JP5487319B2 - チタン酸バリウムの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)TiCl4溶液にBaCl2・2H2Oを加え、溶解させて、Ba/Tiモル比が1:1の溶液を調製する、Ba−Ti混合液を生成する工程と、
(2)脱イオン水にアンモニア水と重炭酸アンモニウムとを加え、NH4OH/NH4HCO3=5:1の溶液を調製する、合成剤を生成する工程と、
(3)反応器にBa−Ti混合液と合成剤とを投入し、合成反応を行い、スラリーを得る、チタン酸バリウムを合成する工程と、
(4)工程(3)で得たスラリーを圧力濾過によって分離して、好ましくは、CaOと母液においてのNH4Clとを反応させてNH4OHを回収し、固体を熱洗浄した後に、圧力濾過によって分離し、母液を処理した後に排出し、ろ塊を得る、分離工程と、
(5)工程(4)で得たろ塊を590−610℃にて1時間焼成してから、700−950℃にて2時間で焼成する、焼成工程と、
(6)工程(5)で得た固体を粉砕機で粉砕してチタン酸バリウム製品を得る、粉砕工程とを含む。
(1)Ba−Ti混合液を生成する工程
市販の国家1級のTiCl4に脱イオン水を加え、[Ti4+]=0.5 mol/Lとなるよう、TiCl4溶液を調製した。その溶液にBaCl2・2H2Oを加え、溶解させ、Ba/Tiモル比を1:1とし、さらに脱イオン水を加え、希釈し[Ti4+]=[Ba2+]=0.10mol/Lの溶液を調製した。
(2)合成剤を生成する工程
脱イオン水にアンモニア水及び重炭酸アンモニウムを加え、NH4OH/NH4HCO3=5:1、[CO3 2−]=1.0 mol/Lの溶液を調製した。
(3)チタン酸バリウムを合成する工程
反応器にBa−Ti混合液及び合成剤を投入し、Ba−Ti混合液の流量を1000L/h、合成剤の流量を100L/h、合成反応器の回転数を350rpmになるようにコントロールして合成反応をさせ、スラリーを得た。
(4)分離工程
合成したスラリーを圧搾濾過機で圧力濾過により分離し、CaOと母液との反応によりNH4OHを回収し、固体を90℃まで加熱し、洗浄釜内でスラリーと水との比を1:7として2時間熱洗浄を行った後に、圧力濾過により分離し、母液を処理した後に排出して、ろ塊を得た。
(5)焼成工程
ろ塊を5℃/minの速度で室温から600℃まで昇温してから、1時間焼成し、更に、3℃/minの速度で780℃まで昇温してから、2時間焼成した後に、室温まで冷却した。
(6)粉砕の工程
焼成した産物を粉砕機で粉砕してチタン酸バリウムサンプル1#を得た。
下記のパラメータの選択及び工程が異なる以外、実施例1と同じ工程でBaTiO3サンプル2#を得た。
(1)TiCl4溶液中、[Ti4+]=1.0mol/Lであり、Ba−Ti混合液中、[Ba2+]= 0.47mol/Lである。
(2)合成剤中、[CO3 2−]=1.22mol/Lである。
(3)Ba−Ti混合液の流量は1500L/hであり、合成剤の流量は607L/hであり、合成反応器の回転数は500rpmである。
(4)固体の熱洗浄において、洗浄のスラリーと水との比は1:6であり、洗浄温度は90℃であり、洗浄時間は2時間である。
(5)焼成では、5℃/minの速度で室温から610℃まで昇温してから、1時間焼成し、更に、3℃/minの速度で800℃まで昇温してから、2時間焼成した。
下記のパラメータの選択が異なる以外、実施例1と同じ工程でBaTiO3サンプル3#を得た。
(1)TiCl4溶液中、[Ti4+]=2.5mol/Lであり、Ba−Ti混合液中、[Ba2+]= 0.8mol/Lである。
(2)合成剤中、[CO3 2−]=1.5mol/Lである。
(3)Ba−Ti混合液の流量は2000L/hであり、合成剤の流量は1500L/hであり、合成反応器の回転数は300rpmである。
(4)固体の熱洗浄において、洗浄のスラリーと水との比は1:4であり、洗浄温度は95℃であり、洗浄時間は2時間である。
(5)焼成では、5℃/minの速度で室温から590℃まで昇温してから、1時間焼成し、更に、3℃/minの速度で950℃まで昇温してから、2時間焼成した後に、室温まで冷却した。
下記のパラメータの選択が異なる以外、実施例1と同じ工程でBaTiO3サンプル4#を得た。
(1)TiCl4溶液中、[Ti4+]=1.5mol/Lであり、Ba−Ti混合液中、[Ba2+]= 0.4mol/Lである。
(2)合成剤中、[CO3 2−]=2.5mol/Lである。
(3)Ba−Ti混合液の流量は4000L/hであり、合成剤の流量は4000L/hであり、合成反応器の回転数は700rpmである。
(4)固体の熱洗浄において、洗浄のスラリーと水との比は1:6であり、洗浄温度は95℃であり、洗浄時間は2時間である。
(5)焼成では、5℃/minの速度で室温から600℃まで昇温してから、1時間焼成し、更に、3℃/minの速度で700℃まで昇温してから、2時間焼成した後に、室温まで冷却した。
下記のパラメータの選択が異なる以外、実施例1と同じ工程でBaTiO3サンプル5#を得た。
(1)TiCl4溶液中、[Ti4+]=1.8mol/Lであり、Ba−Ti混合液中、[Ba2+]= 0.6mol/Lである。
(2)合成剤中、[CO3 2−]=0.2mol/Lである。
(3)Ba−Ti混合液の流量は100L/hであり、合成剤の流量は500L/hであり、合成反応器の回転数は100rpmである。
(4)固体の熱洗浄において、洗浄のスラリーと水との比は1:6であり、洗浄温度は95℃であり、洗浄時間は2時間である。
(5)焼成では、5℃/minの速度で室温から600℃まで昇温してから、1時間焼成し、更に、3℃/minの速度で700℃まで昇温してから、2時間焼成した後に、室温まで冷却した。
下記のパラメータの選択が異なる以外、実施例1と同じ工程で、BaTiO3サンプル6#を得た。
(1)TiCl4溶液中、[Ti4+]=1.5mol/Lであり、Ba−Ti混合液中、[Ba2+]= 0.5mol/Lである。
(2)合成剤中、[CO3 2−]=1.5mol/Lである。
(3)Ba−Ti混合液の流量は1500L/hであり、合成剤の流量は525L/hであり、合成反応器の回転数は400rpmである。
(4)固体の熱洗浄において、洗浄のスラリーと水との比は1:6であり、洗浄温度は90℃であり、洗浄時間は2時間である。
(5)焼成では、5℃/minの速度で室温から600℃まで昇温してから、1時間焼成し、更に、3℃/minの速度で800℃まで昇温してから、2時間焼成した後に、室温まで冷却した。
各実施例で得たサンプルの各含有量は以下の表に示す。
Claims (12)
- TiCl4溶液にBaCl2・2H2Oを加え、溶解させて、Ba/Tiモル比が1:1の溶液を調製する、Ba−Ti混合液を生成する工程(1)と、
脱イオン水にアンモニア水と重炭酸アンモニウムとを加え、NH4OH/NH4HCO3 モル比が5:1の溶液を調製する、合成剤を生成する工程(2)と、
反応器にBa−Ti混合液と合成剤とを投入し、合成反応を行い、スラリーを得る、チタン酸バリウムを合成する工程(3)と、
工程(3)で得たスラリーを圧力濾過によって分離して、得られた固体を熱洗浄してから、圧力濾過によって分離して、ろ塊を得る、分離工程(4)と、
工程(4)で得たろ塊を590−610℃にて1時間焼成してから、700−950℃にて2時間焼成する、焼成工程(5)と、
工程(5)で得た固体を粉砕機で粉砕してチタン酸バリウム製品を得る、粉砕工程(6)とを、
含むことを特徴とするチタン酸バリウムの製造方法。 - 前記工程(1)において、TiCl4溶液中、[Ti4+]=0.5−2.5mol/Lであることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(1)において、TiCl4溶液中、[Ti4+]=1.0−2.0mol/Lであることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(1)において、Ba−Ti混合液中、[Ti4+]=[Ba2+]=0.1−0.8 mol/Lであることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(1)において、Ba−Ti混合液中、[Ti4+]=[Ba2+]=0.4−0.6 mol/Lであることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(2)において、合成剤中、[CO3 2−]=0.2−2.5mol/Lであることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(2)において、合成剤中、[CO3 2−]=1.0−1.5mol/Lであることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(3)において、Ba−Ti混合液の流量が100−4000L/hであり、合成剤の流量が100−4000L/hであり、合成反応器の回転数が100−700rpmであることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(3)において、Ba−Ti混合液の流量が1000−2000L /hであり、合成剤の流量が500−1500L/hであり、合成反応器の回転数が300−500rpmであることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(4)は、更に、一回目の圧力濾過によって分離された母液をCaOと反応させてNH4OHを回収する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(4)において、熱洗浄操作温度が90−95℃であり、時間が2時間であることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
- 前記工程(5)における焼成操作温度は、5℃/minの速度で室温から590−610℃まで昇温してから、1時間焼成し、さらに、3℃/minの速度で700−950℃まで昇温してから、2時間焼成し、さらに、室温まで冷却するという履歴を経ることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムの製造方法。
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