JP4235409B2 - Method for producing fine barium carbonate and method for producing barium titanate - Google Patents

Method for producing fine barium carbonate and method for producing barium titanate Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒炭酸バリウムの製造方法及びチタン酸バリウムの製造方法に関するものであり、詳しくは、二酸化チタンとの反応性に優れ、従来に比べて低温領域の焼成でチタン酸バリウムを製造することができる微細炭酸バリウムの製造方法及びこれを原料として用いたチタン酸バリウムの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
炭酸バリウムはチタン酸バリウム等のバリウム塩原料としての他、陶磁器や光学ガラスの原料として知られている。また、炭酸バリウムと二酸化チタンとの反応生成物であるチタン酸バリウムは、高誘電率を有するためセラミックコンデンサー用材料として重要である。また、炭酸バリウムのうち微細粒のものは反応性に富むためにチタン酸バリウムの製造原料として特に好ましく用いられている。このため、微粒炭酸バリウムを低コストで得られる製造方法が望まれている。
【0003】
微粒でない炭酸バリウムの一般的な工業的製法としては、以下(1)〜(7)式に示す反応式により可溶性バリウム塩と可溶性炭酸塩又は二酸化炭素を反応させる方法が知られている。
【0004】
BaS+NaCO→BaCO+NaS (1)
BaS+(NHCO→BaCO+(NHS (2)
BaS+CO+HO→BaCO+HS (3)
BaCl+NaCO→BaCO+2NaCl (4)
BaCl+(NHCO→BaCO+2NHCl (5)
BaCl+NHHCO+NH→BaCO+(NHS(6)
Ba(OH)+CO→BaCO+HO (7)
【0005】
一方、微細粒炭酸バリウムの工業的な製造方法としては、例えば、前記(7)式の反応を利用するものとして、特表平11−514961号公報に、水酸化バリウム溶液と二酸化炭素の混合物を、ローターが高い回転数2000〜8000rpmで回転する攪拌反応機(ホモジナイザー)に導入し、結晶成長防止剤を添加し、沈殿する炭酸バリウムに剪断力と摩擦力を加えて滞留時間5秒以内で微粒炭酸バリウムを生成する方法が開示されている。
【0006】
また、前記(3)式によるものとしては、特開昭49−90300号公報に、濃度が30重量%以下のBaS反応液の温度を50℃以下とし、無酸素状態において二酸化炭素を吹き込んで炭酸バリウムを生成した後、粒子中に取り込んだ不純物の硫黄を低減させるべく、この生成炭酸バリウムをさらにアルカリ水溶液中で加温する微細で反応性の高い高純度炭酸バリウムの製造法が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特表平11−514961号公報記載の製造方法で得られる炭酸バリウムは、炭酸バリウム中に結晶成長防止剤、酸化性硫黄、ナトリウム、塩素等の不純物が残留し、強熱減量(700℃で焙焼した際の不純物分、化学吸着水等の減少に起因する重量減少量)が増加し、製品が高価になるという問題がある。
【0008】
また、前記特開昭49−90300号公報記載の方法では、アルカリ溶液中で長時間加温し、粒子成長させながら不純物量を低減しているため、BET比表面積が5m2/g以上の高比表面積の微細炭酸バリウムが得られないという問題がある
【0009】
従って、本発明の目的は、微細で、不純物含有量が低く、強熱減量が少ない微粒炭酸バリウムを低コストで製造することができ、また、チタン酸バリウムを低コストで得られる微粒炭酸バリウムの製造方法及びチタン酸バリウムの製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は、炭酸バリウムの生成時又は生成後において、炭酸バリウムの反応原料又は生成した炭酸バリウムと粒状媒体とを、粒状媒体が高速で流動する状態で接触させると、炭酸バリウムの反応原料等と粒状媒体との間に発生する剪断力や摩擦力により、得られる炭酸バリウムが微細で、不純物含有量が低く、強熱減量が少なくなること、及び、この微粒炭酸バリウムと二酸化チタンとを反応させると従来より焼成温度が低くてもチタン酸バリウムを製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明は、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)と、粒状媒体(c)とを、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/sで流動する状態で15秒以上接触させることを特徴とする微粒炭酸バリウムの製造方法を提供するものである。
【0012】
また、本発明は、炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)との混合物を、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/sで流動する状態で15秒以上流動処理することを特徴とする微粒炭酸バリウムの製造方法を提供するものである。
【0013】
また、本発明は、前記製造方法で得られた微粒炭酸バリウムと、二酸化チタンとを混合して焼成することを特徴とするチタン酸バリウムの製造方法を提供するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第1の微粒炭酸バリウムの製造方法は、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)と、粒状媒体(c)とを、粒状媒体(c)が高速で流動する状態で接触させるものである。なお、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)とは、二酸化炭素と可溶性炭酸塩含有溶液とのうちいずれか一方のみの態様、及び二酸化炭素と可溶性炭酸塩含有溶液との両方を含む態様の3態様を示す意味である。すなわち、本発明において、二酸化炭素と可溶性炭酸塩含有溶液とは併用することができる。
【0015】
本発明で用いられる可溶性バリウム塩含有溶液(a)は、可溶性バリウム塩の水溶液である。本発明で用いられる可溶性バリウム塩としては、例えば、硫化バリウム、塩化バリウム、水酸化バリウム、硝酸バリウム等が挙げられ、本発明ではこれらのうち1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、可溶性バリウム塩含有溶液(a)の水溶液濃度は、可溶性バリウム塩の溶解度以内であればよく、特に制限されるものではない。
【0016】
本発明において二酸化炭素は、可溶性バリウム塩含有溶液(a)又は粒状媒体(c)との接触の際にガス状にして用いる。また、本発明で用いられる可溶性炭酸塩含有溶液は、可溶性炭酸塩の水溶液である。本発明で用いられる可溶性炭酸塩としては、例えば、炭酸水素アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等が挙げられ、本発明ではこれらのうち1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、可溶性炭酸塩含有溶液の水溶液濃度は、可溶性炭酸塩の溶解度以内であればよく、特に制限されるものではない。
【0017】
本発明において粒状媒体(c)としては、耐酸性や耐アルカリ性等の耐薬品性、耐水性、非反応性、延性、非破壊性を有する高速流動可能な粒状物が用いられる。ここで、非反応性とは、可溶性バリウム塩含有溶液(a)、二酸化炭素、可溶性炭酸塩含有溶液及び炭酸バリウムスラリー(d)との間で反応性を有しないことをいう。このような粒状媒体(c)としては、例えば、セラミックスビーズ、樹脂ビーズ等が挙げられる。また、セラミックスビーズとしては、例えば、ジルコニアビーズ、アルミナビーズ、シリカビーズ、ゼオライトビーズ、炭化珪素、窒化珪素等が挙げられる。
【0018】
粒状媒体(c)の形状は、例えば、球状、紡錘状、円柱状、不定形状等が挙げられる。このうち、球状であると、生成した炭酸バリウムに対し高速流動の際に略一定の剪断力や摩擦力を付与でき、炭酸バリウムの粒径や品質のばらつきが少ないため好ましい。
【0019】
粒状媒体(c)の粒径は、通常、0.05〜10mm、好ましくは0.1〜3mmである。粒状媒体(c)の径が0.05mm未満であると、粒状媒体(c)と同一系内にある炭酸バリウムスラリー(d)とのフィルター等による機械的分離が困難になり易いため好ましくなく、一方、粒状媒体(c)の径が10mmを越えるとBET比表面積が5m2/g以上の微細な炭酸バリウムを得られ難くなり易いと共に、高速で流動させる処理が長時間必要になりエネルギー効率が低下し易いため好ましくない。本発明において、粒状媒体(c)は上記のうち1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0020】
第1の微粒炭酸バリウムの製造方法は、上記の可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)と、粒状媒体(c)とを、粒状媒体(c)が高速で流動する状態で接触させるものである。第1の微粒炭酸バリウムの製造方法において、接触とは、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)との存在下で、これらと粒状媒体(c)とが接触する状態、すなわち、(a)、(b)及び(c)の3者が接触する状態を意味する。
【0021】
接触させる際の可溶性バリウム塩含有溶液(a)等の混合順序は、特に限定されるものでなく、例えば、(a)と(c)を混合し該混合物を粒状媒体(c)が高速で流動する状態にしておいて該混合物に(b)を添加する順序、可溶性炭酸塩含有溶液(b)と(c)を混合し該混合物を粒状媒体(c)が高速で流動する状態にしておいて該混合物に (a)を添加する順序、(a)、(b)及び(c)を粒状媒体(c)が高速で流動する状態になるように同時に混合する順序等が挙げられる。
【0022】
また、接触方法としては、可溶性バリウム塩含有溶液(a)等を反応装置内に連続的に供給し炭酸バリウムスラリー等を逐次排出するように連続的に接触させる処理方法であってもよいし、炭酸バリウム生成毎に反応容器内の炭酸バリウムスラリー等を入れ替えるいわゆるバッチ処理で断続的に接触させる処理方法であってもよい。
【0023】
本発明において、粒状媒体(c) が高速で流動する状態とは、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/s、好ましくは1〜20m/sであることを意味する。なお、最大周速度が0.1m/s未満であると、炭酸バリウム結晶への剪断力が不足し微粒の炭酸バリウムが得られ難く、一方、最大周速度が25m/sを越えると、粒状媒体(c)自体の摩耗により炭酸バリウムスラリー(d)を汚染し易いと共に、剪断力と摩擦熱のエネルギー効率が低下し易いため好ましくない。
【0024】
本発明において、粒状媒体(c)の反応装置内の充填率は、通常40〜95%、好ましくは60〜95%、さらに好ましくは70〜90%である。ここで、充填率とは、内部に水や粒状媒体(c)等を装入しない空の状態における反応装置内の空間のうち、攪拌機等の高速流動手段を除いた実質的な空間の容積に対して粒状媒体(c)の見かけ体積の占める比率を意味する。ここで見かけ体積とは、粒状媒体(c)同士の間に生じる空間をも含んだ粒状媒体(c)全体の外形が占める体積をいう。見かけ体積は、例えば、円筒状容器内に粒状媒体(c)を自然落下して充填し、上面を平らに均したときの粒状媒体(c)の高さと円筒状容器の底面積との積として求められる。粒状媒体(c)の充填率が該範囲内にあると、析出する炭酸バリウムに対する粒状媒体(c)の剪断力と摩擦力とを適切に管理することができるため好ましい。これに対し、充填率が95%を越えると媒体のロック現象が生じ駆動装置の過負荷になるため、また40%未満であると粒状媒体(c)の衝突確率が著しく低下して炭酸バリウムが微細化され難くなるため、それぞれ好ましくない。
【0025】
また、接触時間は、通常15秒以上、好ましくは1〜10分である。接触時間が15秒未満であると、生成した炭酸バリウムの微細化や不純物の除去が充分に行われないため好ましくない。また、生成する炭酸バリウム中の不純物を充分に除去するには、接触時間は、上記範囲内でなるべく長くすることが好ましい。
【0026】
また、接触温度は、通常100℃以下、好ましくは0〜40℃、さらに好ましくは0〜30℃である。ここで、接触温度とは、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)との接触時に存在する混合物全体の平均温度を意味する。接触温度が該範囲内であるときは接触処理温度がなるべく低いほど得られる炭酸バリウムの粒子径が小さくなるため好ましい。ただし、0℃未満であると、反応効率が悪くなるため好ましくない。
【0027】
また、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)とが反応して、塩酸や硫化水素等の酸成分を副生するおそれがある場合は、必要により、可溶性バリウム塩含有溶液(a)又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)にアルカリ剤を添加してもよい。アルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、アンモニア等が挙げられる。アルカリ剤の添加量は、生成する炭酸バリウムに対して当量以上にすることが好ましい。ここで、当量とは、生成する炭酸バリウムとアルカリ剤との規定度が等しくなる量をいう。アルカリ剤を当量以上で添加すると、炭酸バリウムの生成の際に液のpHが7以上になるため、酸性領域で溶解し易い炭酸バリウムが溶解し難くなるため好ましい。アルカリ剤の添加方法の態様としては、例えば、可溶性バリウム塩含有溶液(a) にアルカリ剤を添加する態様、可溶性炭酸塩含有溶液(b) にアルカリ剤を添加する態様、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と粒状媒体(c)との混合物にアルカリ剤を添加する態様、可溶性炭酸塩含有溶液(b)と粒状媒体(c)との混合物にアルカリ剤を添加する態様等が挙げられる。
【0028】
第1の微粒炭酸バリウムの製造方法において、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)と、粒状媒体(c)と、さらに必要によりアルカリ剤とを、粒状媒体(c)が高速で流動する状態で接触させる具体的態様としては、例えば以下の方法が挙げられる。
【0029】
(1)粒状媒体(c)を投入した反応装置内に、可溶性バリウム塩含有溶液(a)を供給し反応装置内を高速攪拌して粒状媒体(c)を該溶液(a)と共に高速流動させておき、この装置内に二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)を導入して接触させる方法。
(2)粒状媒体(c)を投入した反応装置内に、可溶性バリウム塩含有溶液(a)を供給し反応装置内を高速攪拌して粒状媒体(c)を該溶液(a)と共に高速流動させておき、この装置内にアルカリ剤を添加した後、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)を導入して接触させる方法。
(3)粒状媒体(c)を投入した反応装置内に、アルカリ剤を添加した可溶性バリウム塩含有溶液(a)を供給し反応装置内を高速攪拌して粒状媒体(c)を該溶液(a)と共に高速流動させておき、この装置内に二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)を導入して接触させる方法。
(4)粒状媒体(c)を投入した反応装置内に、可溶性バリウム塩含有溶液(a)を供給し反応装置内を高速攪拌して粒状媒体(c)を該溶液(a)と共に高速流動させておき、この装置内に二酸化炭素又はアルカリ剤を添加した可溶性炭酸塩含有溶液(b)を導入して接触させる方法。
(5)粒状媒体(c)を投入した反応装置内に、可溶性炭酸塩含有溶液(b)を供給し反応装置内を高速攪拌して粒状媒体(c)を該溶液(b)と共に高速流動させておき、この装置内に可溶性バリウム塩含有溶液(a)を導入して接触させる方法。
(6)粒状媒体(c)を投入した反応装置内に、可溶性炭酸塩含有溶液(b)を供給し反応装置内を高速攪拌して粒状媒体(c)を該溶液(b)と共に高速流動させておき、この装置内にアルカリ剤を添加した後、可溶性バリウム塩含有溶液(a)を導入して接触させる方法。
(7)粒状媒体(c)を投入した反応装置内に、アルカリ剤を添加した可溶性炭酸塩含有溶液(b)を供給し反応装置内を高速攪拌して粒状媒体(c)を該溶液(b)と共に高速流動させておき、この装置内に可溶性バリウム塩含有溶液(a)を導入して接触させる方法。
(8)粒状媒体(c)を投入した反応装置内に、可溶性炭酸塩含有溶液(b)を供給し反応装置内を高速攪拌して粒状媒体(c)を該溶液(b)と共に高速流動させておき、この装置内にアルカリ剤を添加した可溶性バリウム塩含有溶液(a)を導入して接触させる方法。
【0030】
粒状媒体(c)が高速で流動する状態で、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)と、粒状媒体(c)とを接触させると、スラリー中で生成した炭酸バリウムが粒状媒体(c) により剪断力及び摩擦力を加えられて微細化するため、微粒炭酸バリウムを含むスラリーが得られる。該スラリーを、適宜、濾過、洗浄して微粒炭酸バリウム濾滓を分離し、該濾滓を乾燥すると、微粒炭酸バリウムが得られる。得られる微粒炭酸バリウムは、BET比表面積が5〜50m2/g、好ましくは5〜40m2/g、レーザー回折法により求められる平均粒径が0.01〜1.0μm、好ましくは0.05〜0.5μmであり、酸化性硫黄、ナトリウム、塩素等、可溶性塩類等の不純物含有量が0.02重量%以下、好ましくは0.01重量%以下、700℃における強熱減量が1.5重量%以下、好ましくは0.3重量%以下の極めて高純度で且つ高比表面積の微細な炭酸バリウムである。また、得られる微粒炭酸バリウムは、炭酸バリウムのβからαへの相転移温度980℃よりも低い温度で脱COが容易に行われる。
【0031】
本発明で用いられる反応装置としては、粒状媒体(c)を、粒状媒体(c)が高速で流動する状態で接触させることができる装置が挙げられ、例えば、反応容器と該反応容器内を攪拌する攪拌機とを有する混合攪拌装置(以下、「第1の反応装置」ともいう。)や、導入口及び排出口を備える反応容器と、該反応容器内を攪拌する攪拌機と、前記反応容器内に設けられ前記粒状媒体(c)を前記反応容器内に滞留させるフィルターとを有する混合攪拌装置(以下、「第2の反応装置」ともいう。)等が挙げられる。第1の反応装置は接触処理をバッチ処理で断続的に行う場合に好適であり、第2の反応装置は接触処理を連続的に処理する場合に好適である。第2の反応装置としては、例えば、湿式分散粉砕装置が挙げられ、具体的にはビーズミル装置が挙げられる。なお、ビーズミル装置を用いる場合は、該装置に用いられるビーズとして上記粒状媒体(c)を用いる。
【0032】
ビーズミル装置について、図1を参照して具体的に説明する。図1は、ビーズミル装置の一例を模式的に示した図である。反応装置1は、攪拌主軸にスクリュータイプのインペラーが同軸に多数はめ込まれた構造の攪拌羽根部1bと、攪拌羽根部1bを駆動する攪拌羽根駆動部1eと、攪拌羽根部1bをインペラーの外周との間に微小隙間を有するように収裝すると共に攪拌羽根部1bと逆方向にインペラーより低速で回転する回転筒1aと、回転筒1aの入口側に設けられる導入口1g、1fと、回転筒1aの出口側に設けられる排出口1hと、回転筒1a内の排出口1h近傍に配置されるメディア分離装置1dとを具備するものである。メディア分離装置1dはフィルターとして作用するものであり、メディア分離装置1dとしては、例えば、濾布、ギャップセパレーター、スクリーンセパレーター、遠心分離セパレーター等が用いられる。
【0033】
図1に示すビーズミル装置を用いて連続的に接触処理する方法の好ましい例とその作用を具体的に説明する。まず、導入口1gと接続される原料貯蔵槽2に、可溶性バリウム塩溶液とアルカリ剤を含むアルカリ調整バリウム溶液(以下「A液」ともいう。)を調製する。ここで、アルカリ剤の配合量は、生成する炭酸バリウム量の当量以上の量とする。一方、導入口1fと接続される炭酸ガスボンベ3中には、炭酸ガスを充填しておく。次に、導入口1gから回転筒1a内に粒状媒体(c)を装入した後、原料貯蔵槽2と導入口1gとの間に設けられるポンプPを用いて、A液を導入口1gから回転筒1a内に導入し、回転筒1a及び攪拌羽根部1bを駆動してA液と粒状媒体(c)との混合物を高速に流動させる。この際、混合物は、回転筒1a内の滞留時間が所定値を採ると共に、メディア分離装置1dで粒状媒体(c) とA液とに分離され、粒状媒体(c) は回転筒1a内に滞留し、A液は排出口1hから排出されるようにして、連続的に接触処理ができるようにしておく。ただし、排出口1hから排出されるA液は、接触後の微粒炭酸バリウムスラリーと混ざらないように図示しない生成物貯蔵槽4以外の槽に導入する。次に、排出口1hからの排出物が生成物貯蔵槽4に導入されるように排出口1hと生成物貯蔵槽4とを接続した後、この状態で炭酸ガスボンベ3中の炭酸ガスを導入口1fから回転筒1a内に導入し、可溶性バリウム塩と炭酸ガスとを粒状媒体(c)が高速で流動する状態で接触させ、回転筒1a内を通過する間に炭酸バリウムを析出させる。炭酸バリウムは析出した瞬間から高速で流動する粒状媒体(c)により剪断力及び摩擦力を加えられて微細化するため、回転筒1a内において微粒炭酸バリウムスラリーと粒状媒体(c)とを含む混合物が得られる。該混合物は、メディア分離装置1dで粒状媒体(c) と微粒炭酸バリウムスラリーとに分離され、粒状媒体(c) は回転筒1a内に滞留し、微粒炭酸バリウムスラリーは排出口1hから排出され生成物貯蔵槽4に導入する。生成物貯蔵槽4中の微粒炭酸バリウムスラリーを、適宜、濾過、洗浄、乾燥して、微粒炭酸バリウムを得る。
【0034】
次に、本発明に係る第2の微粒炭酸バリウムの製造方法について説明する。該方法は、炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)との混合物を、粒状媒体(c)が高速で流動する状態で流動処理するものである。
【0035】
第2の微粒炭酸バリウムの製造方法で用いられる炭酸バリウムスラリー(d)は、炭酸バリウムが水に分散しているものである。炭酸バリウムスラリーに用いられる炭酸バリウムとしては、特に限定されず、スラリーを調製しうるものであればどのようなものでもあってもよい。また、炭酸バリウムスラリー(d)は、上記炭酸バリウムを水に分散させたもの以外に、炭酸バリウム生成時のスラリーをそのまま用いてもよい。このような炭酸バリウムスラリーとしては、例えば、第1の微粒炭酸バリウムの製造方法において、可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)とを、粒状媒体(c)を混在させないで生成した炭酸バリウムスラリーを用いることができる。
【0036】
第2の微粒炭酸バリウムの製造方法で用いられる粒状媒体(c) は、上記第1の微粒炭酸バリウムの製造方法と同様のものが用いられる。また、第2の微粒炭酸バリウムの製造方法で用いられる炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)との混合物は、炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)とを混合したものである。
【0037】
第2の微粒炭酸バリウムの製造方法は、炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)との混合物を、粒状媒体(c)が高速で流動する状態で流動処理するものである。該流動処理の条件は、上記接触時間に代えて本発明では特定の流動処理時間行うこと以外は、第1の微粒炭酸バリウムの製造方法における接触条件と同様であるため説明を省略する。
【0038】
第2の微粒炭酸バリウムの製造方法における流動処理時間は、通常1分以上、好ましくは2〜10分である。流動処理時間が1分未満であると、炭酸バリウムの微細化や不純物の除去が充分に行われないため好ましくない。また、炭酸バリウム中の不純物を充分に除去するには、流動処理時間は、上記範囲内でなるべく長くすることが好ましい。
【0039】
第2の微粒炭酸バリウムの製造方法では、粒状媒体(c)が高速で流動する状態で、炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)との混合物を流動処理すると、スラリー中の炭酸バリウムが粒状媒体(c) により剪断力及び摩擦力を加えられて微細化するため、微粒炭酸バリウムを含むスラリーが得られる。該スラリーから、適宜、濾過等により微粒炭酸バリウムを分離し、乾燥すると、微粒炭酸バリウムが得られる。得られる微粒炭酸バリウムは、第1の微粒炭酸バリウムの製造方法で得られるものと同様のものである。
【0040】
第2の微粒炭酸バリウムの製造方法で用いられる反応装置としては、第1の微粒炭酸バリウムの製造方法で用いられるものと同様のものが挙げられる。図1に示すビーズミル装置を用いて連続的に接触処理する方法の好ましい例とその作用を具体的に説明する。まず、粒状媒体(c) を導入口1gから回転筒1a内に導入しておく。次に、炭酸バリウムスラリーを導入口1gから回転筒1a内に導入し、回転筒1a及び攪拌羽根部1bを駆動して炭酸バリウムスラリーと粒状媒体(c)との混合物を攪拌し、これらを粒状媒体(c)が高速で流動する状態で回転筒1a内を通過する間に流動処理する。この際、流動処理後の微粒炭酸バリウムスラリーは、回転筒1a内の滞留時間が所定値を採ると共に、排出口1hから排出されるようにして、連続的に流動処理を行う。スラリー中の炭酸バリウムは、高速で流動する粒状媒体(c)により剪断力及び摩擦力を加えられて微細化し、回転筒1a内において微粒炭酸バリウムスラリーと粒状媒体(c)とを含む混合物が得られる。該混合物は、メディア分離装置1dで粒状媒体(c) と微粒炭酸バリウムスラリーとに分離され、粒状媒体(c) は回転筒1a内に滞留し、微粒炭酸バリウムスラリーは排出口1hから排出され生成物貯蔵槽4に導入される。生成物貯蔵槽4中の微粒炭酸バリウムスラリーを、適宜、濾過、洗浄、乾燥して、微粒炭酸バリウムを得る。
【0041】
なお、初めに回転筒1a内に導入する炭酸バリウムスラリーは、予め図1に示すビーズミル装置を粒状媒体(c) を導入せずに用いて調製することができる。例えば、まず、導入口1gと接続される原料貯蔵槽2で、A液を調製する。一方、導入口1fと接続される炭酸ガスボンベ3中には、炭酸ガスを充填しておく。次に、原料貯蔵槽2と導入口1gとの間に設けられるポンプPを用いて、A液を導入口1gから回転筒1a内に導入し、粒状媒体(c)を導入せずに回転筒1a及び攪拌羽根部1bを駆動してA液を流動させる。この際、A液は、回転筒1a内の滞留時間が所定値を採ると共に、排出口1hから排出されるようにして、連続的に接触処理ができるようにしておく。ただし、排出口1hから排出されるA液は、図示しないポンプ等を用いて原料貯蔵槽2に戻す。次に、排出口1hからの排出物が図示しない中間生成物貯蔵槽に導入されるように排出口1hと中間生成物貯蔵槽とを接続した後、この状態で炭酸ガスボンベ3中の炭酸ガスを導入口1fから回転筒1a内に導入し、回転筒1a内で炭酸バリウムを析出させる。得られた炭酸バリウムスラリーは、メディア分離装置1dを通過した後、排出口1hから排出され中間生成物貯蔵槽に導入される。
【0042】
また、上記第1又は第2の微粒炭酸バリウムの製造方法において、可溶性バリウム塩含有溶液(a)、可溶性炭酸塩含有溶液(b)、炭酸バリウムスラリー(d)、微粒炭酸バリウムスラリー及び微粒炭酸バリウムスラリーの濾過洗浄液の1種又は2種以上に、粒子成長抑制剤を存在させると、粒子の成長を抑制し、微粒炭酸バリウムをさらに微粒子化することができる。粒子成長抑制剤を存在させるには、例えば、粒子成長抑制剤を、可溶性バリウム塩含有溶液(a)等に添加する方法が挙げられる。
【0043】
本発明で用いられる粒子成長抑制剤としては、例えば、多価アルコール、ピロリン酸、アスコルビン酸、カルボン酸及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種が用いられる。
【0044】
本発明で用いられる多価アルコールとしては、OH基を2個以上有するものが挙げられ、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、アルコールグリセリン、エリスリット、アドニット、マンニット、ソルビット等が挙げられる。
【0045】
本発明で用いられるカルボン酸又はカルボン酸塩としては、カルボン酸又はカルボン酸塩であればよく特に種類を限定されるものでないが、例えば、クエン酸、カルボキシメチルセルロース、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、マレイン酸、酒石酸、アジピン酸、アクリル酸、ポリカルボン酸、ポリアクリル酸、及びこれらのナトリウム塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
【0046】
上記粒子成長抑制剤のうち、多価アルコール及びアスコルビン酸が、結晶成長防止効果が大きいため好ましい。また、多価アルコールとアスコルビン酸とを組み合わせて用い、可溶性バリウム塩含有溶液(a)又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)の一方又は両方にアスコルビン酸を添加してアスコルビン酸の存在下に炭酸バリウムを析出させて炭酸バリウムスラリーを得た後に、該スラリーに水より高沸点の多価アルコールを添加し、濾過、洗浄、乾燥すると、乾燥による成長と凝集が防止でき、微細で且つ粒度分布がシャープな炭酸バリウムを得ることができる。
【0047】
粒子成長抑制剤の添加量は、生成する炭酸バリウムに対して、0.1重量%以上、好ましくは0.75〜30重量%、さらに好ましくは2〜10重量%である。添加した粒子成長抑制剤は炭酸バリウム中に残留するが、焼成することにより除去することができる。このため、炭酸バリウムは粒子成長抑制剤を特に除去せずに、このまま、例えば、チタン酸バリウムの反応原料として用いることができる。
【0048】
粒子成長抑制剤を添加した場合に得られる炭酸バリウムは、BET比表面積が5〜50m2/g、好ましくは5〜40m2/g、レーザー回折法により求められる平均粒径が0.01〜1.0μm、好ましくは0.05〜0.5μmであり、酸化性硫黄、ナトリウム、塩素等、可溶性塩類等の不純物含有量が0.02重量%以下、好ましくは0.01重量%以下、700℃における強熱減量が1.5重量%以下、好ましくは0.3重量%以下の極めて高純度で且つ高比表面積の微細な炭酸バリウムである。また、得られる微粒炭酸バリウムは、炭酸バリウムのβからαへの相転移温度980℃よりも低い温度で脱COが容易に行われる。
【0049】
本発明に係る第1又は第2の製造方法で得られる微細炭酸バリウムは、陶磁器や光学ガラスの原料、特に、チタン酸バリウムや超伝導材等の電子材料用原料として好適に用いることができる。
【0050】
次いで、本発明に係るチタン酸バリウムの製造方法について説明する。該方法は、上記第1又は第2の微粒炭酸バリウムの製造方法で得られた微粒炭酸バリウムと、二酸化チタンとを混合して焼成するものである。本発明で二酸化チタンとを混合する微粒炭酸バリウムとしては、乾燥品が用いられる。
【0051】
本発明で用いられる二酸化チタンとしては、種類及び製造履歴において特に制限されるものではないが、BET比表面積が5m2/g以上、好ましくは10〜30m2/g、レーザー回折法により求められる平均粒子径が1μm以下、好ましくは0.1〜0.5μmの範囲のものを好適である。また、かかる二酸化チタンは、高純度のチタン酸バリウムを得るために高純度のものを用いることが好ましい。
【0052】
二酸化チタンの混合量は、微粒炭酸バリウム中のBaに対して、Ti/Baのモル比で、通常0.95〜1.05、好ましくは0.99〜1.01である。
【0053】
微粒炭酸バリウムと二酸化チタンとの混合方法は、乾式又は湿式のいずれの方法でもよいが、均一混合が容易な点でビーズミル、ボールミル等の常法による湿式混合装置で行うことが好ましい。
【0054】
微粒炭酸バリウムと二酸化チタンとの混合により得られた混合物は、所望により粉砕し、焼成を行う。なお、混合物が湿式混合等のために水分を含む場合は、混合物は、乾燥して水分を除去した後、所望により粉砕し、焼成を行う。乾燥条件は、特に限定されるものでなく、例えば、放置して自然乾燥させる方法、50〜200℃で乾燥処理する方法が挙げられる。
【0055】
焼成温度は、通常700〜1200℃、好ましくは800〜1000℃、好ましくは800〜900℃である。本発明で用いられる微粒炭酸バリウムは、炭酸バリウムのβからαへの相転移温度980℃よりも低い温度で脱COが容易に行われるため、比較的低温でチタン酸バリウムを製造することができる。また、本発明では、前記乾燥後に、乾燥物を通常700〜1200℃、好ましくは800〜1000℃で仮焼した後、該仮焼物を粉砕し、所望により造粒した後、さらに通常700〜1200℃、好ましくは800〜1000℃で焼成を行ってもよい。
【0056】
焼成後のチタン酸バリウムは、例えば、酸溶液で洗浄し、水洗い、乾燥することにより製品とすることができる。乾燥方法は常法を用いればよく特に限定されるものでないが、例えば、噴霧乾燥機を用いる方法が挙げられる。
【0057】
本発明で得られるチタン酸バリウムは、電子顕微鏡観察により求められる平均粒子径が0.05〜2μmであり、極めて高純度で、且つ電子部品用として好適なチタン酸バリウムである。
【0058】
なお、必要により、焼成の前、すなわち、二酸化チタンとの混合時又は仮焼後に、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の希土類元素、Ba、Li、Bi、Zn、Mn、Al、Si、Ca、Sr、Co、V、Nb、Ni、Cr、Fe及びMgから選ばれる少なくとも1種の元素を含有する副成分元素含有化合物を混合し、この後に焼成を行うと、副成分元素の酸化物を含むチタン系ぺロブスカイト型セラミック原料粉末を得ることができる。これらの副成分元素含有化合物の組み合わせや添加量は、生成するセラミック原料粉末に必要な誘電特性に合わせて任意に設定することができる。具体的な副成分元素含有化合物の添加量は、チタン酸バリウム100重量部に対して、副成分元素含有化合物中の元素として、通常0.1〜5重量部である。
【0059】
本発明で得られるチタン酸バリウム及びチタン系ぺロブスカイト型セラミック原料粉末は、積層コンデンサの製造原料として使用することができる。例えば、まず、上記チタン酸バリウム又はチタン系ぺロブスカイト型セラミック原料粉末と、添加剤、有機系バインダ、可塑剤、分散剤等の従来公知の配合剤とを混合し分散させてスラリー化し、該スラリー中の固形物を成形してセラミックシートを得る。次にこのセラミックシートの一面に内部電極形成用導電ペーストを印刷し、乾燥後、複数枚のセラミックシートを積層し、次に厚み方向に圧着することにより積層体を形成する。さらに、この積層体を加熱処理して脱バインダ処理を行い、焼成して焼成体を得る。その後、この燒結体にIn―Gaペースト、Niペースト、Agペースト、ニッケル合金ペースト、銅ペースト、銅合金ペースト等を塗布して焼き付けることにより積層コンデンサを得ることができる。
【0060】
また、本発明で得られるチタン酸バリウム又はチタン系ペロブスカイト型セラミック原料粉末は、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂に配合し、樹脂シート、樹脂フィルム、接着剤等としてプリント配線板や多層プリント配線板等の材料に好適に用いることができる。また、前記チタン酸バリウム又は前記セラミック原料粉末は、EL素子の誘電体材料、内部電極と誘電体層との収縮差を抑制するための共材、電極セラミックス回路基板やガラスセラミックス回路基板の基材及び回路周辺材料の原料、排ガス除去や化学合成等の反応時に使用される触媒、帯電防止効果やクリーニング効果を付与する印刷トナーの表面改質材等として好適に用いることができる。
【0061】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。
【0062】
以下の実施例及び比較例で用いるビーズミル装置について、図1を参照して説明する。図1はビーズミル装置の模式図である。図1中、ビーズミル装置1は、アイメックス株式会社製の型式UVM-5であり、攪拌主軸にスクリュータイプのインペラーが同軸に多数はめ込まれた構造の攪拌羽根部1bと、攪拌羽根部1bを駆動する攪拌羽根駆動部1eと、攪拌羽根部1bをインペラーの外周との間に微小隙間を有するように収裝すると共に攪拌羽根部1bと逆方向にインペラーより低速で回転する回転筒1a(容量:5L)と、回転筒1aの入口側に設けられる導入口1g、1fと、回転筒1aの出口側に設けられる排出口1hと、回転筒1a内の排出口1h近傍に配置されるメディア分離装置1dとを具備するものである。メディア分離装置1dとしては、濾布を用いた。また、導入口1fには炭酸ガスボンベ3、導入口1gには原料貯蔵槽2、排出口1hには生成物貯蔵槽4を接続した。
【0063】
<微粒炭酸バリウムの製造方法>
実施例1
硫化バリウム84.7g/Lを含有する水溶液5Lを原料貯蔵槽2に投入し、この水溶液にアスコルビン酸25gを粉末で添加溶解して、バリウム塩反応液(バリウム塩反応液A)を調製した。なお、アスコルビン酸の添加量は、下記化学反応式(8)
BaS+CO+HO→BaCO+HS↑ (8)
から計算される炭酸バリウム量に対する添加率が2.5%に相当する量である。次いで、水酸化ナトリウム300gを蒸留水に溶解したものをバリウム塩反応液Aに添加して攪拌し、アルカリ反応液(アルカリ反応液A)を調製した。なお、水酸化ナトリウムの添加量は生成する炭酸バリウムの当量以上に相当する量である。
【0064】
その後、ビーズミル装置1を用いて、粒状媒体(c)として0.4mm径のジルコニアビーズを回転筒1a内の充填率が85%になるように導入口1gから投入し、回転筒1a及び攪拌羽根部1bを駆動してジルコニアビーズを周速度10m/sで攪拌すると共に、アルカリ反応液Aを回転筒1a内を満たし且つ回転筒1a内の滞留時間が90秒となるように導入口1gから供給し、次いで、二酸化炭素を導入口1fから1L/分の速度で吹き込んで回転筒1a内で反応させ、反応後のスラリーを排出口1hから生成物貯蔵槽4に排出した。この時の回転筒1a内の反応温度は30℃であり、また排出口1hから生成物貯蔵槽4に供給されるスラリーのpHが12.5まで低下した時点でアルカリ反応液A及び二酸化炭素の供給を停止し、接触反応を終了させた。なお、ジルコニアビーズはメディア分離装置1dを通過せず、生成物貯蔵槽4に移動することはなかった。
【0065】
次いで、生成物貯蔵槽4内のスラリー(スラリーA)を濾過、洗浄、乾燥して炭酸バリウム(炭酸バリウムA)を得た。この炭酸バリウムについて、BET比表面積、平均粒子径、酸化性硫黄含有量及び強熱減量を測定した。この結果を表1に示す。平均粒子径はレーザー回折法で求めた。また、酸化性硫黄含有量及び強熱減量の測定方法について、以下に示す。
【0066】
・酸化性硫黄含有量
重量Wの炭酸バリウム試料に、酸化剤として過マンガン酸カリウム水溶液を加えた後に塩酸を滴下して試料中の酸化性硫黄分を完全に酸化した後、未溶解残分の重量Wを測定した。また、重量Wの炭酸バリウム試料を塩酸に溶解し、未溶解残分の重量Wを測定した。ここで、WよりWを引いた差量WをWで除した値を酸化性硫黄含有量とした。
【0067】
・強熱減量
重量Wの炭酸バリウム試料を加熱炉にて700℃で1時間加熱した時に減少した重量Wを求め、WをWで除した値を強熱減量とした。
【0068】
比較例1
ジルコニアビーズを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして炭酸バリウム(炭酸バリウムB)を得た。この炭酸バリウムについて、実施例1と同様にしてBET比表面積、平均粒子径、酸化性硫黄含有量及び強熱減量を測定した。この結果を表1に示す。
【0069】
【表1】

Figure 0004235409
【0070】
表1の結果、本発明に係る製造方法で得られたものは、BET比表面積が増加し、微細で不純物量が低く、強熱減量の低い炭酸バリウムを得ることができることが分かる。
【0071】
実施例2
アスコルビン酸の添加量を50gとして、上記式(8)から計算される炭酸バリウム量に対する添加率を5.0%に相当する量とした以外は実施例1と同様にして炭酸バリウム(炭酸バリウムC)を得た。この炭酸バリウムについて、実施例1と同様にしてBET比表面積、平均粒子径、酸化性硫黄含有量及び強熱減量を測定した。この結果を表2に示す。
【0072】
比較例2
ジルコニアビーズを添加しなかったこと以外は実施例2と同様にして炭酸バリウム(炭酸バリウムD)を得た。この炭酸バリウムについて、実施例1と同様にしてBET比表面積、平均粒子径、酸化性硫黄含有量及び強熱減量を測定した。この結果を表2に示す。
【0073】
【表2】
Figure 0004235409
【0074】
実施例3
塩化バリウムの二水塩122.2g/L を含有する水溶液10Lを原料貯蔵槽2に投入し、この水溶液にアスコルビン酸25gを粉末で添加溶解して、バリウム塩反応液(バリウム塩反応液C)を調製した。なお、アスコルビン酸の添加量は、下記化学反応式(9)
BaCl+CO+2NaOH→BaCO+2NaCl+HO(9)
から計算される炭酸バリウム量に対する添加率が2.5%に相当する量である。次いで、水酸化ナトリウム300gを蒸留水に溶解したものをバリウム塩反応液Cに添加して攪拌し、アルカリ反応液(アルカリ反応液C)を調製した。なお、水酸化ナトリウムの添加量は生成する炭酸バリウムの当量以上に相当する量である。
【0075】
その後、ジルコニアビーズを投入しなかったこと、及びアルカリ反応液Aに代えてアルカリ反応液Cを用いたこと以外は実施例1と同様にして、ビーズミル装置1を用いてアルカリ反応液Cと二酸化炭素とを回転筒1a内の滞留時間が90秒となるように回転筒1a内で反応させ、反応後のスラリーを排出口1hから生成物貯蔵槽4に排出した。この時の回転筒1a内の反応温度は30℃であり、また排出口1hから生成物貯蔵槽4に供給されるスラリーのpHが13.2まで低下した時点で反応を終了させた。なお、ジルコニアビーズはメディア分離装置1dを通過せず、生成物貯蔵槽4に移動することはなかった。
【0076】
次いで、予め生成物貯蔵槽4と導入口1gとの間を図示しないポンプを介して接続してある戻り配管を用いて、生成物貯蔵槽4中のスラリー(スラリーE)を導入口1gに返送し、生成物貯蔵槽4と回転筒1aとの間でスラリーEを循環させた。
【0077】
次いで、流動媒体として径が0.4mmのジルコニアビーズを回転筒1a内の充填率が85%になるように導入口1gから投入し、ジルコニアビーズが周速度10m/sで攪拌されるように回転筒1a及び攪拌羽根部1bを駆動してスラリーEの滞留時間が90秒となるようにして湿式粉砕処理を行い、粉砕処理後のスラリーを排出口1hから生成物貯蔵槽4に排出した。なお、ジルコニアビーズはメディア分離装置1dを通過せず、生成物貯蔵槽4に移動することはなかった。
【0078】
次いで、生成物貯蔵槽4内のスラリー(スラリーF)を濾過、洗浄、乾燥して炭酸バリウム(炭酸バリウムE)を得た。この炭酸バリウムについて、実施例1と同様にしてBET比表面積、平均粒子径及び強熱減量を測定し、また、塩素イオン含有量を下記の方法により測定した。この結果を表3に示す。
【0079】
・塩素イオン含有量
炭酸バリウム試料を硝酸に溶かし、この溶液に硝酸銀水溶液を加え塩素イオンを塩化銀とした。塩化銀の白濁の程度を塩化物の標準液と比濁して溶液中の塩化銀の濃度を求め、該濃度と炭酸バリウム試料の重量とから炭酸バリウム試料中の塩化物の含有量を定量した。
【0080】
比較例3
スラリーEをスラリーFにする処理を行わず、スラリーEを直接に濾過、洗浄、乾燥したこと以外は実施例3と同様にして炭酸バリウム(炭酸バリウムF)を得た。この炭酸バリウムについて、実施例1と同様にしてBET比表面積、平均粒子径、強熱減量及び塩素イオン含有量を測定した。この結果を表3に示す。
【0081】
【表3】
Figure 0004235409
【0082】
表3の結果より、流動媒体を作用させることにより微細で不純物が低く、強熱減量が低い炭酸バリウムを得ることができることが分かる。
【0083】
実施例4
生成物貯蔵槽4内のスラリーAをそのまま濾過することに代えて、スラリーA中に含まれる炭酸バリウム量に対して23.3重量%となる量のエチレングリコールをスラリーAに添加し、攪拌してスラリー(スラリーG)を調製した後に、スラリーGを濾過した以外は、実施例1と同様にして炭酸バリウム(炭酸バリウムG)を得た。この炭酸バリウムについて、実施例1と同様にしてBET比表面積、平均粒子径、酸化性硫黄含有量及び強熱減量を測定した。この結果を表4に示す。
【0084】
【表4】
Figure 0004235409
【0085】
<チタン酸バリウムの製造法>
実施例5
実施例3で得られた微粒炭酸バリウム(炭酸バリウムE)と高純度酸化チタン(チタン工業株式会社製、品名;クロルス酸化チタンKA-10C、BET比表面積;9.2m2/g、平均粒子径0.37μm)とをTi/Baのモル比で1.006となるように湿式混合機としてボールミル(三井三池化工機株式会社製、型式;アトライタMA−015C)を用いて充分混合し、130℃で24時間乾燥後、粉砕した。次いで、900℃で2時間焼成を行ってチタン酸バリウムを得た。
【0086】
得られたチタン酸バリウムは、走査型電子顕微鏡(SEM)写真から求めた平均粒子径が0.7μmであり、また、このチタン酸バリウムについてCuKα線を線源としてX線回折を行ったところ、未反応原料の炭酸バリウムと二酸化チタンのピークは確認できなかった。この結果を表5に示す。
【0087】
実施例6
実施例4で得られた微粒炭酸バリウム(炭酸バリウムG)と高純度酸化チタン(チタン工業株式会社製、品名;クロルス酸化チタンKA-10C、BET比表面積;9.2m2/g、平均粒子径0.37μm)とをTi/Baのモル比で1.006となるように湿式混合機としてボールミル(三井三池化工機株式会社製、型式;アトライタMA−015C)を用いて充分混合し、130℃で24時間乾燥後、粉砕した。
【0088】
この粉砕物の一部0.08gを示差熱分析器(マックスサイエンス株式会社製、型式;TG−DTA2000)中で炭酸バリウムと二酸化チタンとの固相反応を行って、反応中のDTA曲線を図2に示す。また、この粉砕物4gを坩堝中で830℃で2時間焼成を行った際に得られたチタン酸バリウムは走査型電子顕微鏡(SEM)写真により求めた平均粒子径が0.5μmであった。更に、このチタン酸バリウムについてCuKα線を線源としてX線回折を行ったところ、未反応原料の炭酸バリウムと二酸化チタンのピークは確認できなかった。この結果を表5に示す。
【0089】
比較例5
市販の炭酸バリウム(平均粒子径1.4μm、比表面積2.5m2/g)、高純度酸化チタン(チタン工業株式会社製、品名;クロルス酸化チタンKA-10C、BET比表面積;9.2m2/g、平均粒子径0.37μm)とをTi/Baのモル比で1.006となるように湿式混合機としてボールミル(三井三池化工機株式会社製、型式;アトライタMA−015C)を用いて充分混合し、130℃で24時間乾燥後、粉砕した。次いで、この粉砕物の一部0.08gを示差熱分析器(マックスサイエンス株式会社製、型式;TG−DTA2000)中で炭酸バリウムと二酸化チタンとの固相反応を行って、反応中のDTA曲線を図2に示す。
【0090】
また、この粉砕物4gを坩堝中で830℃で2時間焼成を行った際に得られたチタン酸バリウムは電子顕微鏡観察による平均粒子径が0.6μmであった。更に、このチタン酸バリウムについてCuKα線を線源としてX線回折を行ったところ、未反応原料の炭酸バリウムと二酸化チタンのピークが確認できた。この結果を表5に示す。
【0091】
【表5】
Figure 0004235409
【0092】
実施例6と比較例5の結果より、比較例5の市販の微粒炭酸バリウムと二酸化チタンとを反応させたものは、図2において、下記反応式(10)
BaCO+TiO→BaTiO+CO↑ (10)
に基づく、炭酸バリウムの相転移(β→α)に伴う吸熱ピークが980℃付近に見られるのに対して、実施例6の本発明の微粒炭酸バリウムと二酸化チタンとの反応は、この980℃付近の相転移に伴う吸熱ピークがないことから、この相転移に達する前に脱COが完了し、微粒炭酸バリウムと二酸化チタンとの反応によるチタン酸バリウムの生成反応が完了したことが解る。また、本発明の微粒炭酸バリウムと二酸化チタンとの反応は830℃という低温域でも、未反応炭酸バリウムが残存することなく高純度のチタン酸バリウムが得られることが解る。なお、実施例、比較例においてバリウム塩反応液、アルカリ反応液、スラリー及び炭酸バリウムに用いた符号の一覧を表6に示す。
【0093】
【表6】
Figure 0004235409
【0094】
【発明の効果】
本発明に係る微粒炭酸バリウムの製造方法によれば、微細で、不純物含有量が低く、強熱減量が少ない微粒炭酸バリウムを低コストで製造することができる。また、上記方法で得られた微粒炭酸バリウムと二酸化チタンとを反応させることにより、電子部品用として好適なチタン酸バリウムが安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ビーズミル装置の一例を模式的に示した図である。
【図2】DTA曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ビーズミル装置
1a 回転筒
1b 攪拌羽根部
1c ジルコニアビーズ
1d メディア分離装置
1e 攪拌羽根駆動部
1f、1g 導入口
1h 排出口
2 原料貯蔵槽
3 炭酸ガスボンベ
4 生成物貯蔵槽
P ポンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing fine-grained barium carbonate and a method for producing barium titanate. More specifically, the present invention is excellent in reactivity with titanium dioxide and produces barium titanate by firing in a lower temperature region than in the past. The present invention relates to a method for producing fine barium carbonate that can be produced and a method for producing barium titanate using the same as a raw material.
[0002]
[Prior art]
Barium carbonate is known as a raw material for ceramics and optical glass as well as a barium salt raw material such as barium titanate. Further, barium titanate, which is a reaction product of barium carbonate and titanium dioxide, is important as a material for ceramic capacitors because it has a high dielectric constant. Further, fine particles of barium carbonate are particularly preferably used as a raw material for producing barium titanate because they are highly reactive. For this reason, the manufacturing method which can obtain a granular barium carbonate at low cost is desired.
[0003]
As a general industrial production method of barium carbonate which is not fine, a method of reacting a soluble barium salt with a soluble carbonate or carbon dioxide by the reaction formulas shown in the following formulas (1) to (7) is known.
[0004]
BaS + Na 2 CO 3 → BaCO 3 + Na 2 S (1)
BaS + (NH 4 ) 2 CO 3 → BaCO 3 + (NH 4 ) 2 S (2)
BaS + CO 2 + H 2 O → BaCO 3 + H 2 S (3)
BaCl 2 + Na 2 CO 3 → BaCO 3 + 2NaCl (4)
BaCl 2 + (NH 4 ) 2 CO 3 → BaCO 3 + 2NH 4 Cl (5)
BaCl 2 + NH 4 HCO 3 + NH 3 → BaCO 3 + (NH 4 ) 2 S (6)
Ba (OH) 2 + CO 2 → BaCO 3 + H 2 O (7)
[0005]
On the other hand, as an industrial production method of fine-grained barium carbonate, for example, as a method utilizing the reaction of the above formula (7), a mixture of a barium hydroxide solution and carbon dioxide is disclosed in JP-T-11-514916. Introduce into a stirring reactor (homogenizer) whose rotor rotates at a high rotational speed of 2000 to 8000 rpm, add a crystal growth inhibitor, apply shearing force and frictional force to the precipitated barium carbonate, and fine particles within a residence time of 5 seconds A method for producing barium carbonate is disclosed.
[0006]
As for the above formula (3), JP-A-49-90300 discloses that the temperature of a BaS reaction solution having a concentration of 30% by weight or less is 50 ° C. or less and carbon dioxide is blown in an oxygen-free state. After producing barium, a method for producing fine, highly reactive, high-purity barium carbonate is disclosed in which the produced barium carbonate is further heated in an alkaline aqueous solution in order to reduce the sulfur of impurities incorporated into the particles. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the barium carbonate obtained by the production method described in the above-mentioned Japanese translation of PCT publication No. 11-514961, impurities such as a crystal growth inhibitor, oxidizing sulfur, sodium and chlorine remain in the barium carbonate, and the ignition loss (700 There is a problem that the amount of impurities due to reduction of impurities, chemically adsorbed water, etc. when roasted at 0 ° C.) increases, resulting in an expensive product.
[0008]
Further, in the method described in JP-A-49-90300, since the amount of impurities is reduced while heating in an alkaline solution for a long time to grow particles, the BET specific surface area is 5 m. 2 There is a problem that fine barium carbonate with a high specific surface area of at least 10g / g cannot be obtained.
[0009]
Therefore, the object of the present invention is to produce fine barium carbonate that is fine, has a low impurity content, and has a low loss on ignition, and can produce barium titanate at a low cost. It is providing the manufacturing method and the manufacturing method of barium titanate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In such a situation, the present inventor, when or after the production of barium carbonate, brings the barium carbonate reaction raw material or the produced barium carbonate and the granular medium into contact with each other in a state where the granular medium flows at high speed. The resulting barium carbonate is fine due to the shearing force and frictional force generated between the reaction raw material and the granular medium, the impurity content is low, the ignition loss is reduced, and the fine barium carbonate and dioxide It has been found that when titanium is reacted, barium titanate can be produced even if the firing temperature is lower than before, and the present invention has been completed.
[0011]
That is, the present invention relates to a soluble barium salt-containing solution (a), a carbon dioxide or soluble carbonate-containing solution (b), and a granular medium (c). Maximum peripheral speed 0.1-25m / s In a state of flowing in 15 seconds or more The present invention provides a method for producing fine-grained barium carbonate, which is characterized in that they are brought into contact.
[0012]
The present invention also provides a mixture of the barium carbonate slurry (d) and the granular medium (c), wherein the granular medium (c) Maximum peripheral speed 0.1-25m / s In a state of flowing in 15 seconds or more The present invention provides a method for producing fine-grained barium carbonate, which is fluidized.
[0013]
Moreover, this invention provides the manufacturing method of the barium titanate characterized by mixing and baking the fine barium carbonate obtained by the said manufacturing method, and titanium dioxide.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first method for producing fine barium carbonate according to the present invention comprises a soluble barium salt-containing solution (a), carbon dioxide or a soluble carbonate-containing solution (b), and a granular medium (c). ) Is contacted in a state of flowing at high speed. The carbon dioxide or soluble carbonate-containing solution (b) is an embodiment including only one of carbon dioxide and a soluble carbonate-containing solution, and an embodiment including both carbon dioxide and a soluble carbonate-containing solution. It is the meaning which shows 3 aspects. That is, in the present invention, carbon dioxide and a soluble carbonate-containing solution can be used in combination.
[0015]
The soluble barium salt-containing solution (a) used in the present invention is an aqueous solution of a soluble barium salt. Examples of the soluble barium salt used in the present invention include barium sulfide, barium chloride, barium hydroxide, barium nitrate and the like. In the present invention, one or more of these can be used in combination. The aqueous solution concentration of the soluble barium salt-containing solution (a) is not particularly limited as long as it is within the solubility of the soluble barium salt.
[0016]
In the present invention, carbon dioxide is used in a gaseous state upon contact with the soluble barium salt-containing solution (a) or the granular medium (c). Moreover, the soluble carbonate containing solution used by this invention is the aqueous solution of soluble carbonate. Examples of the soluble carbonate used in the present invention include ammonium bicarbonate, sodium carbonate, ammonium carbonate and the like. In the present invention, one or more of these can be used in combination. In addition, the aqueous solution density | concentration of a soluble carbonate containing solution should just be less than the solubility of soluble carbonate, and is not restrict | limited in particular.
[0017]
As the granular medium (c) in the present invention, a granular material capable of high-speed flow having chemical resistance such as acid resistance and alkali resistance, water resistance, non-reactivity, ductility, and non-destructiveness is used. Here, non-reactive means that there is no reactivity between the soluble barium salt-containing solution (a), carbon dioxide, soluble carbonate-containing solution and barium carbonate slurry (d). Examples of such granular medium (c) include ceramic beads and resin beads. Examples of the ceramic beads include zirconia beads, alumina beads, silica beads, zeolite beads, silicon carbide, and silicon nitride.
[0018]
Examples of the shape of the granular medium (c) include a spherical shape, a spindle shape, a cylindrical shape, and an indefinite shape. Among these, the spherical shape is preferable because a substantially constant shearing force and frictional force can be applied to the generated barium carbonate during high-speed flow, and there are few variations in the particle size and quality of barium carbonate.
[0019]
The particle size of the granular medium (c) is usually 0.05 to 10 mm, preferably 0.1 to 3 mm. If the diameter of the granular medium (c) is less than 0.05 mm, it is not preferable because mechanical separation by a filter or the like with the granular medium (c) and the barium carbonate slurry (d) in the same system tends to be difficult. On the other hand, when the diameter of the granular medium (c) exceeds 10 mm, the BET specific surface area is 5 m. 2 It is not preferable because it is difficult to obtain fine barium carbonate of more than / g, and a process of flowing at a high speed is required for a long time and energy efficiency is likely to be lowered. In the present invention, the granular medium (c) can be used alone or in combination of two or more thereof.
[0020]
The first method for producing fine barium carbonate comprises the above-mentioned soluble barium salt-containing solution (a), carbon dioxide or a soluble carbonate-containing solution (b), and a granular medium (c). It contacts in the state which flows at high speed. In the first method for producing fine-grained barium carbonate, the contact means that in the presence of the soluble barium salt-containing solution (a) and carbon dioxide or the soluble carbonate-containing solution (b), and the granular medium (c). Means a state where the three come into contact, that is, a state where (a), (b) and (c) contact.
[0021]
The mixing order of the soluble barium salt-containing solution (a) and the like at the time of contacting is not particularly limited.For example, (a) and (c) are mixed and the granular medium (c) flows at a high speed. The order in which (b) is added to the mixture, soluble carbonate-containing solutions (b) and (c) are mixed, and the mixture is kept in a state where the granular medium (c) flows at a high speed. Examples include the order in which (a) is added to the mixture, and the order in which (a), (b) and (c) are mixed at the same time so that the granular medium (c) flows at a high speed.
[0022]
Further, the contact method may be a treatment method in which the soluble barium salt-containing solution (a) or the like is continuously supplied into the reactor and continuously contacted so as to sequentially discharge the barium carbonate slurry or the like, A treatment method in which the barium carbonate slurry or the like in the reaction vessel is exchanged every time the barium carbonate is produced may be contacted intermittently by so-called batch treatment.
[0023]
In the present invention, the state in which the granular medium (c) flows at a high speed means that the granular medium (c) has a maximum peripheral speed of 0.1 to 25 m / s, preferably 1 to 20 m / s. When the maximum peripheral speed is less than 0.1 m / s, the shearing force on the barium carbonate crystal is insufficient and it is difficult to obtain fine barium carbonate. On the other hand, when the maximum peripheral speed exceeds 25 m / s, the granular medium (c) It is not preferable because the barium carbonate slurry (d) is easily contaminated by its own wear and the energy efficiency of shearing force and frictional heat is likely to decrease.
[0024]
In the present invention, the filling rate of the granular medium (c) in the reactor is usually 40 to 95%, preferably 60 to 95%, more preferably 70 to 90%. Here, the filling rate is the volume of a substantial space excluding high-speed flow means such as a stirrer among the spaces in the reactor in an empty state in which no water or granular medium (c) is charged. It means the ratio of the apparent volume of the granular medium (c). Here, the apparent volume refers to a volume occupied by the outer shape of the entire granular medium (c) including a space generated between the granular mediums (c). The apparent volume is, for example, the product of the height of the granular medium (c) and the bottom area of the cylindrical container when the granular medium (c) is naturally dropped and filled in the cylindrical container and the upper surface is leveled flat. Desired. It is preferable that the filling rate of the granular medium (c) is within this range because the shearing force and frictional force of the granular medium (c) against the precipitated barium carbonate can be appropriately managed. On the other hand, if the filling rate exceeds 95%, a medium locking phenomenon occurs, resulting in an overload of the driving device. If the filling rate is less than 40%, the collision probability of the granular medium (c) is remarkably reduced, and barium carbonate is formed. Since it becomes difficult to miniaturize, each is not preferable.
[0025]
The contact time is usually 15 seconds or longer, preferably 1 to 10 minutes. When the contact time is less than 15 seconds, the generated barium carbonate is not sufficiently refined and impurities are not sufficiently removed. In order to sufficiently remove impurities in the generated barium carbonate, the contact time is preferably as long as possible within the above range.
[0026]
Moreover, contact temperature is 100 degrees C or less normally, Preferably it is 0-40 degreeC, More preferably, it is 0-30 degreeC. Here, the contact temperature means the average temperature of the entire mixture existing at the time of contacting the soluble barium salt-containing solution (a) with the carbon dioxide or soluble carbonate-containing solution (b). When the contact temperature is within this range, the lower the contact treatment temperature, the smaller the particle size of the barium carbonate obtained, which is preferable. However, when the temperature is lower than 0 ° C., the reaction efficiency is deteriorated, which is not preferable.
[0027]
In addition, when there is a possibility that the soluble barium salt-containing solution (a) reacts with carbon dioxide or the soluble carbonate-containing solution (b) to produce by-products such as hydrochloric acid or hydrogen sulfide, if necessary, An alkaline agent may be added to the soluble barium salt-containing solution (a) or the soluble carbonate-containing solution (b). Examples of the alkali agent include sodium hydroxide and ammonia. The amount of the alkali agent added is preferably equal to or greater than the amount of barium carbonate produced. Here, an equivalent means the quantity from which the normality of the produced | generated barium carbonate and an alkali agent becomes equal. It is preferable to add an alkali agent in an equivalent amount or more because the pH of the solution becomes 7 or more when barium carbonate is generated, and barium carbonate that is easily dissolved in the acidic region is difficult to dissolve. Examples of the method for adding the alkali agent include, for example, an embodiment in which an alkali agent is added to the soluble barium salt-containing solution (a), an embodiment in which an alkali agent is added to the soluble carbonate-containing solution (b), and a soluble barium salt-containing solution ( Examples include an embodiment in which an alkali agent is added to the mixture of a) and the granular medium (c), an embodiment in which an alkali agent is added to the mixture of the soluble carbonate-containing solution (b) and the granular medium (c).
[0028]
In the first method for producing fine-grained barium carbonate, a soluble barium salt-containing solution (a), carbon dioxide or a soluble carbonate-containing solution (b), a granular medium (c), and an alkaline agent as necessary are granular. As a specific embodiment in which the medium (c) is contacted in a state where it flows at a high speed, for example, the following method may be mentioned.
[0029]
(1) A soluble barium salt-containing solution (a) is supplied into the reaction apparatus charged with the granular medium (c), and the reaction apparatus is stirred at high speed to cause the granular medium (c) to flow at a high speed together with the solution (a). A method of bringing carbon dioxide or a soluble carbonate-containing solution (b) into contact with the apparatus.
(2) A soluble barium salt-containing solution (a) is supplied into the reaction apparatus charged with the granular medium (c), and the reaction apparatus is stirred at high speed to cause the granular medium (c) to flow at a high speed together with the solution (a). A method in which an alkali agent is added to the apparatus, and then carbon dioxide or a soluble carbonate-containing solution (b) is introduced and contacted.
(3) A soluble barium salt-containing solution (a) to which an alkaline agent has been added is fed into the reaction apparatus charged with the granular medium (c), and the reaction apparatus is stirred at a high speed to obtain the granular medium (c) in the solution (a ), And the carbon dioxide or soluble carbonate-containing solution (b) is introduced into and contacted with the apparatus.
(4) A soluble barium salt-containing solution (a) is supplied into the reaction apparatus charged with the granular medium (c), and the reaction apparatus is stirred at high speed to cause the granular medium (c) to flow at a high speed together with the solution (a). A method of introducing and contacting a soluble carbonate-containing solution (b) to which carbon dioxide or an alkaline agent is added in this apparatus.
(5) A soluble carbonate-containing solution (b) is supplied into the reaction apparatus charged with the granular medium (c), and the reaction apparatus is stirred at high speed to cause the granular medium (c) to flow at a high speed together with the solution (b). A method of introducing and contacting the soluble barium salt-containing solution (a) into the apparatus.
(6) A soluble carbonate-containing solution (b) is supplied into the reaction apparatus charged with the granular medium (c), and the reaction medium is stirred at high speed to cause the granular medium (c) to flow at a high speed together with the solution (b). A method of introducing a soluble barium salt-containing solution (a) and bringing it into contact after adding an alkali agent to the apparatus.
(7) A soluble carbonate-containing solution (b) to which an alkaline agent has been added is fed into the reaction apparatus charged with the granular medium (c), and the reaction apparatus is stirred at a high speed to obtain the granular medium (c) in the solution (b ), And a solution containing the soluble barium salt (a) is introduced into and contacted with the apparatus.
(8) The soluble carbonate-containing solution (b) is supplied into the reaction apparatus charged with the granular medium (c), and the reaction apparatus is stirred at high speed to cause the granular medium (c) to flow at a high speed together with the solution (b). A method of introducing and contacting the soluble barium salt-containing solution (a) to which an alkaline agent has been added, into the apparatus.
[0030]
In a state where the granular medium (c) flows at a high speed, when the soluble barium salt-containing solution (a), the carbon dioxide or soluble carbonate-containing solution (b), and the granular medium (c) are brought into contact with each other, Since the generated barium carbonate is refined by applying a shearing force and a frictional force by the granular medium (c), a slurry containing fine barium carbonate is obtained. The slurry is appropriately filtered and washed to separate fine barium carbonate filter cake, and when the filter cake is dried, fine barium carbonate is obtained. The resulting fine barium carbonate has a BET specific surface area of 5 to 50 m. 2 / g, preferably 5-40m 2 / g, the average particle size determined by the laser diffraction method is 0.01 to 1.0 μm, preferably 0.05 to 0.5 μm, and the content of impurities such as oxidizing sulfur, sodium, chlorine, soluble salts, etc. 0.02% by weight or less, preferably 0.01% by weight or less, loss of ignition at 700 ° C. is 1.5% by weight or less, preferably 0.3% by weight or less, extremely high purity and fine specific surface area Barium carbonate. Further, the obtained fine barium carbonate is de-CO 2 at a temperature lower than the β to α phase transition temperature 980 ° C. of barium carbonate. 2 Is easily done.
[0031]
Examples of the reaction apparatus used in the present invention include an apparatus capable of bringing the granular medium (c) into contact with the granular medium (c) in a state where the granular medium (c) flows at a high speed.For example, the reaction vessel and the inside of the reaction vessel are stirred. A mixing stirrer having a stirrer (hereinafter also referred to as “first reaction device”), a reaction vessel having an inlet and an outlet, a stirrer for stirring the reaction vessel, and the reaction vessel And a mixing and stirring device (hereinafter, also referred to as “second reaction device”) having a filter that is provided and retains the granular medium (c) in the reaction vessel. The first reactor is suitable when the contact treatment is intermittently performed by batch processing, and the second reactor is suitable when the contact treatment is continuously processed. Examples of the second reaction apparatus include a wet dispersion pulverization apparatus, and specifically a bead mill apparatus. In addition, when using a bead mill apparatus, the said granular medium (c) is used as a bead used for this apparatus.
[0032]
The bead mill apparatus will be specifically described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a bead mill apparatus. The reaction apparatus 1 includes a stirring blade portion 1b having a structure in which a large number of screw type impellers are coaxially fitted to a stirring main shaft, a stirring blade drive portion 1e that drives the stirring blade portion 1b, and the stirring blade portion 1b as an outer periphery of the impeller. A rotating cylinder 1a that converges with a small gap between them and rotates at a lower speed than the impeller in the opposite direction to the stirring blade 1b, inlets 1g and 1f provided on the inlet side of the rotating cylinder 1a, and a rotating cylinder A discharge port 1h provided on the outlet side of 1a and a media separating device 1d disposed in the vicinity of the discharge port 1h in the rotary cylinder 1a are provided. The media separator 1d functions as a filter, and as the media separator 1d, for example, a filter cloth, a gap separator, a screen separator, a centrifugal separator, or the like is used.
[0033]
A preferred example of the continuous contact treatment using the bead mill apparatus shown in FIG. 1 and its operation will be specifically described. First, an alkali-adjusted barium solution (hereinafter also referred to as “solution A”) containing a soluble barium salt solution and an alkali agent is prepared in the raw material storage tank 2 connected to the introduction port 1 g. Here, the blending amount of the alkaline agent is set to an amount equal to or more than the equivalent amount of barium carbonate to be produced. On the other hand, the carbon dioxide gas cylinder 3 connected to the introduction port 1f is filled with carbon dioxide gas. Next, after the granular medium (c) is charged into the rotary cylinder 1a from the introduction port 1g, the liquid A is introduced from the introduction port 1g using the pump P provided between the raw material storage tank 2 and the introduction port 1g. It introduce | transduces in the rotation cylinder 1a, drives the rotation cylinder 1a and the stirring blade part 1b, and makes the mixture of A liquid and a granular medium (c) flow at high speed. At this time, the mixture takes a predetermined time in the rotating cylinder 1a and is separated into the granular medium (c) and the liquid A by the media separator 1d, and the granular medium (c) stays in the rotating cylinder 1a. The liquid A is discharged from the discharge port 1h so that the contact treatment can be continuously performed. However, A liquid discharged | emitted from the discharge port 1h is introduce | transduced into tanks other than the product storage tank 4 which is not shown in figure so that it may not mix with the fine barium carbonate slurry after contact. Next, after connecting the discharge port 1 h and the product storage tank 4 so that the discharge from the discharge port 1 h is introduced into the product storage tank 4, the carbon dioxide in the carbon dioxide gas cylinder 3 is introduced into the introduction port in this state. It is introduced into the rotating cylinder 1a from 1f, the soluble barium salt and carbon dioxide are brought into contact with each other in a state where the granular medium (c) flows at a high speed, and barium carbonate is deposited while passing through the rotating cylinder 1a. Since barium carbonate is refined by applying a shearing force and a frictional force by the granular medium (c) flowing at high speed from the moment of precipitation, a mixture containing the fine barium carbonate slurry and the granular medium (c) in the rotating cylinder 1a. Is obtained. The mixture is separated into the granular medium (c) and the fine barium carbonate slurry by the media separator 1d, the granular medium (c) stays in the rotating cylinder 1a, and the fine barium carbonate slurry is discharged from the discharge port 1h and formed. It introduces into the thing storage tank 4. The fine barium carbonate slurry in the product storage tank 4 is appropriately filtered, washed and dried to obtain fine barium carbonate.
[0034]
Next, the manufacturing method of the 2nd fine barium carbonate which concerns on this invention is demonstrated. In this method, the mixture of the barium carbonate slurry (d) and the granular medium (c) is fluidized while the granular medium (c) flows at a high speed.
[0035]
The barium carbonate slurry (d) used in the second method for producing finely divided barium carbonate is one in which barium carbonate is dispersed in water. Barium carbonate used for the barium carbonate slurry is not particularly limited, and any barium carbonate may be used as long as the slurry can be prepared. Further, the barium carbonate slurry (d) may be the same as the barium carbonate slurry in addition to the above barium carbonate dispersed in water. As such a barium carbonate slurry, for example, in the first method for producing finely divided barium carbonate, a soluble barium salt-containing solution (a) and carbon dioxide or a soluble carbonate-containing solution (b) are mixed with a granular medium (c ) Can be used without mixing them.
[0036]
The granular medium (c) used in the second method for producing finely divided barium carbonate is the same as the method for producing the first finely divided barium carbonate. The mixture of the barium carbonate slurry (d) and the granular medium (c) used in the second method for producing fine barium carbonate is a mixture of the barium carbonate slurry (d) and the granular medium (c). .
[0037]
In the second method for producing fine barium carbonate, the mixture of the barium carbonate slurry (d) and the granular medium (c) is fluidized while the granular medium (c) flows at a high speed. The conditions for the fluid treatment are the same as the contact conditions in the first method for producing fine barium carbonate except that the specific fluid treatment time is used in the present invention instead of the contact time, and the description thereof is omitted.
[0038]
The flow treatment time in the second method for producing finely divided barium carbonate is usually 1 minute or longer, preferably 2 to 10 minutes. If the flow treatment time is less than 1 minute, the barium carbonate is not sufficiently refined and impurities are not sufficiently removed. Further, in order to sufficiently remove impurities in barium carbonate, it is preferable that the flow treatment time be as long as possible within the above range.
[0039]
In the second method for producing fine barium carbonate, when the mixture of the barium carbonate slurry (d) and the granular medium (c) is fluidized in a state where the granular medium (c) flows at a high speed, the barium carbonate in the slurry is obtained. Since a shearing force and a frictional force are applied to the granular medium (c) to make it finer, a slurry containing fine barium carbonate is obtained. When finely divided barium carbonate is appropriately separated from the slurry by filtration or the like and dried, finely divided barium carbonate is obtained. The obtained fine barium carbonate is the same as that obtained by the first method for producing fine barium carbonate.
[0040]
Examples of the reactor used in the second method for producing finely divided barium carbonate include those similar to those used in the method for producing the first finely divided barium carbonate. A preferred example of the continuous contact treatment using the bead mill apparatus shown in FIG. 1 and its operation will be specifically described. First, the granular medium (c) is introduced into the rotary cylinder 1a from the introduction port 1g. Next, the barium carbonate slurry is introduced into the rotary cylinder 1a from the introduction port 1g, and the rotary cylinder 1a and the stirring blade portion 1b are driven to stir the mixture of the barium carbonate slurry and the granular medium (c). The medium (c) is fluidized while passing through the rotary cylinder 1a in a state of fluidizing at high speed. At this time, the fine-grained barium carbonate slurry after the flow treatment is continuously subjected to the flow treatment so that the residence time in the rotary cylinder 1a takes a predetermined value and is discharged from the discharge port 1h. The barium carbonate in the slurry is refined by applying a shearing force and a frictional force by the granular medium (c) flowing at high speed, and a mixture containing the fine barium carbonate slurry and the granular medium (c) is obtained in the rotating cylinder 1a. It is done. The mixture is separated into the granular medium (c) and the fine barium carbonate slurry by the media separator 1d, the granular medium (c) stays in the rotating cylinder 1a, and the fine barium carbonate slurry is discharged from the discharge port 1h and formed. The product storage tank 4 is introduced. The fine barium carbonate slurry in the product storage tank 4 is appropriately filtered, washed and dried to obtain fine barium carbonate.
[0041]
The barium carbonate slurry initially introduced into the rotating cylinder 1a can be prepared using the bead mill apparatus shown in FIG. 1 in advance without introducing the granular medium (c). For example, first, liquid A is prepared in the raw material storage tank 2 connected to the introduction port 1g. On the other hand, the carbon dioxide gas cylinder 3 connected to the introduction port 1f is filled with carbon dioxide gas. Next, using the pump P provided between the raw material storage tank 2 and the inlet 1g, the liquid A is introduced into the rotary cylinder 1a from the inlet 1g, and the rotary cylinder is introduced without introducing the granular medium (c). The liquid A is caused to flow by driving the la and the stirring blade 1b. At this time, the liquid A has a predetermined residence time in the rotary cylinder 1a and is discharged from the discharge port 1h so that the contact process can be continuously performed. However, A liquid discharged | emitted from the discharge port 1h is returned to the raw material storage tank 2 using the pump etc. which are not shown in figure. Next, after connecting the discharge port 1h and the intermediate product storage tank so that the discharge from the discharge port 1h is introduced into an intermediate product storage tank (not shown), the carbon dioxide in the carbon dioxide gas cylinder 3 is removed in this state. It introduce | transduces in the rotation cylinder 1a from the inlet 1f, and deposits barium carbonate in the rotation cylinder 1a. The obtained barium carbonate slurry passes through the media separator 1d and is then discharged from the discharge port 1h and introduced into the intermediate product storage tank.
[0042]
In the first or second method for producing fine barium carbonate, the soluble barium salt-containing solution (a), the soluble carbonate-containing solution (b), the barium carbonate slurry (d), the fine barium carbonate slurry, and the fine barium carbonate When a particle growth inhibitor is present in one or more of the slurry cleaning liquids, the growth of particles can be suppressed and the fine barium carbonate can be further finely divided. In order to make the particle growth inhibitor present, for example, a method of adding the particle growth inhibitor to the soluble barium salt-containing solution (a) and the like can be mentioned.
[0043]
As the particle growth inhibitor used in the present invention, for example, at least one selected from the group consisting of polyhydric alcohol, pyrophosphoric acid, ascorbic acid, carboxylic acid and carboxylate is used.
[0044]
Examples of the polyhydric alcohol used in the present invention include those having two or more OH groups, such as ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, alcohol glycerin, erythritol, adnit, mannitol, and sorbit.
[0045]
The carboxylic acid or carboxylic acid salt used in the present invention is not particularly limited as long as it is a carboxylic acid or carboxylic acid salt. For example, citric acid, carboxymethyl cellulose, oxalic acid, malonic acid, succinic acid , Malic acid, maleic acid, tartaric acid, adipic acid, acrylic acid, polycarboxylic acid, polyacrylic acid, and sodium and ammonium salts thereof.
[0046]
Of the above particle growth inhibitors, polyhydric alcohol and ascorbic acid are preferable because they have a large crystal growth preventing effect. In addition, a polyhydric alcohol and ascorbic acid are used in combination, and ascorbic acid is added to one or both of the soluble barium salt-containing solution (a) and the soluble carbonate-containing solution (b), and barium carbonate is added in the presence of ascorbic acid. After the precipitation of barium carbonate slurry, polyhydric alcohol having a boiling point higher than that of water is added to the slurry, followed by filtration, washing, and drying, so that growth and aggregation due to drying can be prevented, and the particle size distribution is fine and sharp. Barium carbonate can be obtained.
[0047]
The addition amount of the particle growth inhibitor is 0.1% by weight or more, preferably 0.75 to 30% by weight, and more preferably 2 to 10% by weight with respect to the generated barium carbonate. The added particle growth inhibitor remains in the barium carbonate, but can be removed by firing. For this reason, barium carbonate can be used as a reaction raw material of, for example, barium titanate without particularly removing the particle growth inhibitor.
[0048]
The barium carbonate obtained when a particle growth inhibitor is added has a BET specific surface area of 5 to 50 m. 2 / g, preferably 5-40m 2 / g, the average particle size determined by the laser diffraction method is 0.01 to 1.0 μm, preferably 0.05 to 0.5 μm, and the content of impurities such as oxidizing sulfur, sodium, chlorine, soluble salts, etc. 0.02% by weight or less, preferably 0.01% by weight or less, loss of ignition at 700 ° C. is 1.5% by weight or less, preferably 0.3% by weight or less, extremely high purity and fine specific surface area Barium carbonate. Further, the obtained fine barium carbonate is de-CO 2 at a temperature lower than the β to α phase transition temperature 980 ° C. of barium carbonate. 2 Is easily done.
[0049]
The fine barium carbonate obtained by the first or second production method according to the present invention can be suitably used as a raw material for ceramics and optical glass, particularly as a raw material for electronic materials such as barium titanate and superconducting materials.
[0050]
Next, a method for producing barium titanate according to the present invention will be described. In this method, fine barium carbonate obtained by the first or second fine barium carbonate production method and titanium dioxide are mixed and fired. A dried product is used as the fine barium carbonate mixed with titanium dioxide in the present invention.
[0051]
Titanium dioxide used in the present invention is not particularly limited in type and production history, but has a BET specific surface area of 5 m. 2 / g or more, preferably 10 to 30 m 2 / g, the average particle diameter determined by the laser diffraction method is 1 μm or less, preferably 0.1 to 0.5 μm. Moreover, it is preferable to use a high purity titanium dioxide in order to obtain high purity barium titanate.
[0052]
The mixing amount of titanium dioxide is usually 0.95 to 1.05, preferably 0.99 to 1.01, in terms of the molar ratio of Ti / Ba to Ba in fine barium carbonate.
[0053]
The mixing method of the fine barium carbonate and titanium dioxide may be either a dry method or a wet method. However, it is preferably carried out by a conventional wet mixing apparatus such as a bead mill or a ball mill in terms of easy uniform mixing.
[0054]
The mixture obtained by mixing fine barium carbonate and titanium dioxide is pulverized and fired as desired. When the mixture contains moisture for wet mixing or the like, the mixture is dried to remove moisture, and then pulverized and fired as desired. The drying conditions are not particularly limited, and examples thereof include a method of leaving it to dry naturally and a method of drying at 50 to 200 ° C.
[0055]
A calcination temperature is 700-1200 degreeC normally, Preferably it is 800-1000 degreeC, Preferably it is 800-900 degreeC. The finely divided barium carbonate used in the present invention is de-CO 2 at a temperature lower than 980 ° C. from the β to α phase transition temperature of barium carbonate. 2 Is easily performed, so that barium titanate can be produced at a relatively low temperature. In the present invention, after the drying, the dried product is usually calcined at 700 to 1200 ° C., preferably 800 to 1000 ° C., then the calcined product is pulverized and granulated as desired, and further usually 700 to 1200. Firing may be carried out at a temperature of, preferably 800 to 1000 ° C.
[0056]
The barium titanate after baking can be made into a product by washing with an acid solution, washing with water and drying, for example. The drying method is not particularly limited as long as a conventional method is used, and examples thereof include a method using a spray dryer.
[0057]
The barium titanate obtained by the present invention has an average particle size of 0.05 to 2 μm determined by observation with an electron microscope, is extremely high purity, and is suitable for electronic parts.
[0058]
If necessary, before firing, that is, after mixing with titanium dioxide or after calcination, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, At least one element selected from rare earth elements such as Tm, Yb, and Lu, Ba, Li, Bi, Zn, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Co, V, Nb, Ni, Cr, Fe, and Mg. When the subcomponent element-containing compound to be contained is mixed and then fired, a titanium-based perovskite ceramic raw material powder containing the subcomponent element oxide can be obtained. The combination and addition amount of these subcomponent element-containing compounds can be arbitrarily set in accordance with the dielectric characteristics required for the ceramic raw material powder to be produced. The specific addition amount of the subcomponent element-containing compound is usually 0.1 to 5 parts by weight as an element in the subcomponent element-containing compound with respect to 100 parts by weight of barium titanate.
[0059]
The barium titanate and titanium-based perovskite ceramic raw material powder obtained in the present invention can be used as a raw material for producing a multilayer capacitor. For example, first, the barium titanate or titanium-based perovskite ceramic raw material powder and a conventionally known compounding agent such as an additive, an organic binder, a plasticizer, and a dispersant are mixed and dispersed to form a slurry. A solid sheet is formed to obtain a ceramic sheet. Next, a conductive paste for forming an internal electrode is printed on one surface of the ceramic sheet, and after drying, a plurality of ceramic sheets are laminated and then pressed in the thickness direction to form a laminate. Further, the laminate is heat-treated to remove the binder, and is fired to obtain a fired body. Thereafter, an In—Ga paste, Ni paste, Ag paste, nickel alloy paste, copper paste, copper alloy paste or the like is applied to this sintered body and baked, whereby a multilayer capacitor can be obtained.
[0060]
Further, the barium titanate or titanium-based perovskite ceramic raw material powder obtained in the present invention is blended in a resin such as an epoxy resin, a polyester resin, or a polyimide resin, and is used as a resin sheet, a resin film, an adhesive, etc. And can be suitably used for materials such as multilayer printed wiring boards. The barium titanate or the ceramic raw material powder is a dielectric material for an EL element, a co-material for suppressing a shrinkage difference between an internal electrode and a dielectric layer, a base material for an electrode ceramic circuit board or a glass ceramic circuit board. In addition, it can be suitably used as a raw material for circuit peripheral materials, a catalyst used during reactions such as exhaust gas removal and chemical synthesis, and a surface modifier for printing toner that imparts an antistatic effect and a cleaning effect.
[0061]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these.
[0062]
The bead mill apparatus used in the following examples and comparative examples will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a bead mill apparatus. In FIG. 1, a bead mill device 1 is a model UVM-5 manufactured by Imex Co., Ltd., and drives a stirring blade portion 1b having a structure in which a large number of screw type impellers are coaxially fitted to a stirring main shaft, and a stirring blade portion 1b. A rotating cylinder 1a (capacity: 5L) that converges the stirring blade drive portion 1e and the stirring blade portion 1b with a small gap between the outer periphery of the impeller and rotates at a lower speed than the impeller in the opposite direction to the stirring blade portion 1b. ), Inlets 1g and 1f provided on the inlet side of the rotating cylinder 1a, an outlet 1h provided on the outlet side of the rotating cylinder 1a, and a media separating device 1d disposed near the outlet 1h in the rotating cylinder 1a. It comprises. A filter cloth was used as the media separating device 1d. Further, a carbon dioxide gas cylinder 3 was connected to the inlet 1f, a raw material storage tank 2 was connected to the inlet 1g, and a product storage tank 4 was connected to the outlet 1h.
[0063]
<Production method of fine barium carbonate>
Example 1
5 L of an aqueous solution containing 84.7 g / L of barium sulfide was added to the raw material storage tank 2, and 25 g of ascorbic acid was added and dissolved in this aqueous solution as a powder to prepare a barium salt reaction liquid (barium salt reaction liquid A). The amount of ascorbic acid added is the following chemical reaction formula (8)
BaS + CO 2 + H 2 O → BaCO 3 + H 2 S ↑ (8)
The amount of addition relative to the amount of barium carbonate calculated from is equivalent to 2.5%. Next, 300 g of sodium hydroxide dissolved in distilled water was added to the barium salt reaction solution A and stirred to prepare an alkali reaction solution (alkali reaction solution A). In addition, the addition amount of sodium hydroxide is an amount corresponding to the equivalent or more of the generated barium carbonate.
[0064]
Thereafter, using the bead mill apparatus 1, 0.4 mm-diameter zirconia beads as a granular medium (c) are introduced from the inlet 1 g so that the filling rate in the rotating cylinder 1 a is 85%, and the rotating cylinder 1 a and the stirring blade The part 1b is driven to stir the zirconia beads at a peripheral speed of 10 m / s, and the alkaline reaction liquid A is supplied from the inlet 1g so that the inside of the rotating cylinder 1a is filled and the residence time in the rotating cylinder 1a is 90 seconds. Then, carbon dioxide was blown from the inlet 1f at a rate of 1 L / min to react in the rotary cylinder 1a, and the slurry after the reaction was discharged from the outlet 1h to the product storage tank 4. The reaction temperature in the rotating cylinder 1a at this time is 30 ° C., and when the pH of the slurry supplied to the product storage tank 4 from the discharge port 1h is lowered to 12.5, the alkaline reaction liquid A and carbon dioxide The supply was stopped and the contact reaction was terminated. Note that the zirconia beads did not pass through the media separator 1d and did not move to the product storage tank 4.
[0065]
Next, the slurry (slurry A) in the product storage tank 4 was filtered, washed, and dried to obtain barium carbonate (barium carbonate A). About this barium carbonate, the BET specific surface area, the average particle diameter, the oxidizing sulfur content, and the ignition loss were measured. The results are shown in Table 1. The average particle size was determined by a laser diffraction method. Moreover, it shows below about the measuring method of oxidizing sulfur content and ignition loss.
[0066]
・ Oxidative sulfur content
Weight W 0 After adding potassium permanganate aqueous solution as an oxidizer to the barium carbonate sample of, and then adding hydrochloric acid dropwise to completely oxidize the oxidizing sulfur content in the sample, the undissolved residue weight W 1 Was measured. Weight W 0 The barium carbonate sample was dissolved in hydrochloric acid and the undissolved residue weight W 2 Was measured. Where W 1 Than W 2 Difference W minus 3 W 0 The value divided by the value was defined as the oxidizing sulfur content.
[0067]
・ Loss on ignition
Weight W 0 Weight W decreased when a barium carbonate sample was heated in a heating furnace at 700 ° C. for 1 hour 4 Seeking W 4 W 0 The value divided by was used as ignition loss.
[0068]
Comparative Example 1
Barium carbonate (barium carbonate B) was obtained in the same manner as in Example 1 except that zirconia beads were not added. About this barium carbonate, the BET specific surface area, the average particle diameter, the oxidizing sulfur content, and the ignition loss were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[0069]
[Table 1]
Figure 0004235409
[0070]
As a result of Table 1, it can be seen that the product obtained by the production method according to the present invention can obtain barium carbonate having a small BET specific surface area, a small amount of impurities and a low ignition loss.
[0071]
Example 2
Barium carbonate (barium carbonate C) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of ascorbic acid added was 50 g, and the addition rate relative to the amount of barium carbonate calculated from the above formula (8) was set to an amount corresponding to 5.0%. ) About this barium carbonate, the BET specific surface area, the average particle diameter, the oxidizing sulfur content, and the ignition loss were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[0072]
Comparative Example 2
Barium carbonate (barium carbonate D) was obtained in the same manner as in Example 2 except that zirconia beads were not added. About this barium carbonate, the BET specific surface area, the average particle diameter, the oxidizing sulfur content, and the ignition loss were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[0073]
[Table 2]
Figure 0004235409
[0074]
Example 3
10 L of an aqueous solution containing 122.2 g / L of dihydrate of barium chloride is put into the raw material storage tank 2, and 25 g of ascorbic acid is added and dissolved in this aqueous solution as a powder to obtain a barium salt reaction liquid (barium salt reaction liquid C). Was prepared. The amount of ascorbic acid added is the following chemical reaction formula (9)
BaCl 2 + CO 2 + 2NaOH → BaCO 3 + 2NaCl + H 2 O (9)
The amount of addition relative to the amount of barium carbonate calculated from is equivalent to 2.5%. Next, 300 g of sodium hydroxide dissolved in distilled water was added to the barium salt reaction liquid C and stirred to prepare an alkali reaction liquid (alkali reaction liquid C). In addition, the addition amount of sodium hydroxide is an amount corresponding to the equivalent or more of the generated barium carbonate.
[0075]
Thereafter, the alkali reaction liquid C and carbon dioxide were used in the same manner as in Example 1 except that the zirconia beads were not added and the alkali reaction liquid C was used instead of the alkali reaction liquid A. Were reacted in the rotary cylinder 1a so that the residence time in the rotary cylinder 1a was 90 seconds, and the slurry after the reaction was discharged from the discharge port 1h to the product storage tank 4. The reaction temperature in the rotating cylinder 1a at this time was 30 ° C., and the reaction was terminated when the pH of the slurry supplied to the product storage tank 4 from the discharge port 1h dropped to 13.2. Note that the zirconia beads did not pass through the media separator 1d and did not move to the product storage tank 4.
[0076]
Next, the slurry (slurry E) in the product storage tank 4 is returned to the introduction port 1g using a return pipe in which the product storage tank 4 and the introduction port 1g are connected in advance via a pump (not shown). The slurry E was circulated between the product storage tank 4 and the rotating cylinder 1a.
[0077]
Next, zirconia beads having a diameter of 0.4 mm as a fluid medium are introduced from the introduction port 1g so that the filling rate in the rotary cylinder 1a is 85%, and rotated so that the zirconia beads are stirred at a peripheral speed of 10 m / s. The cylinder 1a and the stirring blade portion 1b were driven to perform a wet pulverization process so that the residence time of the slurry E was 90 seconds, and the slurry after the pulverization process was discharged from the discharge port 1h to the product storage tank 4. Note that the zirconia beads did not pass through the media separator 1d and did not move to the product storage tank 4.
[0078]
Next, the slurry (slurry F) in the product storage tank 4 was filtered, washed and dried to obtain barium carbonate (barium carbonate E). About this barium carbonate, the BET specific surface area, the average particle diameter and the ignition loss were measured in the same manner as in Example 1, and the chlorine ion content was measured by the following method. The results are shown in Table 3.
[0079]
・ Chlorine ion content
A barium carbonate sample was dissolved in nitric acid, and an aqueous silver nitrate solution was added to this solution to convert chloride ions into silver chloride. The concentration of silver chloride in the solution was determined by turbidity of the white turbidity of the silver chloride with the standard solution of chloride, and the chloride content in the barium carbonate sample was determined from the concentration and the weight of the barium carbonate sample.
[0080]
Comparative Example 3
Barium carbonate (barium carbonate F) was obtained in the same manner as in Example 3 except that the slurry E was not subjected to the treatment to make the slurry F, and the slurry E was directly filtered, washed and dried. About this barium carbonate, it carried out similarly to Example 1, and measured the BET specific surface area, the average particle diameter, the ignition loss, and chloride ion content. The results are shown in Table 3.
[0081]
[Table 3]
Figure 0004235409
[0082]
From the results shown in Table 3, it can be seen that by using a fluid medium, it is possible to obtain barium carbonate which is fine and has low impurities and low ignition loss.
[0083]
Example 4
Instead of filtering the slurry A in the product storage tank 4 as it is, an amount of 23.3% by weight of ethylene glycol with respect to the amount of barium carbonate contained in the slurry A is added to the slurry A and stirred. After preparing the slurry (slurry G), barium carbonate (barium carbonate G) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the slurry G was filtered. About this barium carbonate, the BET specific surface area, the average particle diameter, the oxidizing sulfur content, and the ignition loss were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.
[0084]
[Table 4]
Figure 0004235409
[0085]
<Production method of barium titanate>
Example 5
Fine barium carbonate (barium carbonate E) obtained in Example 3 and high-purity titanium oxide (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd., product name; chlorus titanium oxide KA-10C, BET specific surface area; 9.2 m 2 / g, average particle size 0.37 μm) using a ball mill (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd., model: Attritor MA-015C) as a wet mixer so that the molar ratio of Ti / Ba is 1.006 The mixture was thoroughly mixed, dried at 130 ° C. for 24 hours, and pulverized. Subsequently, it baked at 900 degreeC for 2 hours, and obtained the barium titanate.
[0086]
The obtained barium titanate has an average particle diameter of 0.7 μm determined from a scanning electron microscope (SEM) photograph, and when X-ray diffraction was performed on this barium titanate using CuKα rays as a radiation source, The peaks of unreacted raw materials barium carbonate and titanium dioxide could not be confirmed. The results are shown in Table 5.
[0087]
Example 6
Fine barium carbonate (barium carbonate G) obtained in Example 4 and high-purity titanium oxide (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd., product name; chlorus titanium oxide KA-10C, BET specific surface area; 9.2 m 2 / g, average particle size 0.37 μm) using a ball mill (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd., model: Attritor MA-015C) as a wet mixer so that the molar ratio of Ti / Ba is 1.006 The mixture was thoroughly mixed, dried at 130 ° C. for 24 hours, and pulverized.
[0088]
A 0.08 g portion of this pulverized product was subjected to a solid phase reaction between barium carbonate and titanium dioxide in a differential thermal analyzer (manufactured by Max Science Co., Ltd., model: TG-DTA2000), and the DTA curve during the reaction was plotted. It is shown in 2. Further, barium titanate obtained when 4 g of this pulverized product was baked at 830 ° C. for 2 hours in a crucible had an average particle size of 0.5 μm determined by a scanning electron microscope (SEM) photograph. Further, when X-ray diffraction was performed on this barium titanate using CuKα rays as a radiation source, peaks of unreacted raw materials barium carbonate and titanium dioxide could not be confirmed. The results are shown in Table 5.
[0089]
Comparative Example 5
Commercially available barium carbonate (average particle size 1.4 μm, specific surface area 2.5 m 2 / g), high purity titanium oxide (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd., product name: chlorus titanium oxide KA-10C, BET specific surface area; 9.2 m 2 / g, average particle size 0.37 μm) using a ball mill (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd., model: Attritor MA-015C) as a wet mixer so that the molar ratio of Ti / Ba is 1.006 The mixture was thoroughly mixed, dried at 130 ° C. for 24 hours, and pulverized. Next, 0.08 g of this pulverized product was subjected to a solid phase reaction between barium carbonate and titanium dioxide in a differential thermal analyzer (manufactured by Max Science Co., Ltd., model: TG-DTA2000), and a DTA curve during the reaction. Is shown in FIG.
[0090]
Further, barium titanate obtained when 4 g of this pulverized product was calcined at 830 ° C. for 2 hours in a crucible had an average particle diameter of 0.6 μm as observed by an electron microscope. Further, when X-ray diffraction was performed on this barium titanate using CuKα rays as a radiation source, peaks of unreacted raw materials barium carbonate and titanium dioxide were confirmed. The results are shown in Table 5.
[0091]
[Table 5]
Figure 0004235409
[0092]
From the results of Example 6 and Comparative Example 5, the product obtained by reacting commercially available fine barium carbonate and titanium dioxide of Comparative Example 5 is shown in FIG.
BaCO 3 + TiO 2 → BaTiO 3 + CO 2 ↑ (10)
The endothermic peak accompanying the phase transition (β → α) of barium carbonate based on the above is seen at around 980 ° C., whereas the reaction between the fine barium carbonate of the invention of Example 6 and titanium dioxide is 980 ° C. Since there is no endothermic peak associated with the nearby phase transition, the de-CO2 2 Is completed, and the production reaction of barium titanate by the reaction of fine barium carbonate and titanium dioxide is completed. It can also be seen that the reaction between the finely divided barium carbonate and titanium dioxide of the present invention allows high-purity barium titanate to be obtained without remaining unreacted barium carbonate even in a low temperature range of 830 ° C. Table 6 shows a list of symbols used for the barium salt reaction solution, the alkali reaction solution, the slurry, and barium carbonate in the examples and comparative examples.
[0093]
[Table 6]
Figure 0004235409
[0094]
【The invention's effect】
According to the method for producing fine barium carbonate according to the present invention, fine barium carbonate that is fine, has a low impurity content, and has a small loss on ignition can be produced at low cost. Moreover, the barium titanate suitable for electronic components can be obtained at low cost by reacting the finely divided barium carbonate obtained by the above method with titanium dioxide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a bead mill apparatus.
FIG. 2 is a graph showing a DTA curve.
[Explanation of symbols]
1 Bead mill equipment
1a Rotating cylinder
1b Stir blade
1c Zirconia beads
1d media separator
1e Stirring blade drive
1f, 1g inlet
1h outlet
2 Raw material storage tank
3 Carbon dioxide cylinder
4 Product storage tank
P pump

Claims (11)

可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)と、粒状媒体(c)とを、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/sで流動する状態で15秒以上接触させることを特徴とする微粒炭酸バリウムの製造方法。The granular medium (c) flows through the soluble barium salt-containing solution (a), the carbon dioxide or soluble carbonate-containing solution (b), and the granular medium (c) at a maximum peripheral speed of 0.1 to 25 m / s . A method for producing finely divided barium carbonate, wherein the contact is performed for 15 seconds or more in a state. 前記可溶性バリウム塩含有溶液(a)及び前記可溶性炭酸塩含有溶液(b)の1種又は2種に、多価アルコール、ピロリン酸、アスコルビン酸、カルボン酸及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の粒子成長抑制剤を存在させることを特徴とする請求項1記載の微粒炭酸バリウムの製造方法。 To one or two of the soluble barium salt containing solution (a) and the soluble carbonate-containing solution (b), a polyhydric alcohol, pyrophosphoric acid, ascorbic acid, at least selected from the group consisting of carboxylic acids and carboxylic acid salts claim 1 Symbol placement of a method for manufacturing a fine barium carbonate, characterized in that the presence of one of the particle growth inhibitor. 炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)との混合物を、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/sで流動する状態で15秒以上流動処理することを特徴とする微粒炭酸バリウムの製造方法。Fine particles characterized in that a mixture of barium carbonate slurry (d) and granular medium (c) is fluidized for 15 seconds or more in a state where granular medium (c) flows at a maximum peripheral speed of 0.1 to 25 m / s. A method for producing barium carbonate. 前記炭酸バリウムスラリー(d)に、多価アルコール、ピロリン酸、アスコルビン酸、カルボン酸及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の粒子成長抑制剤を存在させることを特徴とする請求項3記載の微粒炭酸バリウムの製造方法。4. The barium carbonate slurry (d) contains at least one particle growth inhibitor selected from the group consisting of polyhydric alcohol, pyrophosphoric acid, ascorbic acid, carboxylic acid and carboxylate. The manufacturing method of the fine-grain barium carbonate of description. 可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)と、粒状媒体(c)とを、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/sで流動する状態で15秒以上接触させ、微粒炭酸バリウムスラリーと該粒状媒体(c)とを含む混合物を得、次いで、該粒状媒体(c)と該微粒炭酸バリウムスラリーとに分離する微粒炭酸バリウムの製造方法であり、該微粒炭酸バリウムスラリーに多価アルコール、ピロリン酸、アスコルビン酸、カルボン酸及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の粒子成長抑制剤を存在させることを特徴とする微粒炭酸バリウムの製造方法。The granular medium (c) flows through the soluble barium salt-containing solution (a), the carbon dioxide or soluble carbonate-containing solution (b), and the granular medium (c) at a maximum peripheral speed of 0.1 to 25 m / s. For 15 seconds or more in a state to obtain a mixture containing the fine barium carbonate slurry and the granular medium (c), and then separating the granular medium (c) and the fine barium carbonate slurry. The fine barium carbonate slurry is characterized in that at least one particle growth inhibitor selected from the group consisting of polyhydric alcohol, pyrophosphoric acid, ascorbic acid, carboxylic acid and carboxylate is present in the fine barium carbonate slurry. Manufacturing method. 炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)との混合物を、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/sで流動する状態で15秒以上流動処理し、微粒炭酸バリウムスラリーと該粒状媒体(c)とを含む混合物を得、次いで、該粒状媒体(c)と該微粒炭酸バリウムスラリーとに分離する微粒炭酸バリウムの製造方法であり、該微粒炭酸バリウムスラリーに多価アルコール、ピロリン酸、アスコルビン酸、カルボン酸及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の粒子成長抑制剤を存在させることを特徴とする微粒炭酸バリウムの製造方法。A mixture of the barium carbonate slurry (d) and the granular medium (c) is fluidized for 15 seconds or more in a state where the granular medium (c) flows at a maximum peripheral speed of 0.1 to 25 m / s, It is a method for producing fine barium carbonate, wherein a mixture containing the granular medium (c) is obtained, and then separated into the granular medium (c) and the fine barium carbonate slurry. A polyhydric alcohol is added to the fine barium carbonate slurry. A method for producing fine barium carbonate, comprising the presence of at least one particle growth inhibitor selected from the group consisting of pyrophosphoric acid, ascorbic acid, carboxylic acid and carboxylate. 可溶性バリウム塩含有溶液(a)と、二酸化炭素又は可溶性炭酸塩含有溶液(b)と、粒状媒体(c)とを、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/sで流動する状態で15秒以上接触させ、微粒炭酸バリウムスラリーと該粒状媒体(c)とを含む混合物を得、次いで、該粒状媒体(c)と該微粒炭酸バリウムスラリーとに分離し、次いで、該微粒炭酸バリウムスラリーを、濾過洗浄する微粒炭酸バリウムの製造方法であり、該微粒炭酸バリウムスラリーの濾過洗浄液に、多価アルコール、ピロリン酸、アスコルビン酸、カルボン酸及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の粒子成長抑制剤を存在させることを特徴とする微粒炭酸バリウムの製造方法。The granular medium (c) flows through the soluble barium salt-containing solution (a), the carbon dioxide or soluble carbonate-containing solution (b), and the granular medium (c) at a maximum peripheral speed of 0.1 to 25 m / s. In a state for 15 seconds or more to obtain a mixture containing the fine barium carbonate slurry and the granular medium (c), then separated into the granular medium (c) and the fine barium carbonate slurry, and then the fine carbonic acid carbonate. A method for producing fine barium carbonate by filtering and cleaning a barium slurry, wherein the fine particle barium carbonate slurry is filtered and washed with at least one selected from the group consisting of polyhydric alcohol, pyrophosphoric acid, ascorbic acid, carboxylic acid and carboxylate. A method for producing fine-grained barium carbonate, characterized by including a seed grain growth inhibitor. 炭酸バリウムスラリー(d)と粒状媒体(c)との混合物を、粒状媒体(c)が最大周速度0.1〜25m/sで流動する状態で15秒以上流動処理し、微粒炭酸バリウムスラリーと該粒状媒体(c)とを含む混合物を得、次いで、該粒状媒体(c)と該微粒炭酸バリウムスラリーとに分離し、次いで、濾過洗浄する微粒炭酸バリウムの製造方法であり、該微粒炭酸バリウムスラリーの濾過洗浄液に、多価アルコール、ピロリン酸、アスコルビン酸、カルボン酸及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の粒子成長抑制The mixture of the barium carbonate slurry (d) and the granular medium (c) is fluidized for 15 seconds or more with the granular medium (c) flowing at a maximum peripheral speed of 0.1 to 25 m / s, A method for producing fine barium carbonate, comprising: obtaining a mixture containing the granular medium (c); then separating the granular medium (c) and the fine barium carbonate slurry; and then filtering and washing the mixture. Suppressing the growth of at least one particle selected from the group consisting of polyhydric alcohol, pyrophosphoric acid, ascorbic acid, carboxylic acid and carboxylate in the filtration and washing liquid of the slurry 剤を存在させることを特徴とする微粒炭酸バリウムの製造方法。A method for producing fine barium carbonate, characterized by comprising an agent. 導入口及び排出口を備える反応容器と、該反応容器内を攪拌する攪拌機と、前記反応容器内に設けられ前記粒状媒体(c)を前記反応容器内に滞留させるフィルターとを有する混合攪拌装置を用いて、連続的に又はバッチ処理で断続的に接触させることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項記載の微粒炭酸バリウムの製造方法。A mixing and stirring apparatus having a reaction vessel having an inlet and an outlet, a stirrer for stirring the inside of the reaction vessel, and a filter provided in the reaction vessel and retaining the granular medium (c) in the reaction vessel. The method for producing fine barium carbonate according to any one of claims 1 to 8, wherein the method is used for continuous contact or intermittent contact by batch treatment. 前記粒状媒体(c)がセラミックスビーズ又は樹脂ビーズであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項記載の微粒炭酸バリウムの製造方法。The method for producing fine-grained barium carbonate according to any one of claims 1 to 9 , wherein the granular medium (c) is ceramic beads or resin beads. 請求項1〜10のいずれか1項記載の製造方法で得られた微粒炭酸バリウムと、二酸化チタンとを混合して焼成することを特徴とするチタン酸バリウムの製造方法。A method for producing barium titanate, comprising mixing and firing fine barium carbonate obtained by the production method according to any one of claims 1 to 10 , and titanium dioxide.
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