KR20030006579A - Method of producing barium titanate by using new starting materials - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A preparation method of barium titanate powder by hydrothermal synthesis is provided, which prevents corrosion of powder preparation equipment and lowers production cost by using Ba and Ti hydroxides as raw materials instead of conventional raw materials containing chlorides. CONSTITUTION: The continuous preparation method of fine and homogeneous BaTiO3 powder through hydrothermal process comprises the steps of: (i) mixing barium hydroxide, Ba(OH)2-8H2O, with titanium hydroxide, TiO(OH)2 in a concentration ratio of 0.5-2 : 1 under pressure of 10-40MPa, which is expressed by the formula TiO(OH)2 + Ba(OH)2-8H2O -->BaTiO3 +10H2O; (ii) supplying hot water to the mixture for 100-400deg.C of mixture; (iii) reacting 3-10sec. to form critical nuclei; (iv) supplying hot water to the intermediates forming critical nuclei, and dehydrating under subcritical and supercritical state to get BaTiO3; (v) separating synthesized materials and recycling.

Description

신규 원료물질을 이용한 티탄산바륨의 제조방법{Method of producing barium titanate by using new starting materials}Method of producing barium titanate by using new starting materials}

본 발명은 티탄산바륨 분말의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 수열합성법을 이용하여 일련의 합성단계를 순차적 유기적으로 구성한 티탄산바륨 분말의 연속적제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing barium titanate powder, and more particularly, to a method for continuously producing barium titanate powder in which a series of synthetic steps are sequentially organically formed by using hydrothermal synthesis.

티탄산바륨(Barium Taitanate, BaTiO3)은 페로브스카이트 구조를 가지는 강 유전체 계열의 물질로서 유전 상수가 매우 크고, 열 안정성이 우수한 물질이다. 따라서, 티탄산바륨은 세라믹 콘덴서, 차세대 초고주파 통신장비에 필요한 다층 세라믹 커패시터(MLCC), 서미스터(thermistor), 배리스터(varistor) 등의 제품에 주원료로 사용되어 왔으며, 앞으로도 이들 분야의 기초 원료로서 각광받을 것으로 예견되고 있다.Barium titanate (Barium Taitanate, BaTiO 3) is fetched as a cityscape for lobes steel series dielectric material having a tree structure, the dielectric constant is very large, and is excellent in thermal stability material. Therefore, barium titanate has been used as a main raw material in products such as ceramic capacitors, multilayer ceramic capacitors (MLCC), thermistors, and varistors, which are required for next-generation microwave communication equipment, and will be spotlighted as a basic raw material for these fields. It is foreseen.

적층 세라믹 콘덴서의 이러한 박층화를 달성하기 위해서는 원료인 티탄산바륨에 대한 입도의 미세화와 균일화나 고순도화가 필수 불가결하다. 이것은 1980년대에 MIT의 Kent Bowen 교수 등이 '구형미립자의 단일입자분방계(Mono Size Distribution)가 소결에 대하여 지극히 유효하다'라고 하는 이론을 제창한 이래, 티탄산바륨도 그 미립자화 및 고순도화를 매우 중요시하게 되었기 때문이다. 그 후, Arlt 등이 티탄산바륨 소결체에 관해서 실온에서의 유전율은 소결 입자경이 1마이크로에서 최대가 되어 4,000 이상을 가리키는 것이라고 보고한 바 있다.In order to achieve such a thinning of a multilayer ceramic capacitor, it is indispensable to refine, homogenize, or purify the particle size of the barium titanate as a raw material. This is because barium titanate has been fine-grained and highly purified since the 1980s by Professor Kent Bowen of MIT and his colleagues insisting that the mono particle distribution of spherical fine particles is extremely effective for sintering. Because it became very important. Subsequently, Arlt et al reported that the dielectric constant at room temperature for the barium titanate sintered body indicates that the sintered particle diameter reaches a maximum of 1 micron and indicates 4,000 or more.

오늘날, 이러한 티탄산바륨은 공업적으로 몇가지 방법으로 제조되어 왔다. 먼저, 물리적 합성법으로서 고상법이 있다. 이 방법은 산화티탄늄(TiO2)과 탄산바륨(BaCO3)의 분말을 혼합한 후 1000℃ 이상의 고온에서 가열분해하는 방법이다.Today, such barium titanate has been industrially produced in several ways. First, there is a solid phase method as a physical synthesis method. This method is a method of mixing the powder of titanium oxide (TiO 2 ) and barium carbonate (BaCO 3 ) and then thermal decomposition at a high temperature of 1000 ℃ or more.

이 방법을 살펴보면,Looking at this method,

① 원료물질의 하나인 산화티탄늄(TiO2)의 제조방법으로서,① As a method of manufacturing titanium oxide (TiO 2 ), which is one of the raw materials,

먼저, 원료광석을 분쇄하여 황산으로 처리함으로써 황산티타늄을 제조하고;First, titanium sulfate is prepared by grinding raw ore and treating with sulfuric acid;

FeOㆍTiO2+ 2H2SO4→ TiOSO4+ FeSO4+ 2H2OFeOTiO 2 + 2H 2 SO 4 → TiOSO 4 + FeSO 4 + 2H 2 O

원심분리기를 이용하여 황산제일철(FeSO4ㆍ7H2O)을 분리 제거한 다음;Separating and removing ferrous sulfate (FeSO 4 .7H 2 O) using a centrifuge;

이것을 가열가수분해시켜 수산화티타늄을 생성시키며;Heat hydrolysis this to produce titanium hydroxide;

TiOSO4+ 2H2O → TiO(OH)2+ H2SO4 TiOSO 4 + 2H 2 O → TiO (OH) 2 + H 2 SO 4

위에서 생성된 용액을 물로 세척하여 황산 및 가용성 불순물을 제거하고,The solution produced above is washed with water to remove sulfuric acid and soluble impurities,

이로써 수산화티타늄을 얻으며, 이것을 고온에서 소성함으로써 제조되며;This yields titanium hydroxide, which is prepared by firing at high temperature;

TiO(OH)2→ TiO2+ H2OTiO (OH) 2 → TiO 2 + H 2 O

② 또다른 원료물질의 하나인 탄산바륨(BaCO3)의 제조방법으로서,② As another method of manufacturing barium carbonate (BaCO 3 ),

원료광석을 분쇄하고 황산 및 Coke 처리하여 황화바륨을 제조하고;Grinding the raw ore and sulfuric acid and Coke treatment to produce barium sulfide;

BaSO4+ Coke(1200∼1250℃) → BaS(Solid)BaSO 4 + Coke (1200 ~ 1250 ℃) → BaS (Solid)

상기의 황화바륨을 가열가수분해시켜 바륨하이드록사이드를 제조하며;Heat-hydrolyzing the barium sulfide to produce barium hydroxide;

BaS + H2O → Ba(SH)OHBaS + H 2 O → Ba (SH) OH

상기의 물질을 이산화탄소 존재하에 고온에서 소성함으로써 제조되며;The material is prepared by firing at high temperature in the presence of carbon dioxide;

Ba(SH)OH + CO2→ BaCO3+ H2SBa (SH) OH + CO 2 → BaCO 3 + H 2 S

③ 상기의 산화티탄늄(TiO2)과 상기의 탄산바륨(BaCO3)을 혼합하고( 3 ) Mixing the titanium oxide (TiO 2 ) and the barium carbonate (BaCO 3 )

고온(1000℃ 이상)에서 가열 분해하는 것이다;Thermal decomposition at high temperature (over 1000 DEG C);

TiO2+ BaCO3→ BaTiO3+ CO2 TiO 2 + BaCO 3 → BaTiO 3 + CO 2

그런데, 이와같은 고상법은 티탄산바륨의 생산단가가 비교적 저렴하다는 장점이 있으나, 분말 입자가 비교적 크고 또한 입자의 크기도 매우 불균일하여 정밀한 제품의 용도로서는 부적합하다는 단점이 있다.By the way, such a solid phase method has the advantage that the production cost of barium titanate is relatively inexpensive, but the disadvantage is that the powder particles are relatively large and the size of the particles is very uneven, which is not suitable for use in precise products.

이러한 단점을 개선하기 위하여 제안된 것이 화학적 합성법이다. 여기에는 알콕사이드법과, 옥살레이트법(공침법)과, 수열합성법 등이 있다. 먼저, 알콕사이드법은 출발물질의 선택에 따라 다시 여러 가지로 나누어지고 있으나, 대체적으로 티탄알콕사이드와 수산화바륨 수용액을 사용하여 합성하는 것이 일반적이다. 이 방법에 의할 경우, 입자가 비교적 미세한 분말을 얻을 수 있다는 장점이 있으나, 티탄알콕사이드가 공기 중의 수분과 쉽게 반응하게 되고, 또한 용액 중에서 Ti-OH 반응이 급격하게 일어나 수화티타니아를 형성하게 되므로, 세심한 공정관리를 요구한다는 단점이 있다.In order to alleviate these drawbacks, chemical synthesis is proposed. These include an alkoxide method, an oxalate method (coprecipitation method), a hydrothermal synthesis method and the like. First, although the alkoxide method is divided into various types depending on the selection of the starting materials, it is generally synthesized using titanium alkoxide and an aqueous solution of barium hydroxide. According to this method, there is an advantage that the particles can obtain a relatively fine powder, but since titanium alkoxide easily reacts with moisture in the air, and the Ti-OH reaction rapidly occurs in the solution to form hydrated titania, The disadvantage is that it requires careful process control.

한편, 상기의 옥살레이트법은 염화바륨과 염화티탄수용액을 Ba : Ti = 1 : 1 이 되도록 혼합하고, 여기에 옥살산을 첨가하여 티탄바륨옥살레이트를 침전시킨 후, 이를 세척하고 여과하여 건조한 다음, 이를 고온에서 소성하여 제조하는 방법이다. 이 방법은 비교적 공정이 간단하고 제조원가가 저렴하다는 장점이 있으나, 제조된 티탄산바륨의 분말이 크다는 단점이 있다.In the above oxalate method, barium chloride and titanium chloride solution are mixed to Ba: Ti = 1: 1, oxalic acid is added thereto to precipitate titanium barium oxalate, which is then washed, filtered and dried, It is a method of manufacturing by firing at high temperature. This method has the advantage of relatively simple process and low manufacturing cost, but has the disadvantage that the powder of the barium titanate produced is large.

한편, 상기의 수열합성법은 티타늄의 겔상 수화물과 수산화바륨 수용액을 고온·고압하에서 혼합하여 결정성의 티탄산바륨을 제조시키는 방법이다. 이 방법은 1960년대에 일본의 Kubo에 의해서 이미 상압하의 반응에 관해서 보고되어 있고, 그 후 1980년대에 일본의 사카이화학공업(주)에서 미국특허 (USP 제4,643,984호)를 받음으로써 일반에 소개되고 시장에서 주목을 받게 되었다. 수열합성법은 복합 티탄산염의 합성법으로서도 우수한 것으로 인식되고 있다. 상기 미국특허 제4,643,984호에 의한 종래의 수열합성법을 살펴보면 다음과 같다 :On the other hand, the above hydrothermal synthesis method is a method of producing crystalline barium titanate by mixing gel hydrate of titanium and barium hydroxide aqueous solution under high temperature and high pressure. This method has already been reported under normal pressure by Kubo of Japan in the 1960s, and was later introduced to the public by receiving a US patent (USP No. 4,643,984) from Sakai Chemical Co., Ltd. in the 1980s. Attention in the market. It is recognized that hydrothermal synthesis is also excellent as a method for synthesizing complex titanates. Looking at the conventional hydrothermal synthesis method according to the US Patent No. 4,643,984 is as follows:

① 먼저, 원료광석에서 염산법을 이용하여 산화티타늄(TiO2)을 제조하고,① First, titanium oxide (TiO 2 ) is prepared by using hydrochloric acid method in raw material ore,

상기의 산화티타늄을 고온에서 Coke 처리하여 사염화티타늄을 제조한 후,Coke treatment of the titanium oxide at high temperature to produce titanium tetrachloride,

TiO2+ Coke + 2Cl2→ TiCl4+ CO2+ COTiO 2 + Coke + 2Cl 2 → TiCl 4 + CO 2 + CO

상기의 사염화티타늄을 증류수에 용해시키고 광화제와 반응시켜서Titanium tetrachloride is dissolved in distilled water and reacted with mineralizer

수산화티타늄을 제조하고;Preparing titanium hydroxide;

TiCl4+ 4 NaOH (또는 KOH) → Ti(OH)4+ 4 NaCl (또는 4 KCl)TiCl 4 + 4 NaOH (or KOH) → Ti (OH) 4 + 4 NaCl (or 4 KCl)

② 통상의 방법으로 수산화바륨 또는 염화바륨 수용액을 제조하고;(2) preparing barium hydroxide or barium chloride aqueous solution by a conventional method;

③ 상기의 사염화티타늄과 상기의 수산화바륨(또는 염화바륨) 수용액을③ the above titanium tetrachloride and the above barium hydroxide (or barium chloride) aqueous solution

약 200℃, 5시간 정도의 조건에서 반응시킴으로써 제조한다;Prepared by reacting at about 200 ° C. for about 5 hours;

Ti(OH)4+ Ba(OH)2ㆍ8H2O → BaTiO3+ 11 H2OTi (OH) 4 + Ba (OH) 2 8H 2 O → BaTiO 3 + 11 H 2 O

그러나, 상기의 수열합성법(USP 제4,643,984호)에 의할 경우, 출발물질인 사염화티타늄(TiCl4)은 공기 중에서 격렬한 발열반응을 일으키므로, 먼저 반드시 증류수에 용해시켜서 사염화티타늄 수용액을 만들어 사용하여야 하는 번거로움이 있다.However, according to the above hydrothermal synthesis method (USP No. 4,643,984), since the starting material titanium tetrachloride (TiCl 4 ) causes a vigorous exothermic reaction in air, it must first be dissolved in distilled water to make an aqueous solution of titanium tetrachloride. There is a hassle.

또한, 상기의 수열합성법은 무엇보다도 반응물질들이 염소 성분을 함유하고 있으므로, 반응공정에서 맹독성 염소(Cl2) 가스를 발생시킬 뿐만 아니라, 그로 인하여 필연적으로 제조장치를 부식시키는 단점이 있다. 이것은 광화제(NaOH 또는 KOH)를 사용하고 있으므로, 역시 제조장치의 부식을 피할 수 없게 되어진다. 따라서, 상기의 방법에서는 이를 해결해주기 위하여, 염소 및 알카리 성분을 주기적으로 세척해주어야 하는 문제점이 지적되고 있다.In addition, the above-mentioned hydrothermal synthesis method above all, since the reactants contain a chlorine component, in addition to generating a toxic chlorine (Cl 2 ) gas in the reaction process, there is a disadvantage inevitably corrodes the manufacturing apparatus. Since this uses a mineralizer (NaOH or KOH), corrosion of a manufacturing apparatus also cannot be avoided. Therefore, in order to solve this problem, it is pointed out that the problem of periodically cleaning the chlorine and alkali components.

또한, 상기의 수열합성법에서는 염산법에 의해 제조된 사염화티타늄을 출발물질로 사용함에 따라 수산화칼륨이나 가성소다와 같은 광화제를 첨가하지 않을 수 없는데, 이러한 광화제는 최종 제품의 유전율에 영향을 미치게 되므로, 최종제품인 티탄산바륨의 유전율이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, in the hydrothermal synthesis method, the use of titanium tetrachloride prepared by the hydrochloric acid method as a starting material, it is inevitable to add a mineralizer such as potassium hydroxide or caustic soda, such mineralizers affect the dielectric constant of the final product Therefore, there was a problem that the dielectric constant of barium titanate which is the final product is lowered.

본 발명은 종래의 수열합성방법이 지니고 있는 단점을 개선하기 위한 것으로서, 제조장치의 부식을 원천적으로 방지할 수 있는 새로운 공정에 의한 티탄산바륨의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to improve the disadvantages of the conventional hydrothermal synthesis method, it is an object of the present invention to provide a method for producing barium titanate by a new process that can prevent the corrosion of the manufacturing apparatus.

본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위하여 종래의 합성방법이 지니고 있던 제반 각종 문제점을 예의 주시하고 분석하여 다수의 실험을 거쳐 확인한 결과,종래의 출발물질을 사용하지 않으면서도 티탄산바륨을 제조할 수 있는 새로운 원료물질을 이용함으로써 장치에 대한 부식성을 근본적으로 해결하면서 기존 공정과는 달리 생산단가를 낮출 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 된 것이다.In order to achieve the above object, the present inventors carefully examine and analyze various problems of the conventional synthetic method, and confirm through a number of experiments. Thus, barium titanate can be produced without using conventional starting materials. By using a new raw material, it is confirmed that it is possible to lower the production cost unlike the existing process while fundamentally solving the corrosiveness to the device, to complete the present invention.

본 발명은 종래와는 달리 출발물질을 염소 성분이 함유되지 않은 티타늄 함유 수산화물과 바륨 함유 수산화물을 사용하는데 그 특징이 있다.The present invention is characterized by using a titanium-containing hydroxide and a barium-containing hydroxide which does not contain chlorine components as starting materials.

본 발명은 종래의 회분식과 연속식으로 티탄산바륨 분말을 제조할 수 있으며, 경제성 측면을 고려할 때 연속식이 더 바람직하다고 할 수 있다.The present invention can produce the barium titanate powder in a conventional batch and continuous mode, and in view of economics, the continuous type is more preferable.

제1도는 본 발명의 연속식 제조방법에 의한 전체공정을 개략적으로 도시한 전체공정도,1 is an overall process diagram schematically showing the overall process by the continuous manufacturing method of the present invention,

제2도는 본 발명의 제조방법(실시예1)에 의해 제조된 티탄산바륨 분말을 20,000 배 확대한 SEM 사진,2 is a SEM photograph of 20,000 times magnification of the barium titanate powder prepared by the production method (Example 1) of the present invention;

제3도는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 티탄산바륨 분말의 분포도,3 is a distribution diagram of the barium titanate powder produced by the production method of the present invention,

제4도는 본 발명의 제조방법(실시예2)에 광화제를 첨가하여 제조된 티탄산바륨 분말을 20,000 배 확대한 SEM 사진,4 is a SEM photograph of a 20,000-fold magnification of a barium titanate powder prepared by adding a mineralizer to the preparation method (Example 2) of the present invention;

제5도는 상기 제2도 및 제4도의 티탄산바륨 분말의 X 선 회절도,5 is an X-ray diffraction diagram of the barium titanate powders of FIGS. 2 and 4,

제6도는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 티탄산바륨 분말의 분포도이다.6 is a distribution diagram of the barium titanate powder produced by the production method of the present invention.

본 발명은 원료물질로서 티타늄 함유 수산화물과 바륨 함유 수산화물을 준비하는 단계; 상기의 티타늄 함유 수산화물과 상기의 바륨함유 수산화물을 탈수반응시켜 티탄산바륨을 제조하는 단계를 포함하고 있다.The present invention comprises the steps of preparing a titanium-containing hydroxide and barium-containing hydroxide as a raw material; And dehydrating the titanium-containing hydroxide and the barium-containing hydroxide to produce barium titanate.

본 발명은 상기의 준비단계에서 새로운 원료물질의 하나로서 티타늄 함유 수산화물을 사용하고 또 다른 새로운 원료물질의 하나로서 바륨 함유 수산화물을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 있어서, 새로운 원료물질로서 티타늄 함유 수산화물을 사용한 이유는 원료물질의 자체 내에 염소 성분을 완전히 배제시키기 위함이다. 본 발명에 있어서, 티타늄 함유 수산화물로서는 수산화티타늄이 가장 바람직하다.The present invention is characterized in that the use of titanium containing hydroxide as one of the new raw material in the above preparation step and using the barium containing hydroxide as one of the other new raw material. In the present invention, the reason for using titanium-containing hydroxide as a new raw material is to completely exclude the chlorine component from the raw material itself. In the present invention, titanium hydroxide is most preferred as the titanium-containing hydroxide.

본 발명에 있어서, 또 다른 새로운 원료물질의 하나로서는 바륨 함유 수산화물을 사용한다. 본 발명에 있어서, 원료물질의 하나로서 바륨 함유 수산화물을 사용하는 이유는 역시 원료물질의 자체 내에 염소 성분을 배제시키기 위함이다. 본 발명에 있어서, 바륨 함유 수산화물로서는 수산화바륨이 가장 바람직하다.In the present invention, barium-containing hydroxide is used as another novel raw material. In the present invention, the reason for using the barium-containing hydroxide as one of the raw materials is to exclude the chlorine component from the raw materials themselves. In the present invention, barium hydroxide is most preferred as the barium-containing hydroxide.

본 발명에 있어서, 새로운 원료물질인 티타늄 함유 수산화물과 바륨 함유 수산화물은 그 물질자체 내에 염소 성분이 전혀 없다는 점에서 종래의 수열합성법과 완전히 상이하다. 또한, 이들 원료물질을 사용할 경우 염소 성분이 발생할 여지가 없으므로 염소성분에 의한 제조장치의 부식문제가 일어날 여지가 전혀 없는 것이다. 또한, 이들 원료물질들은 서로 반응성이 매우 뛰어나므로, 종래와 같이 광화제 (NaOH 또는 KOH)를 필연적으로 사용해야 할 필요성은 없으며, 광화제를 사용하지 않을 경우 이로 인하여 장치의 부식 예방 뿐만 아니라 최종제품의 유전율을 균일하게 상승시킬 수 있는 장점도 있는 것이다.In the present invention, the titanium-containing hydroxide and the barium-containing hydroxide, which are new raw materials, are completely different from the conventional hydrothermal synthesis method in that there is no chlorine component in the material itself. In addition, when these raw materials are used, there is no room for chlorine, so there is no room for corrosion of the manufacturing apparatus due to chlorine. In addition, since these raw materials are highly reactive with each other, there is no necessity of using mineralizers (NaOH or KOH) as in the prior art. There is also an advantage that can increase the dielectric constant uniformly.

본 발명은 상기의 티탄산바륨의 제조단계에서 상기의 티타늄 함유 수산화물과 상기의 바륨 함유 수산화물을 직접 탈수반응시켜 티탄산바륨을 제조하는 것을 특징으로 한다. 이 방법은 본 발명에서 처음 시도한 것으로서, 이를 「직접 탈수법」이라고 할 수 있을 것이다. 본 발명에 있어서, 상기의 티타늄 함유 수산화물로서는 수산화티타늄을 사용하는 것이 가장 바람직하고, 상기의 바륨 함유 수산화물로서는 수산화바륨을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 본 발명에 있어서, 상기의 원료물질을 반응시키는 단계에서는 곧바로 탈수반응에 의해 티탄산바륨을 제조할 수 있으며, 이를 화학식으로 표기하면 다음과 같다 :The present invention is characterized in that the barium titanate is produced by directly dehydrating the titanium-containing hydroxide and the barium-containing hydroxide in the manufacturing step of the barium titanate. This method is the first attempt in the present invention, which may be referred to as "direct dehydration". In this invention, it is most preferable to use titanium hydroxide as said titanium containing hydroxide, and it is most preferable to use barium hydroxide as said barium containing hydroxide. In the present invention, in the step of reacting the raw material can be prepared barium titanate by dehydration reaction, which is expressed as follows:

TiO(OH)2+ Ba(OH)2ㆍ8H2O → BaTiO3+ 10 H2OTiO (OH) 2 + Ba (OH) 2 8H 2 O → BaTiO 3 + 10 H 2 O

본 발명은 상기의 원료물질을 출발물질로서 사용하는 한, 상기의 티탄산바륨의 제조단계에서는 그 제조방법을 회분식으로 진행할 수 있고, 또한 연속식으로 진행할 수도 있다. 본 발명에 있어서, 회분식으로 진행할 경우엔 제조공정상 그 효율이 약간 떨어지는 반면에, 연속식으로 진행할 경우엔 생산성을 올릴 수 있는 잇점이 있으므로, 회분식 보다는 연속식이 선호될 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서 회분식을 배제하는 것은 아니다.In the present invention, as long as the above starting material is used as a starting material, the production method of the barium titanate can be carried out batchwise or can be carried out continuously. In the present invention, the efficiency is slightly reduced in the manufacturing process when proceeding to the batch, while the continuous process may be preferable to the batch because there is an advantage to increase the productivity when proceeding in a continuous manner. However, the batch is not excluded in the present invention.

본 발명에 있어서, 티탄산바륨의 연속식 제조방법은 상기 원료물질인 수산화바륨과 수산화티타늄수용액에 예열수를 혼합하여 임계핵을 형성시키고, 거기에 다시 고온의 예열수를 공급해 주어 아임계 또는 초임계 상태를 유지하고 그 상태에서 탈수반응에 의해 티탄산바륨 입자를 합성시킨 후, 냉각하여 티탄산바륨 분말을 안정적으로 제조하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the continuous production method of barium titanate is mixed with preheated water to the barium hydroxide and titanium hydroxide solution as the raw material to form a critical nucleus, and supplying the hot preheated water to the subcritical or supercritical It is characterized in that the barium titanate powder is stably prepared by maintaining the state and synthesizing the barium titanate particles by dehydration reaction in the state.

이하, 본 발명의 바람직한 실시양태를 첨부된 도면과 더불어 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 제공된 것일 뿐, 본 발명의 기술사상이 첨부된 도면에 한정되는 것이 아님은 명백하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only provided to be easily carried out by those skilled in the art, it is apparent that the technical spirit of the present invention is not limited to the accompanying drawings.

본 발명은 새로운 원료물질로서 티타늄 함유 수산화물을 사용한다. 상기 티타늄 함유 수산화물로서는 수산화티타늄이 가장 바람직하며, 수산화티타늄은 이산화티타늄 제조공정에서 중간생성물로서 수득될 수 있다. 예컨대, 이산화티탄 품위 50∼54%의 원료 광석(Ilmenite)을 85∼95%의 황산(광석의 1.5∼2.0배 사용)과 혼합하여 연속반응을 시킨 후, 이것에 증류수를 첨가하여 황산티타늄용액(Titanyl)을 제조하고, 그 용액에서 원심분리기를 이용하여 황산 제1철(FeSO4ㆍ7H2O)을 분리제거하고, 그 액을 더 청등화시킨 후 농축된 황산티타늄을 가열 가수분해하여 수산화티타늄 (TiOㆍxH2O 또는 TiO(OH)2)을 얻을 수 있다. 이때, 상기의 수산화티타늄을 25% 암모니아수를 이용하여 잔류 황을 제거하게 되면 보다 순수한 출발물질을 얻을 수 있다.The present invention uses titanium containing hydroxide as a new raw material. Titanium hydroxide is most preferred as the titanium-containing hydroxide, and titanium hydroxide may be obtained as an intermediate product in the titanium dioxide manufacturing process. For example, 50 to 54% of titanium dioxide grade ore (Ilmenite) is mixed with 85 to 95% sulfuric acid (using 1.5 to 2.0 times the amount of ore) for continuous reaction, and then distilled water is added to the titanium sulfate solution ( Titanyl) was prepared and ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O) was separated and removed from the solution using a centrifugal separator, the solution was further quenched, and the concentrated titanium sulfate was heated and hydrolyzed to form titanium hydroxide. (TiO.xH 2 O or TiO (OH) 2 ) can be obtained. In this case, when the residual sulfur is removed using the titanium hydroxide using 25% ammonia water, a more pure starting material may be obtained.

본 발명은 또 다른 원료물질로서 바륨 함유 수산화물을 사용한다. 상기의 바륨 함유 수산화물로서는 수산화바륨이 가장 바람직하다. 이때, 상기의 수산화바륨은 바륨카보네이트 제조공정에서 중간 생성물로서 수득될 수 있다. 예컨대, 원료광석으로부터 황산 및 코크스 처리를 하여 황산바륨을 제조한 후, 물에 용해시켜 가열 가수분해에 의해 Ba(SH)OH 를 제조한 다음, 상기의 Ba(SH)OH 에서 황을 제거시킴으로써, 새로운 원료물질인 수산화바륨을 제조하는 것이다. 이 경우에도, 상기의 수산화바륨을 25% 암모니아수에 의해 잔류 황을 제거하게 되면 보다 순수한 출발물질을 얻을 수 있다.The present invention uses barium-containing hydroxide as another raw material. As said barium-containing hydroxide, barium hydroxide is most preferable. At this time, the barium hydroxide may be obtained as an intermediate product in the barium carbonate manufacturing process. For example, barium sulfate is prepared by treating sulfuric acid and coke from raw material ore, dissolved in water to produce Ba (SH) OH by thermal hydrolysis, and then sulfur is removed from Ba (SH) OH. It is to manufacture a new raw material, barium hydroxide. Even in this case, when the residual sulfur is removed by the barium hydroxide with 25% ammonia water, a purer starting material can be obtained.

본 발명은 상기의 티타늄 함유 수산화물과 바륨 함유 수산화물을 준비한 이후에, 이들 원료 수용액을 직접 반응시키는 단계로 진행된다. 본 발명에 의한 티탄산바륨의 제조방법은 회분식과 연속식이 모두 가능하며, 생산성을 고려할 때 회분식 보다는 연속식이 더욱 선호된다.The present invention proceeds to the step of directly reacting these raw material aqueous solution after preparing the titanium-containing hydroxide and barium-containing hydroxide. The method for producing barium titanate according to the present invention can be both batch and continuous, and in view of productivity, continuous is preferred over batch.

본 발명에 의한 연속식 제조방법은Continuous production method according to the present invention

a). 상온의 바륨 함유 수산화물과 티타늄 함유 수산화물을 10∼40MPa의 압력하에서 혼합시키고, 여기에 고온의 예열수를 직접 공급하여 혼합시켜서 100℃ 내지 400℃ 로 승온시키고, 원료수용액의 체류시간을 3초에서 10초 동안 반응시켜 임계핵(critical nuclei)을 생성시키는 임계핵 형성단계;a). The barium-containing hydroxide and the titanium-containing hydroxide at room temperature are mixed under a pressure of 10 to 40 MPa, and hot preheated water is directly supplied thereto and mixed to raise the temperature to 100 ° C to 400 ° C, and the residence time of the raw material aqueous solution is 10 to 3 seconds. A critical nucleation step of reacting for seconds to produce a critical nuclei;

b). 상기의 임계핵이 형성된 중간생성물에 다시 고온의 예열수를 직접 가하여 급격히 승온된 아임계 및 초임계 상태하에서 탈수반응시킴으로써 티탄산바륨을 합성하는 탈수 및 합성단계;b). A dehydration and synthesis step of synthesizing barium titanate by directly applying high-temperature preheated water directly to the intermediate product in which the critical nucleus is formed, and dehydrating under rapidly heated subcritical and supercritical states;

c). 상기의 합성된 생성물을 분리하여 회수하고, 그 나머지는 회수용 용기(container)로 보내는 회수단계; 를 포함할 수 있다.c). A recovery step of separating and recovering the synthesized product and sending the remainder to a recovery container; It may include.

본 발명에 있어서, 상기의 원료핵 형성단계에서는 초기 반응물질의 농도비를 상기 바륨 함유 수산화물 : 티타늄 함유 수산화물 = 약 0.5 ∼ 2 : 1 로 하는 것이 바람직스럽다. 또한, 이 단계에서는 광화제를 전혀 사용하지 않고 반응을 진행하는 것이 훨씬 바람직스럽다.In the present invention, in the raw material nucleus forming step, it is preferable that the concentration ratio of the initial reactant is barium-containing hydroxide: titanium-containing hydroxide = about 0.5 to 2: 1. In this step, it is much more preferable to proceed with the reaction without using a mineralizer at all.

본 발명에 있어서, 상기의 회수단계에서는 냉각수를 직접 가하는 직접냉각법과, 물과 티탄산바륨 분자의 질량 차이를 고려한 사이클론 형태의 저장조를 이용할 수 있다.In the present invention, in the recovery step, a direct cooling method of directly adding cooling water, and a cyclone-type storage tank considering mass differences between water and barium titanate molecules may be used.

도 1은 본 발명에 있어서, 티탄산바륨의 연속식 제조방법으로서 바람직한 실시형태의 전체공정을 개략적으로 도시한 전체공정도이다. 본 발명은 장치의 부식성이 비교적 적은 바륨을 함유하는 수산화물과 티타늄을 함유하는 수산화물을 먼저 제조한 후, 상기의 티타늄 함유 수용액(1)과 바륨 함유 수용액(2)을 상온하에서 공급하고 혼합시킨다. 이는 상기 미국특허 제5,433,878호의 방식과 전혀 상이하다. 왜냐하면, 미국특허 제5,433,878호의 경우에는 상기 알칼리 수용액(광화제)을 미리 고온으로 가열한 후 혼합시키고, 그 혼합물의 온도가 100∼250℃에 이르도록 하기 때문이다. 본 발명에 있어서, 상기의 수용액(1)(2)은 각각 무파류 고압펌프(3)에 의하여 가압 이송되고, 혼합점 MP1 에서 상온상태의 10∼40MPa 압력하에서 혼합되어진다.Brief Description of Drawings [Fig. 1] Fig. 1 is an overall process diagram schematically showing the entire process of a preferred embodiment of the present invention as a continuous production method of barium titanate. According to the present invention, a barium-containing hydroxide and a titanium-containing hydroxide are prepared first, and the titanium-containing aqueous solution 1 and the barium-containing aqueous solution 2 are supplied and mixed at room temperature. This is quite different from the manner of US Pat. No. 5,433,878. This is because, in the case of US Pat. No. 5,433,878, the alkali aqueous solution (mineralizer) is heated to a high temperature in advance and then mixed, and the temperature of the mixture reaches 100 to 250 ° C. In the present invention, the aqueous solutions (1) and (2) are each pressurized and conveyed by a non-flow type high pressure pump (3), and are mixed under a pressure of 10 to 40 MPa at room temperature at the mixing point MP1.

본 발명에 있어서, 상기의 혼합된 수용액은 미리 고온으로 예열되어 공급되는 예열수(6)와 혼합점 MP2 에서 다시 혼합되어진다. 상기 수용액의 혼합용액의 온도는 상온인 반면에, 상기 예열수(6)는 약 350℃∼450℃의 고온이므로, 이들이 직접혼합되어 가열된 혼합용액은 약 100℃∼400℃의 온도에 이르게 된다. 이 온도 조건에서 임계핵을 생성하기 시작하므로, 2단계의 반응이 순차적으로 진행되어지게 된다. 이때, 상기의 혼합용액이 100℃ 이하일 경우엔 임계핵(티탄산바륨을 제조하기 위한 최소 입자구조)의 생성속도가 느려지므로 전반적인 반응속도가 느려져서 입자 형성의 저하를 초래하는 반면에, 400℃ 이상일 경우는 너무 급격한 온도 상승에 따라 반응계 내부에서 예열수와 원료수 용액이 불안정한 혼합상태를 형성하게 되고, 그로 인하여 생성입자의 분포도가 저하되므로 바람직스럽지 못하다. 이때, 반응시간은 3초 내지 10초 동안으로 하는 것이 바람직하다. 3초 이하일 경우엔 반응핵이 성장하기에 너무 시간이 짧은 반면에, 10초 이상일 경우엔 반응핵이 너무 성장하여 입자의 크기가 커지기 때문이다. 흐름관내에서의 혼합액의 체류시간(τ)은 다음과 같이 표시되므로, 관의 부피와 혼합액의 유속을 조절함으로써 반응시간을 조절할 수 있다. :In the present invention, the mixed aqueous solution is mixed again at the mixing point MP2 with preheated water 6 supplied preheated to a high temperature in advance. While the temperature of the mixed solution of the aqueous solution is room temperature, the preheated water 6 has a high temperature of about 350 ° C to 450 ° C, so that the mixed solution heated by direct mixing reaches a temperature of about 100 ° C to 400 ° C. . At this temperature condition, the critical nucleus starts to form, so the reaction of the two stages proceeds sequentially. In this case, when the mixed solution is 100 ° C. or less, the rate of generation of the critical nucleus (minimum particle structure for producing barium titanate) is slowed, so that the overall reaction rate is slowed, leading to a decrease in particle formation. As the temperature rises too rapidly, the preheated water and the raw material water solution form an unstable mixed state in the reaction system, and thus the distribution of the produced particles is not preferable. At this time, the reaction time is preferably set to 3 seconds to 10 seconds. If it is less than 3 seconds, the reaction nucleus is too short to grow, whereas if it is more than 10 seconds, the reaction nucleus grows too much, which causes the size of the particles to grow. Since the residence time (τ) of the mixed liquid in the flow tube is expressed as follows, the reaction time can be controlled by adjusting the volume of the tube and the flow rate of the mixed liquid. :

여기서, V1은 흐름관의 부피를 의미하고, F1은 혼합물 수용액의 유속을 의미하며, ρ1은 혼합물 수용액의 밀도를 나타낸다. 도 1은 반응기(9)에 유입되기 전의 반응시간(τ1)을 개념적으로 잘 설명하고 있다.Here, V 1 means the volume of the flow tube, F 1 means the flow rate of the mixture aqueous solution, ρ 1 represents the density of the mixture aqueous solution. FIG. 1 conceptually illustrates the reaction time τ 1 before entering the reactor 9.

본 발명에 있어서, 임계핵이 생성된 상기의 혼합액은 미리 500℃∼600℃로 예열된 고온의 예열수(8)와 혼합점 MP3 에서 혼합된 후, 이어서 반응기(9)로 유입된다. 이때, 고온의 예열수(8)를 혼합점 MP3에서 혼합시킨 후 반응기(9)로 유입시키는 이유는 보다 빨리 탈수반응을 일으키도록 유도하는 반면에, 새로 생성되는 합성물입자의 균일성을 도모하기 위함이다. 따라서, 본 발명은 이와 관련하여 반응기(9) 내의 온도구배를 최소화하기 위해 혼합점 MP3 을 설치하는 것이다. 이 때부터 혼합된 반응액은 초임계 상태로 유지되며, 반응기(9) 내에서 온도구배를 더욱 최소화시키기 위하여 외부가열방식의 반응기 로(external heater)를 사용할 수 있다.In the present invention, the mixed liquid in which the critical nucleus is generated is mixed at a mixing point MP3 with hot preheated water 8 preheated to 500 ° C to 600 ° C in advance, and then introduced into the reactor 9. At this time, the high temperature preheated water 8 is mixed at the mixing point MP3 and then introduced into the reactor 9 to induce a dehydration reaction more quickly, while achieving uniformity of newly produced composite particles. to be. Therefore, the present invention is to install a mixing point MP3 in this regard in order to minimize the temperature gradient in the reactor 9. From this time, the mixed reaction solution is maintained in a supercritical state, and an external heater may be used in order to further minimize the temperature gradient in the reactor 9.

상기의 반응기(9) 내에서는 탈수반응이 진행되어 티탄산바륨이 합성되어진다. 상기의 탈수반응은 도 1의 혼합점 MP3와 반응기(9) 내에서 진행되며, 이 때 반응온도 및 압력은 아임계 및 초임계상태를 유지한 상태이므로, 빠른 반응속도로 티탄산바륨 분말을 합성한다. 상기 반응기(9)에서의 반응시간(τ2)은 다음과 같이 표시되므로, 반응기(9)의 부피와 혼합액의 유속을 조절함으로써 반응시간을 조절할 수 있다. :In the reactor 9, dehydration proceeds to synthesize barium titanate. The dehydration reaction is carried out in the mixing point MP3 and the reactor (9) of Figure 1, wherein the reaction temperature and pressure are maintained in a subcritical and supercritical state, thereby synthesizing barium titanate powder at a fast reaction rate. . Since the reaction time τ 2 in the reactor 9 is expressed as follows, the reaction time can be controlled by adjusting the volume of the reactor 9 and the flow rate of the mixed liquid. :

여기서, V2는 반응기(9)의 부피를 의미하고, F2는 혼합물 수용액의 유속을 의미하며, ρ2는 혼합물 수용액의 밀도를 나타낸다. 도 1은 탈수반응의 반응시간(τ2)을 개념적으로 잘 설명하고 있다.Here, V 2 means the volume of the reactor 9, F 2 means the flow rate of the mixture aqueous solution, ρ 2 represents the density of the mixture aqueous solution. 1 conceptually illustrates the reaction time τ 2 of the dehydration reaction.

본 발명에 있어서, 상기 반응기(9)에서 티탄산바륨 합성반응이 완료되면, 이어서 상기의 티탄산바륨 분말의 회수단계로 진행되어진다. 이 단계에서는 곧바로 반응이 끝난 생성물에 냉각수(10)를 직접 공급하여 급속히 냉각시키는 것이 바람직하다. 이는 상기 반응기(9) 내에서 진행되는 반응조건을 신속히 급속 냉각시킴으로써 더 이상의 반응이나 결정 성장이 진행되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이로써, 본 발명은 매우 균일하고 미세한 티탄산바륨 입자를 얻을 수 있게 된다. 좀더 신속하고 급격히 냉각시키기 위해서는 1차로 직접냉각된 반응혼합물을 열교환기 (11)로 보내어 다시 2차 냉각시킬 수 있다. 일단 냉각공정을 거친 티탄산바륨의 미립자는 사이클론(12)에 유입되고, 그곳에서 혼합물 수용액과 분리되어 회수되어진다. 이때, 나머지 여과액은 필터(13)를 통과한 다음 배압밸브(14)를 거쳐 저장조(15)에 모아진다. 회수된 티탄산바륨의 분말은 물로 세척 건조 후 사용되어진다.In the present invention, when the barium titanate synthesis reaction is completed in the reactor (9), it is then proceeded to the recovery step of the barium titanate powder. In this step, it is preferable to supply the cooling water 10 directly to the finished product immediately and rapidly cool it. This is to prevent the further progress of reaction or crystal growth by rapidly cooling the reaction conditions proceeding in the reactor (9). In this way, the present invention can obtain very uniform and fine barium titanate particles. In order to cool more rapidly and rapidly, the reaction mixture, which is directly cooled directly, may be sent to the heat exchanger (11) to be secondly cooled again. The fine particles of barium titanate, which have undergone the cooling process, flow into the cyclone 12, where they are separated from the mixture aqueous solution and recovered. At this time, the remaining filtrate is collected in the reservoir 15 through the filter 13 and then through the back pressure valve (14). The recovered barium titanate powder is used after washing and drying with water.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 상세히 개시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태의 하나일 뿐, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. The following examples are only one of the most preferred embodiments of the present invention, it is obvious that the protection scope of the present invention is not limited thereto.

《실시예1》<Example 1>

암모니아수로 세척한 원료 수용액으로서 반응성이 우수하고 장치의 부식성도 비교적 적은 Ba(SH)OH 0.5M 수용액 100ml와 TiO(OH)20.5M 수용액 100ml를 섞어 출발물질로 사용하였다. 상온의 원료수용액을 각각 3㎖/min 속도로 고압펌프(3)에 의해 이송시키고, 혼합점 MP1 에서 혼합시켰다. 다음으로 혼합된 금속염 수용액을 혼합점 MP2 에서 400℃의 예열수(6)와 혼합시켜, 그 혼합물을 반응온도 200℃ 반응압력 30MPa 로 유지시킨 채 임계핵 형성단계로 이행하였으며, 혼합점 MP2에서 혼합점 MP3 까지의 체류시간은 약 6초로 하였다. 이 과정에서 티타늄 및 바륨의 금속염 수용액(1)(2)과 예열된 증류수(6)가 만나면서 임계핵을 형성하기 시작한다. 이후, 상기의 임계핵을 포함한 수용액혼합물에 미리 예열된 증류수(8)를 직접 가하여 혼합점 MP3에서의 온도가 300℃를 유지하도록 하여 반응기(9)로 유입시켰다. 이 때부터 탈수반응이 진행되면서 결정 성장이 시작되며, 300℃를 유지하고 있는 반응기(9)내에서 안정적으로 결정 성장이 완료된다. 혼합점 MP3와 반응기(9) 내에서의 가수분해 생성물의 체류시간은 60초로 하였으며, 반응기(9)는 수직으로 세워 사용하였다. 반응기(9)에서 나온 유출물을 냉각수(10)와 열교환기(11)에 의하여 대기온도로 냉각시켰다. 냉각 후 형성된 미립자를 사이클론(12) 형태의 저장조에서 회수하였고, 나머지 일부는 배압밸브(14)의 앞쪽에 설치되어 있는 필터(13)에서 회수하였다. 상기의 저장조에 축적된 티탄산바륨 분말을 증류수로 세척한 후 건조하여 1000℃ 에서 2시간 소성한 후, 그 물성 등을 측정하였다.As a starting aqueous solution washed with ammonia water, 100 ml of Ba (SH) OH 0.5M aqueous solution and 100 ml of TiO (OH) 2 0.5M aqueous solution having good reactivity and relatively low corrosiveness were used as starting materials. The aqueous raw material solution at normal temperature was transferred by the high pressure pump 3 at a rate of 3 ml / min, respectively, and mixed at the mixing point MP1. Next, the mixed aqueous metal salt solution was mixed with preheated water 6 at 400 ° C. at the mixing point MP2, and the mixture was transferred to the critical nucleus forming step while maintaining the reaction temperature at 200 ° C. and the reaction pressure of 30 MPa. The residence time to point MP3 was about 6 seconds. In this process, the aqueous metal salt solution of titanium and barium (1) (2) and the preheated distilled water (6) start to form a critical nucleus. Thereafter, the preheated distilled water (8) was directly added to the aqueous solution mixture containing the critical nucleus so that the temperature at the mixing point MP3 was maintained at 300 ° C and introduced into the reactor (9). From this time, crystal growth starts as the dehydration reaction proceeds, and crystal growth is completed stably in the reactor 9 maintaining 300 ° C. The residence time of the hydrolysis product in the mixing point MP3 and the reactor 9 was 60 seconds, and the reactor 9 was used vertically. The effluent from reactor 9 was cooled to ambient temperature by cooling water 10 and heat exchanger 11. The fine particles formed after cooling were recovered in a reservoir in the form of a cyclone 12, and the remaining part was recovered in a filter 13 installed in front of the back pressure valve 14. The barium titanate powder accumulated in the above storage tank was washed with distilled water, dried, calcined at 1000 ° C. for 2 hours, and the physical properties thereof were measured.

도 2는 상기의 실시예 1에 의하여 합성한 티탄산바륨 분말을 주사 전자현미경으로 20,000배 확대하여 관찰한 사진이다. 도 3에서 본 티탄산바륨 분말은 평균직경이 약 0.15 내지 0.25㎛인 것으로 확인되었다.FIG. 2 is a photograph in which the barium titanate powder synthesized in Example 1 is magnified 20,000 times with a scanning electron microscope. The barium titanate powder seen in Figure 3 was found to have an average diameter of about 0.15 to 0.25㎛.

《실시예2》<Example 2>

상기의 실시예 1과 마찬가지로 출발물질은 상온에서 교반한 혼합물로 준비하였으며, 광화제로서 KOH를 0.5M 첨가하여 3㎖/min 속도로 고압펌프에 의해 이송시키고, 혼합점 MP1에서 혼합시켰다. 그 이외의 각각의 운전조건은 상기의 <실시예 1>과 동일하게 수행하였다.As in Example 1, the starting materials were prepared in a stirred mixture at room temperature, 0.5 M of KOH was added as a mineralizer, and the mixture was transferred by a high pressure pump at a rate of 3 ml / min, and mixed at the mixing point MP1. Each other operation condition was performed in the same manner as in <Example 1>.

수득된 반응생성물을 여과하고 아세트산, 에탄올 그리고 증류수로 충분히 세척한 후 초음파 세척하여 알칼리 성분과 불순물을 제거 건조하고 1000℃ 에서 2시간 소성한 후, 그 물성 등을 측정하였다.The obtained reaction product was filtered, washed well with acetic acid, ethanol and distilled water, and then ultrasonically washed to remove alkaline components and impurities, and then dried at 1000 ° C. for 2 hours, and then the physical properties thereof were measured.

도 4는 상기의 실시예 2에 의하여 합성한 티탄산바륨 분말을 주사 전자현미경으로 20,000배 확대하여 관찰한 사진이다. 이 경우 도 6에서 보이는 바와 같이 티탄산바륨 분말의 평균직경은 약 0.3 내지 0.5㎛인 것으로 확인되었다.FIG. 4 is a photograph obtained by magnifying a barium titanate powder synthesized according to Example 2 with a scanning electron microscope at a magnification of 20,000 times. In this case, as shown in FIG. 6, the average diameter of the barium titanate powder was found to be about 0.3 to 0.5 μm.

도 5는 상기의 실시예 1에 의하여 합성한 티탄산바륨 분말과 상기의 실시예2에 의하여 합성한 티탄산바륨 분말에 관한 X-선 회절이다. 이 자료에 의하면, 티탄산바륨 분말은 상기 광화제를 첨가하지 않았을 때가 오히려 결정성이 우수함을 알 수 있다.5 is an X-ray diffraction pattern of the barium titanate powder synthesized in Example 1 and the barium titanate powder synthesized in Example 2 above. According to this data, it can be seen that the barium titanate powder is superior in crystallinity when the mineralizer is not added.

본 발명은 종래의 광화제를 사용하지 않고 새로운 원료물질을 사용하므로 종래의 수열합성법에 비해 장치의 부식을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention has the advantage of reducing the corrosion of the device compared to the conventional hydrothermal synthesis method because it uses a new raw material without using a conventional mineralizer.

또한, 본 발명은 광화제 없이 티탄산바륨을 안정적으로 제조함에 따라 장치를 세척해주어야 할 필요성이 적어지고 이로 인하여 생산비용을 절감할 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, as the barium titanate is stably manufactured without the mineralizer, there is less need to clean the device, thereby reducing the production cost.

또한, 본 발명은 반응물이 진행되어가면서 각각 혼합점 MP1, MP2와 MP3에서 점진적 순차적으로 혼합되어 안정적으로 합성되어지기 때문에, 급격한 온도 상승에 의한 운전상의 위험성이 제거되어지고, 또한 합성반응이 원료 전체에 대해 고르게 발생하므로 합성된 입자의 크기가 작고 균일하게 형성되어지는 장점이 있다.In addition, in the present invention, since the reactants are gradually mixed at the mixing points MP1, MP2 and MP3 as the reaction proceeds, they are stably synthesized. Since it occurs evenly with respect to the size of the synthesized particles has the advantage that it is formed uniformly.

또한, 본 발명은 상기의 제반 공정을 연속적인 일련의 공정으로 진행할 수 있으므로, 입도가 작고 균일한 티탄산바륨 분말을 연속식으로 제조할 수 있는 장점도 있는 것이다.In addition, the present invention can proceed to the above-described general process in a continuous series of steps, there is also an advantage that can be produced continuously barium titanate powder having a small particle size and uniform.

이상에서 본 발명에 의한 티탄산바륨의 제조방법을 예시도면 및 실시예에 의하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일뿐, 본 발명이 이에 한정되지 아니함은 당연하다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형과 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.Although the method for producing barium titanate according to the present invention has been described in detail with reference to the drawings and examples, it is only the most preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In addition, anyone of ordinary skill in the art will be able to make various modifications and imitations according to the description of the present specification, but it will be apparent that this is also outside the scope of the present invention.

Claims (6)

원료물질로서 티타늄 함유 수산화물과 바륨 함유 수산화물을 직접 탈수반응시켜 티탄산바륨을 제조하는 것을 특징으로 하는 티탄산바륨의 제조방법.A method for producing barium titanate, wherein barium titanate is produced by directly dehydrating a titanium-containing hydroxide and a barium-containing hydroxide as a raw material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기의 티타늄 함유 수산화물은 수산화티타늄이고, 상기의 바륨 함유 수산화물은 수산화바륨인 것을 특징으로 하는 방법.The titanium-containing hydroxide is titanium hydroxide, and the barium-containing hydroxide is barium hydroxide. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기의 티타늄 함유 수산화물과 상기의 바륨 함유 수산화물의 직접 탈수반응은 다음과 같은 반응식을 거쳐 티탄산바륨을 제조하는 것을 특징으로 하는 방법 :The direct dehydration reaction of the titanium-containing hydroxide and the barium-containing hydroxide is a method of producing barium titanate through the following reaction formula: TiO(OH)2+ Ba(OH)2ㆍ8H2O → BaTiO3+ 10 H2OTiO (OH) 2 + Ba (OH) 2 8H 2 O → BaTiO 3 + 10 H 2 O 제3항에 있어서,The method of claim 3, 티타늄 함유 수산화물 : 바륨 함유 수산화물 = 0.5 ∼ 2 : 1 의 농도비를 가지고 진행되어지는 것을 특징으로 하는 방법.Titanium-containing hydroxide: barium-containing hydroxide = 0.5 to 2: The process characterized in that proceeds with a concentration ratio. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 티탄산바륨의 제조공정을 연속식 방법으로 수행하며, 상기의 연속식 방법은The production process of the barium titanate is carried out in a continuous method, the continuous method is a). 상온의 바륨 함유 수산화물과 티타늄 함유 수산화물을 10∼40MPa의 압력하에서 혼합시키고, 여기에 고온의 예열수를 직접 공급하여 혼합시켜서 100℃ 내지 400℃ 로 승온시키고, 원료수용액의 체류시간을 3초에서 10초 동안 반응시켜 임계핵(critical nuclei)을 생성시키는 임계핵 형성단계;a). The barium-containing hydroxide and the titanium-containing hydroxide at room temperature are mixed under a pressure of 10 to 40 MPa, and hot preheated water is directly supplied thereto and mixed to raise the temperature to 100 ° C to 400 ° C, and the residence time of the raw material aqueous solution is 10 to 3 seconds. A critical nucleation step of reacting for seconds to produce a critical nuclei; b). 상기의 임계핵이 형성된 중간생성물에 다시 고온의 예열수를 직접 가하여 급격히 승온된 아임계 및 초임계 상태하에서 탈수반응시킴으로써 티탄산바륨을 합성하는 탈수 및 합성단계; 및b). A dehydration and synthesis step of synthesizing barium titanate by directly applying high-temperature preheated water directly to the intermediate product in which the critical nucleus is formed, and dehydrating under rapidly heated subcritical and supercritical states; And c). 상기의 합성된 생성물을 분리하여 회수하고, 그 나머지는 회수용 용기로 보내는 회수단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.c). And a recovery step of separating and recovering the synthesized product, and sending the remainder to a recovery container. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기의 c). 회수단계에서는 냉각수를 직접 가하는 직접냉각법과, 물과 티탄산바륨 분자의 질량 차이를 고려한 사이클론 형태의 저장조를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.C) above. The recovery step is characterized by using a direct cooling method of applying the cooling water directly, and a cyclone-type storage tank considering the mass difference between water and barium titanate molecules.
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