，則 Vl=3. 3NX850L + 4. 3N=652LV2=850L-652L=198L
容器中放入652L所述氟氧鈮酸鈮液，加純水至總體積為850L，準備中和。2、中和中和前充分攪拌10分鐘后，緩慢打開氨閥加入液氨，中和至PH=擴10。3、過濾和洗滌將中和好的料漿壓入壓濾機，壓榨吹干，壓入加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟濃度< O. 15g/L后停止，壓榨吹干出料；
4、烘干濾餅盛于烘干料盤，從上至下裝入烘箱，烘箱溫度控制在20(TC，將其烘干至用手輕捻成粉；
5、煅燒烘干的氫氧化鈮送至回轉爐進行煅燒2小時，煅燒溫度控制在850°C；
6、磨篩氧化鈮冷卻后過60目篩，即得所述超細氧化鈮。取樣分析，粒度測定結果見表I和圖2。實施例3 :超細氧化鈮的制備
I、調配經分析已知鈮液濃度NI為58g/L，酸度BI為4. 5N。根據工藝要求，控制容器中調配后酸度B2為3. 3N,總體積V3為850L，則Vl=3. 3NX850L + 4. 5N=623LV2=850L-623L=227L
容器中放入623L所述氟氧鈮酸鈮液，加純水至總體積為850L，準備中和。2、中和中和前充分攪拌10分鐘后，緩慢打開氨閥加入液氨，中和至PH=擴10。3、過濾和洗滌將中和好的料漿壓入壓濾機，壓榨吹干，壓入加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟濃度< O. 15g/L后停止，壓榨吹干出料；
4、烘干濾餅盛于烘干料盤，從上至下裝入烘箱，烘箱溫度控制在250°C，將其烘干至用手輕捻成粉；
5、煅燒烘干的氫氧化鈮送至回轉爐進行煅燒I小時，煅燒溫度控制在820°C；
6、磨篩氧化鈮冷卻后過60目篩，即得所述超細氧化鈮。取樣分析，粒度測定結果見表I和圖3。表I粒度測定結果
權利要求
1.一種D5tl為O. 30μηΓ0. 45 μ m的超細氧化鈮的制備方法,包括氟氧鈮酸溶液用氨中和沉淀，得到氫氧化鈮料漿，經過濾、洗滌、烘干、焙燒、磨篩；其特征在于具體包括如下步驟 1)調配將氟氧鈮酸溶液放入容器中，根據鈮液的不同濃度和酸度，確定加入容器的鈮液的體積VI、所需要加入的純水的體積V2 以Nb2O5計算，鈮液濃度NI > 70g/L時， V1=A/N1，其中，A為容器中以Nb2O5計算氧化物總量，A=34^36kgV2=700-V1 ； 以Nb2O5計算，鈮液濃度NI ( 70g/L時， Vl= (B1XV3)/B2，其中，BI為調配前鈮液的酸度，單位克分子量N， B2為調配后溶液的總酸度，B2=3. 3 3. 5N， V3為調配后溶液的總體積，V3 ( 90%V4, 其中，V4為所述容器的體積，單位升L，V2=V3-V1 ； 2)中和中和前充分攪拌5 10分鐘后，緩慢加入液氨，中和至PH=9 10； 3)過濾和洗滌將中和好的料漿過濾，濾餅用加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟含量彡O. 15g/L后停止； 4)烘干濾餅在15(T250°C進行烘干，至用手能輕捻成粉； 5)煅燒烘干的濾餅在79(T850°C下煅燒f2小時，得到氧化鈮； 6)篩磨冷卻后過60目篩，即得所述D50為O.30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述步驟I中，以Nb2O5計算調配前鈮液濃度8(Tl00g/L時，容器中氧化物總量控制在34 36Kg，加純水至總體積為700L。
3.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述步驟I中，V3=80%Vr90%V4。
4.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述步驟I中，以Nb2O5計算調配前鈮液濃度45 65g/L時，容器中控制酸度在3. 3 3. 5N，加純水至總體積為75(T850L。
5.一種D5tl為O. 30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟 1)調配將389L濃度為80g/L的氟氧鈮酸溶液放入容器中，容器中控制氧化物總量為35Kg，加純水至總體積為700L ； 2)中和充分攪拌5分鐘后，緩慢打開氨閥加入液氨，中和至PH=擴10； 3)過濾和洗滌將中和好的料漿壓入壓濾機，壓榨過濾吹干，壓入加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟含量< O. 15g/L后停止，壓榨吹干出料； 4)烘干濾餅盛于烘干料盤，從上至下裝入烘箱，烘箱溫度控制在15(T250°C進行烘干，至用手輕捻成粉，得到烘干的氫氧化鈮； 5)煅燒烘干的氫氧化鈮送至回轉爐煅燒f2小時，煅燒溫度控制在79(T850°C，得到氧化鈮； 6)篩磨氧化鈮冷卻后過60目篩；即得所述D5tl為O.30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮。
6.一種D5tl為O. 30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟1)調配將652L濃度為62g/L，酸度為4.3N的氟氧鈮酸溶液加入容器中，加入純水至850L，容器中酸度為3. 3N； 2)中和充分攪拌5分鐘后，緩慢打開氨閥加入液氨，中和至PH=擴10； 3)過濾和洗滌將中和好的料漿壓入壓濾機，壓榨過濾吹干，壓入加熱的含氨純水進行洗滌，至流出液中氟濃度< O. 15g/L后停止，壓榨吹干出料； 4)烘干濾餅盛于烘干料盤，從上至下裝入烘箱，烘箱溫度控制在15(T250°C進行烘干，至用手輕捻成粉，得到烘干的氫氧化鈮； 5) 煅燒烘干的氫氧化鈮送至回轉爐煅燒f2小時，煅燒溫度控制在79(T850°C，得到氧化鈮；6)篩磨氧化鈮冷卻后過60目篩，即得所述D5tl為O.30 μ πΓΟ. 45 μ m的超細氧化鈮。
全文摘要
本發明公開了一種D50為0.30μm~0.45μm的超細氧化鈮的制備方法，具體包括如下步驟1)調配將氟氧鈮酸溶液放入容器中，根據鈮液的不同濃度和酸度，確定加入容器的鈮液的體積V1、所需要加入的純水的體積V22)液氨中和至PH=9~10；3)過濾和洗滌，至流出液中氟含量≤0.15g/L后停止；4)烘干濾餅在150~250℃進行烘干，至用手能輕捻成粉；5)煅燒烘干的濾餅在790~850℃下煅燒1~2小時，得到氧化鈮；6)篩磨冷卻后過60目篩，即得所述D50為0.30μm~0.45μm的超細氧化鈮。本發明方法制備的超細氧化鈮，不僅粒度小，而且分布均勻，能很好地滿足制造容量大，體積小，介電常數高，穩定性強的高質量電容器的要求，填補市場空白。
文檔編號C01G33/00GK102897836SQ20121040449
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者匡國珍, 胡志萍, 張國祥, 戴和平, 江燕, 李鋒波 申請人:九江有色金屬冶煉有限公司