DE1020009B - Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem Calciumtitanat - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem Calciumtitanat Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem Calciumtitanat, das insbesondere zur Herstellung von Einzelkristallen und dielektrischen Materialien geeignet ist. Bei der Herstellung von Einzelkristallen oder dielektrischen Materialien ist es erforderlich, ein Ausgangsmaterial zu verwenden, das bestimmten Bedingungen bezüglich der Reinheit und der Partikelgröße genügt. Es ist schwierig, bei der Herstellung der Ausgangsmaterialien diese Bedingungen zu erfüllen.
• Es ist bekannt, Calciumtitanat durch Calcinieren einer Mischung aus Titandioxyd und Calciumcarbonat bei höheren Temperaturen herzustellen. Dieses Calciumtitanat besitzt jedoch nicht die erforderliche Reinheit, um es als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Einzelkristallen oder dielektrischen Materialien zu verwenden, sogar dann nicht, wenn handelsüblich chemisch reine Substanzen bei seiner Herstellung verwendet werden. Die handelsüblich als chemisch rein bezeichneten Stoffe enthalten nämlich Verunreinigungen, die nicht mit den üblichen Methoden entfernt werden können. Auch besitzt das bei der Calcinierung von Titandioxyd und Calciumcarbonat erzielte Calciumtitanat nicht die für die Herstellung von Einzelkristallen und dielektrischen Materialien erforderliche Partikelgröße. Man hat auch schon vorgeschlagen, ein Metallsulfat, beispielsweise Nickelsulfat, mit Titandioxyd zu mischen, zu einem Pulver zu vermahlen und dieses Pulver mit Schwefelsäure zu behandeln, zu trocknen und längere Zeit auf höhere Temperaturen zu erhitzen. Auch nach dieser Methode gelingt es nicht, praktisch reines Metalltitanat herzustellen. Es enthält stets geringe Mengen Metalloxyde, die nicht entfernt werden können.
• Demgegenüber läßt sich jedoch erfindungsgemäß praktisch reines Calciumtitanat herstellen, das für die Bildung von Einzelkristallen und dielektrischen Materialien verwendbar ist. Das Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß eine Calciumsulfatlösung und eine durch Auflösen von feinverteiltem Titandioxyd in Ammoniumsulfat enthaltender konzentrierter Schwefelsäure erhaltene Titansulfatlösung miteinander gemischt werden, die Mischung zwecks Fällung des Doppelsalzes CaS04 Ti (S 04)2 bis zur Bildung von S 03 Dämpfen konzentriert, das Doppelsalz abfiltriert, getrocknet und auf höhere Temperaturen, vorzugsweise auf 1100 bis 1500°C, bis zur Zerstörung der Sulfatkomponente erhitzt wird.
• Bei Ausführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Calciumtitanat von befriedigender Reinheit erhalten, wenn von handelsüblichen, als chemisch rein bezeichneten Substanzen ausgegangen wird. Die in den Ausgangssubstanzen vorhandenen Verunreinigungen, beispielsweise Verbindungen der Erdalkalimetalle, können nämlich leicht anläßlich der Fällung und während des Waschens des Doppelsalzes entfernt werden, so daß es möglich ist, praktisch reines Calciumtitanat aus handelsüblichen Ausgangsstoffen zu erhalten, wie es in dieser Reinheit durch Anwendung der bisher bekannten Methoden nicht erzielt werden konnte. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Calciumtitanat stellt ein frei fließendes, feinverteiltes, praktisch reines und gleichförmiges Produkt dar, das eine Partikelgröße zwischen 0,1 und 1,0 V, besitzt, wobei die Mehrzahl der Partikel in aggregierter Form vorliegen, die so groß sind, daß sie durch ein Sieb mit 40 Maschen/cm hindurchgehen, von einem Sieb mit 130 Maschen/cm jedoch zurückgehalten werden. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren gewonnene Calciumtitanat besitzt ein Raumgewicht von 640 bis 960 gll. Die Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten Calciumtitanats liegen innerhalb der Grenzen, die bei der Herstellung von Einzelkristallen und dielektrischen Materialien von den Ausgangsstoffen zu fordern sind, so daß es sich zu ihrer Herstellung sehr gut eignet.
• Beispiel a) Herstellung der Titansulfatlösung Zur Herstellung weiden 6,5 Teile feinverteiltes, praktisch reines Titandioxyd in 45 Teilen heißer konzentrierter Schwefelsäure (96 °/o), die 12 Teile Ammoniumsulfat enthält, klar gelöst.
• b) Herstellung der Calciumsulfatlösung Zu einer siedenden, durch Lösen von 43,2 Teilen Calciumchlorid (CaC12 . 2 H20) in 100 Teilen Wasser erhaltenen Lösung wird eine durch Verdünnen von 35 Teilen konzentrierter Schwefelsäure mit 700 Teilen Wasser hergestellte, zuvor auf 90°C erhitzte, verdünnte Schwefelsäure gegeben. Das ausgefällte Calciumsulfat wird abgefiltert und dann bei 110°C getrocknet, worauf von ihm 14 Teile in 50 Teilen heißer konzentrierter Schwefelsäure gelöst werden.
• c) -Herstellung des Calciumtitansulfats -(CäS 04 # Ti (S 04)2) Die gemäß a) und b) hergestellten Lösungen werden unter Rühren in. heißem Zustand miteinander gemischt und so lange erhitzt, bis sich dichte. S 0ä-Dämpfe zeigen und die Lösung trübe wird. Bei weiterem Erhitzen fällt ein -dichter, kristallinischer Niederschlag von Calciümtitansulfat aus. Das Erhitzen wird 12 Stunden fortgesetzt, worauf der Niederschlag abfiltriert und der Filterkuchen mit kaltem Wasser, bis die Waschlauge frei von Sulfaten ist, gewaschen wird. Anschließend wird der Filterkuchen .während 4 Stunden an der Luft getrocknet: Der lufttrockene Kuchen wird sodann bei 1400°C 2 Stunden lang calciniert, um die Sulfatkomponente zu zerstören und Calciumtitanat zu bilden. Es werden 10,5 Teile Endprodukt erhalten, was einer 95°/oigen Ausbeute in bezug auf Titan entspricht. Das Endprodukt enthält 58,7 Ti 0, und 41,1 % Ca 0. Sein Gehalt an Alkali- und Ürdalkahoxyden ist jeweils kleiner als 0,10/" während der Gehalt an Si 02 0,08 °/o beträgt. Die Röntgenuntersuchung des Endproduktes zeigt ausschließlich das Beugungsbild von Calciumtitanat. Das calcinierte Calciumtitanat wird gesiebt. Folgende Korngrößenverteilung liegt vor:

  Siebgröße Rückstand auf dem Sieb

  40 Maschen/cm 011/0

  60 Maschen/cm 150/'

  80 Maschen/cm 50010

  100 Maschen/cm 76°/0

  130 Maschen/cm 960/0

  Fast alle Einzelpartikel lagen in der Größenordnung von 0,1 bis 1,0 #t. Das Raumgewicht des Materials betrug 832 g/l.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem Calciumtitanat, dadurch gekennzeichnet, daß eine Calciumsulfatlösung und eine Titansulfatlösung, die in an sich bekannter Weise durch Auflösen von feinverteiltem Titandioxyd in Ammoniumsulfat enthaltender konzentrierter Schwefelsäure erhalten wurde, gemischt werden, die Mischung zwecks Fällung des Doppelsalzes Ca S 01 - Ti (S 04)2 bis zur Bildung von S03 Dämpfen konzentriert, das Doppelsalz abfiltriert, getrocknet und auf höhere Temperaturen, vorzugsweise auf 1100 bis 1500°C, bis zur Zerstörung der Sulfatkomponente erhitzt wird. In Betracht gezogene Diuckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 114 620; Zeitschrift für anorganische Chemie, 54 (1907), S. 254; Journ. Ameri. Chem. Soc., 72 (1950), S. 1398, 1399.