RU2778719C1 - Method for producing chromium oxide with a spheroidal shape of particles - Google Patents
Method for producing chromium oxide with a spheroidal shape of particles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778719C1 RU2778719C1 RU2021105764A RU2021105764A RU2778719C1 RU 2778719 C1 RU2778719 C1 RU 2778719C1 RU 2021105764 A RU2021105764 A RU 2021105764A RU 2021105764 A RU2021105764 A RU 2021105764A RU 2778719 C1 RU2778719 C1 RU 2778719C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromium
- solution
- chromium oxide
- precipitation
- nitrate
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 31
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H chromium(III) sulfate Chemical compound [Cr+3].[Cr+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K Chromium(III) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Cr+3] VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 13
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 25
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 7
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 abstract description 5
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 abstract description 4
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 abstract 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 150000001844 chromium Chemical class 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000002572 peristaltic Effects 0.000 description 3
- 201000004073 acute interstitial pneumonia Diseases 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O Ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[O-][N+]([O-])=O DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N Ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate dianion Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 1
- 102000014961 Protein Precursors Human genes 0.000 description 1
- 108010078762 Protein Precursors Proteins 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- XAQCJVGGJJFLPP-UHFFFAOYSA-L azane;hydroxy-(hydroxy(dioxo)chromio)oxy-dioxochromium Chemical compound N.N.O[Cr](=O)(=O)O[Cr](O)(=O)=O XAQCJVGGJJFLPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxyl anion Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N p-acetaminophenol Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical class [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к технологии осаждения неорганических материалов, а именно к способу получения порошков оксида хрома, которые могут быть использованы для создания износостойких покрытий методом газотермического напыления.The invention relates to the technology of deposition of inorganic materials, and in particular to a method for producing powders of chromium oxide, which can be used to create wear-resistant coatings by thermal spraying.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮBACKGROUND OF THE INVENTION
Оксид хрома широко используется для создания износостойких покрытий в насосах, кулачковом приводе, станках, текстильных машинах, бумажных машинах, печатных машинах, опорных местах, особенно для подшипников с немасляной связкой, калибрах, шаблонах, седлах клапана, вальцах, транспортных роликах и т.п. Для формирования покрытий важной характеристикой порошковых материалов является форма частиц. Высокую текучесть, насыпную плотность, равномерное дозирование и оплавление частиц порошка при создании покрытий методом газотермического напыления может обеспечить только форма частиц, близкая к сферической. Задача формирования порошков оксида хрома с узким распределением частиц по размеру и со сфероидальной формой частиц является весьма актуальной. Известен способ (JPH0255381 от 27.11.1990) получения оксида хрома для газотермического напыления путем обжига при температуре 1300оС или ниже точки плавления оксида хрома (1450-1600°С) в окислительной атмосфере при добавлении одного или нескольких оксидов металлов 5-10 мас. % или их предшественников, выбранных из титана, никеля, свинца, висмута, циркония, вольфрама и меди (например, карбонат, гидроксид, нитрат или соль органической кислоты). Предшественником оксида хрома является хромовый ангидрид, гидроксид хрома или дихромат аммония. Также могут быть использованы мелкие фракции оксида хрома со стадии рассева. Так как размер кристаллов оксида хрома увеличивается с возрастанием времени выдержки при прокаливании, то для получения желаемого размера необходимо продолжительное прокаливание. Продукт представляет собой порошок, состоящий из сферических или многогранных частиц, имеющих близкие размеры частиц. Для получения необходимой фракции порошка предлагается проводить рассев при помощи сит, фракционирование при использовании сухих или мокрых циклонов. Порошок крупной фракции предлагается механически измельчать, преимущественно путем дробления в водной среде. Кроме того, для дальнейшего повышения текучести оксид хрома, его обрабатывают путем добавления смазки, такой как кислый эфир фосфорной кислоты, силанового связующего агента и металлических мыл. Таким способом получают порошки со средним размером частиц не более 22 мкм. Недостатком способа является высокая энергозатратность, обусловленная применением операции длительного обжига при высокой температуре, многостадийность и возможность загрязнения порошков, обусловленные необходимостью использования стадий просева и измельчения, низкий размер и низкая сферичность частиц порошков.Chromium oxide is widely used to create wear resistant coatings in pumps, cam drive, machine tools, textile machines, paper machines, printing machines, bearings, especially for non-oil bonded bearings, gauges, templates, valve seats, rollers, transport rollers, etc. . For the formation of coatings, an important characteristic of powder materials is the shape of the particles. High fluidity, bulk density, uniform dosing and melting of powder particles when creating coatings by thermal spraying can only be ensured by the shape of particles close to spherical. The problem of forming chromium oxide powders with a narrow particle size distribution and with a spheroidal particle shape is very important. A known method (JPH0255381 dated 11/27/1990) for producing chromium oxide for thermal spraying by firing at a temperature of 1300 ° C or below the melting point of chromium oxide (1450-1600 ° C) in an oxidizing atmosphere with the addition of one or more metal oxides 5-10 wt. % or their precursors selected from titanium, nickel, lead, bismuth, zirconium, tungsten and copper (eg carbonate, hydroxide, nitrate or organic acid salt). Chromium oxide precursor is chromic anhydride, chromium hydroxide or ammonium dichromate. Fine chromium oxide fractions from the screening step can also be used. Since the size of the chromium oxide crystals increases with increasing calcination time, prolonged calcination is necessary to obtain the desired size. The product is a powder consisting of spherical or polyhedral particles having similar particle sizes. To obtain the required fraction of the powder, it is proposed to carry out sieving using sieves, fractionation using dry or wet cyclones. The coarse fraction powder is proposed to be mechanically crushed, mainly by crushing in an aqueous medium. In addition, to further improve the fluidity of chromium oxide, it is treated by adding a lubricant such as a phosphoric acid ester, a silane coupling agent, and metal soaps. In this way, powders with an average particle size of not more than 22 microns are obtained. The disadvantage of this method is the high energy consumption due to the use of long-term firing at high temperature, multi-stage and the possibility of contamination of powders due to the need to use screening and grinding stages, low size and low sphericity of powder particles.
Наиболее близким к заявленному является способ получения оксида хрома со сфероидальной формой частиц (статья ZHIRENKINA, NINA V et al., The effect of precipitation conditions and calcination temperature on the properties of particles of chromium hydroxides and oxides, “AIP Conference Proceedings.- AIP Publishing LLC”, 2019, Vol.2174, No.1, pp 020078), включающий получение водного раствора нитрата или сульфата хрома, осаждение гидроксида хрома путем дозирования раствора нитрата или сульфата хрома в реакционный объем, в котором поддерживают постоянное значение рН на уровне от 7 до 8 за счет контролируемого введения водного раствора аммиака, отделение образовавшегося осадка, сушку и термообработку. Недостатками способа является низкая степень сферичности, низкая однородность частиц, а также высокое содержание мелкой фракции. Такие свойства определяют низкую текучесть порошка, что приводит к неравномерной подаче порошка в плазму и формированию покрытий с высокой шероховатостью и неравномерностью. Для повышения текучести требуется ввести дополнительную стадию отсева мелкой фракции из порошка, что усложняет процесс получения и существенно снижает выход целевой фракции. Closest to the claimed is a method for obtaining chromium oxide with spheroidal particles (article ZHIRENKINA, NINA V et al., The effect of precipitation conditions and calcination temperature on the properties of particles of chromium hydroxides and oxides, “AIP Conference Proceedings.- AIP Publishing LLC”, 2019, Vol.2174, No.1, pp 020078), which includes obtaining an aqueous solution of chromium nitrate or sulfate, precipitation of chromium hydroxide by dosing a solution of chromium nitrate or sulfate into the reaction volume, in which a constant pH value is maintained at a level of 7 up to 8 due to the controlled introduction of an aqueous solution of ammonia, separation of the precipitate formed, drying and heat treatment. The disadvantages of this method are the low degree of sphericity, the low uniformity of the particles, and the high content of the fine fraction. Such properties determine the low fluidity of the powder, which leads to an uneven supply of the powder to the plasma and the formation of coatings with high roughness and unevenness. To increase the fluidity, it is necessary to introduce an additional stage of screening the fine fraction from the powder, which complicates the production process and significantly reduces the yield of the target fraction.
Целью настоящего изобретения является преодоление вышеописанных недостатков: получение сферических частиц оксида хрома с узким распределением частиц по размеру без использования дополнительных стадий измельчения и рассева, снижение энергозатрат путем снижения длительности и температуры обжига.The aim of the present invention is to overcome the above disadvantages: obtaining spherical chromium oxide particles with a narrow particle size distribution without using additional grinding and screening steps, reducing energy costs by reducing the duration and temperature of firing.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Заявленный технический результат достигается путем формирования гранулированных частиц оксида хрома за счет гидролиза соли сульфата или нитрата хрома III в условиях поддержания постоянного значения рН в системе. На первой стадии получения порошка оксида хрома готовят раствор сульфата или нитрата хрома путем растворения соответствующих солей в воде. По преимущественному способу реализации изобретения для приготовления раствора сульфата хрома используется хром сернокислый (III) 6-водный и вода. Концентрация хрома в растворе, идущем на осаждение, предпочтительно должна находиться в диапазоне от 0,01 до 1 моль/л включительно. Увеличение концентрации выше 1 моль/л труднодостижимо ввиду ограничения растворимости соли сульфата и нитрата хрома. Снижение концентрации хрома в растворе, идущем на осаждение, ниже 0,01 моль/л является экономически не приемлемым, ввиду существенного увеличения объемов водных растворов.The claimed technical result is achieved by the formation of granular particles of chromium oxide due to the hydrolysis of salts of sulfate or chromium III nitrate while maintaining a constant pH in the system. At the first stage of obtaining chromium oxide powder, a solution of chromium sulfate or nitrate is prepared by dissolving the corresponding salts in water. According to the preferred method of implementing the invention, chromium sulfate (III) 6-aqueous and water are used to prepare a solution of chromium sulfate. The concentration of chromium in the solution going to the precipitation should preferably be in the range from 0.01 to 1 mol/l inclusive. Increasing the concentration above 1 mol/l is difficult to achieve due to the limited solubility of the sulfate salt and chromium nitrate. Reducing the concentration of chromium in the solution going to the precipitation, below 0.01 mol/l is not economically acceptable, due to a significant increase in the volume of aqueous solutions.
На второй стадии получения материалов оксида хрома со сфероидальной формой частиц проводят осаждение гидроксида хрома путем дозирования раствора соли хрома, полученного на первой стадии, в реакционный объем в котором поддерживается постоянное значение рН на уровне от 7 до 8, а еще лучше на уровне от 7,4 до 7,6 за счет контролируемого введения водного раствора аммиака. Перед началом осаждения в реактор вводится начальная реакционная среда, необходимая для смешения растворов водного раствора аммиака и соли хрома, а также для надежного измерения и поддержания уровня рН. В качестве начальной реакционной среды может быть использована вода, а также различные водные растворы солей. Скорость перемешивания реакционной массы в процессе осаждения необходимо поддерживать на уровне от 200 до 700 об/мин, предпочтительно от 400 до 600 об/мин. Регулируемое независимое дозирование растворов соли хрома и водного раствора аммиака может быть выполнено при использовании перистальтических насосов, мембранных насосов, насосов прямого дозирования, центробежных насосов с регулируемой скоростью вращения, а также другими способами. Контроль рН реакционного объема ведут в течение всего процесса осаждения при помощи рН-метров с ион-селективными электродами или при помощи иных систем детектирования концентрации Н+ ионов в растворе.At the second stage of obtaining chromium oxide materials with spheroidal particles, chromium hydroxide is precipitated by dosing a chromium salt solution obtained at the first stage, into the reaction volume in which a constant pH value is maintained at a level of from 7 to 8, and even better at a level of from 7, 4 to 7.6 due to the controlled introduction of an aqueous solution of ammonia. Before the start of precipitation, the initial reaction medium is introduced into the reactor, which is necessary for mixing aqueous ammonia and chromium salt solutions, as well as for reliable measurement and maintenance of the pH level. Water, as well as various aqueous solutions of salts, can be used as the initial reaction medium. The stirring speed of the reaction mass during the precipitation must be maintained at 200 to 700 rpm, preferably 400 to 600 rpm. Controlled independent dosing of chromium salt solutions and aqueous ammonia can be achieved using peristaltic pumps, diaphragm pumps, direct dosing pumps, variable speed centrifugal pumps, and other methods. The pH of the reaction volume is monitored throughout the entire precipitation process using pH meters with ion-selective electrodes or other systems for detecting the concentration of H + ions in solution.
Количество нитрата или сульфата хрома, идущего на осаждение должно составлять не менее 0,05 моль в пересчете на хром. При снижении количества хрома ниже 0,05 моль не происходит формирования плотных сферических агрегатов. При увеличении количества нитрата или сульфата хрома в растворе, идущем на осаждение, выше чем 0,05 моль в пересчете на хром происходит формирование плотных сферических агрегатов. The amount of chromium nitrate or sulfate used for precipitation must be at least 0.05 mol in terms of chromium. With a decrease in the amount of chromium below 0.05 mol, the formation of dense spherical aggregates does not occur. With an increase in the amount of chromium nitrate or sulfate in the solution used for precipitation, higher than 0.05 mol in terms of chromium, dense spherical aggregates are formed.
После завершения стадии осаждения (подачи всего объема раствора соли хрома) проводят операцию фильтрации, сушки и обжига осадка. Предпочтительно, сушку осадка проводить при температуре от 80 до 120°С до постоянной массы. Обжиг осадка может проводиться при температуре от 400 до 800°С, при этом примеси нитрата или сульфата аммония полностью разлагаются, а форма частиц сохраняется.After completion of the precipitation stage (supply of the entire volume of the chromium salt solution), the operation of filtering, drying and roasting the precipitate is carried out. Preferably, the drying of the precipitate is carried out at a temperature of from 80 to 120°C to constant weight. The calcination of the precipitate can be carried out at a temperature of 400 to 800°C, while the impurities of ammonium nitrate or sulfate are completely decomposed, and the shape of the particles is preserved.
Пример 1Example 1
Этот пример относится к осаждению гидроксида хрома при значении рН=7,5 с концентрацией сульфата хрома в растворе, идущем на осаждение, 0,1 моль/л и скорости перемешивания реакционной массы 600 об/мин.This example refers to the precipitation of chromium hydroxide at a pH value of 7.5 with a concentration of chromium sulfate in the precipitation solution of 0.1 mol/l and a stirring speed of the reaction mass of 600 rpm.
В химический стакан вводят 50 граммов хрома сернокислого (III) 6-водный, что соответствует 0,2 моль в пересчете на хром. Далее в стакан вводят дистиллированную воду до достижения общего объема раствора 1 л. Параллельно с приготовлением общего раствора солей металлов готовят раствор осадителя. Для этого в химический стакан вводят 109 мл концентрированного раствора аммиака (массовая концентрация 24%) и 891 мл дистиллированной воды. После смешения компонентов получают водный раствор аммиака с концентрацией 2,5 массовых процента.50 grams of chromium sulfate (III) 6-water is introduced into the beaker, which corresponds to 0.2 mol in terms of chromium. Further, distilled water is introduced into the glass until the total volume of the solution reaches 1 liter. In parallel with the preparation of a common solution of metal salts, a solution of a precipitant is prepared. To do this, 109 ml of concentrated ammonia solution (mass concentration 24%) and 891 ml of distilled water are introduced into the beaker. After mixing the components, an aqueous ammonia solution is obtained with a concentration of 2.5 mass percent.
Для осуществления осаждения гидроксида хрома в реактор с погруженным датчиком рН и мешалкой вводят 250 мл дистиллированной воды. Далее при помощи перистальтических насосов проводят контролируемое дозированное введение раствора сульфата хрома и водного раствора аммиака в реакционный объём при скорости перемешивания равной 600 об/мин, причем значение рН в реакционном объеме поддерживается в диапазоне от 7,4 до 7,6 за счет балансировки скоростей введения обоих растворов. После введения всего объема сульфата хрома, полученную суспензию фильтруют, далее осадок помещают в сушильный шкаф, сушку осадка проводят при температуре 80°С в течение 12 часов. После этого осадок обжигают в муфельной печи при температуре 700°С в течение 2 часов.To carry out the precipitation of chromium hydroxide, 250 ml of distilled water are introduced into the reactor with a submerged pH sensor and a stirrer. Then, using peristaltic pumps, a controlled dosed introduction of a solution of chromium sulfate and an aqueous solution of ammonia into the reaction volume is carried out at a stirring speed of 600 rpm, and the pH value in the reaction volume is maintained in the range from 7.4 to 7.6 by balancing the injection rates both solutions. After introducing the entire volume of chromium sulfate, the resulting suspension is filtered, then the precipitate is placed in an oven, the precipitate is dried at a temperature of 80°C for 12 hours. After that, the precipitate is fired in a muffle furnace at a temperature of 700°C for 2 hours.
После завершения синтеза проводят определение распределения частиц по размеру в порошках при помощи лазерного дифрактометра Analysette 22 NanoTec при использовании зеленого и инфракрасного лазера. Форма частиц исследуется при помощи оптической микроскопии. Распределение частиц по размерам может быть охарактеризовано различными параметрами, в том числе D90 – 90 % частиц порошка будут меньше этого размера, 10 % частиц порошка будут больше этого размера, D[4,3] – среднеобъемный диаметр частиц, дисперсия размеров – параметр, характеризующий разброс размеров частиц материала, определяемый отношением (D90-D10)/D50. Описанные параметры распределения частиц образцов по размерам представлены на фигуре 1. Распределение частиц по размерам для образца, полученного по примеру 1, представлено на фигуре 2, оптическая фотография частиц образца по примеру 1 представлена на фигуре 3.After completion of the synthesis, the particle size distribution in the powders is determined using an Analysette 22 NanoTec laser diffractometer using a green and infrared laser. The shape of the particles is examined using optical microscopy. The particle size distribution can be characterized by various parameters, including D90 - 90% of the powder particles will be less than this size, 10% of the powder particles will be more than this size, D[4,3] is the volume average particle diameter, size dispersion is a parameter characterizing spread of particle sizes of the material, determined by the ratio (D90-D10)/D50. The described particle size distribution parameters of the samples are shown in figure 1. The particle size distribution for the sample obtained in example 1 is shown in figure 2, an optical photograph of the sample particles according to example 1 is shown in figure 3.
Пример 2Example 2
Этот пример относится к осаждению гидроксида хрома при значении рН=7 с концентрацией нитрата хрома в растворе, идущем на осаждение, 0,2 моль/л и скорости перемешивания реакционной массы 300 об/мин. This example refers to the precipitation of chromium hydroxide at a pH value of 7 with a concentration of chromium nitrate in the solution for precipitation of 0.2 mol/l and a stirring speed of the reaction mass of 300 rpm.
В химический стакан вводят 80 граммов хрома азотнокислого (III) 9-водного, что соответствует 0,2 моль в пересчете на хром. Далее в стакан вводят дистиллированную воду до достижения общего объема раствора 1 л. Параллельно с приготовлением общего раствора солей металлов готовят раствор осадителя так же, как это описано в примере 1. 80 grams of chromium nitrate (III) 9-water is introduced into the beaker, which corresponds to 0.2 mol in terms of chromium. Further, distilled water is introduced into the glass until the total volume of the solution reaches 1 liter. In parallel with the preparation of a common solution of metal salts, a solution of a precipitant is prepared in the same way as described in example 1.
Для осуществления осаждения гидроксида хрома в реактор с погруженным датчиком рН и мешалкой вводят 250 мл дистиллированной воды. Далее при помощи перистальтических насосов проводят контролируемое дозированное введение раствора нитрата хрома и водного раствора аммиака в реакционный объём при скорости перемешивания равной 200 об/мин, причем значение рН в реакционном объеме поддерживается в диапазоне от 6,9 до 7,1 за счет балансировки скоростей введения обоих растворов. Фильтрацию, сушку и обжиг осада ведут так же, как описано в примере 1.To carry out the precipitation of chromium hydroxide, 250 ml of distilled water are introduced into the reactor with a submerged pH sensor and a stirrer. Then, using peristaltic pumps, a controlled dosed introduction of a solution of chromium nitrate and an aqueous solution of ammonia into the reaction volume is carried out at a stirring speed of 200 rpm, and the pH value in the reaction volume is maintained in the range from 6.9 to 7.1 by balancing the injection rates both solutions. Filtration, drying and firing of the precipitate are carried out in the same way as described in example 1.
Пример 3 (сравнительный)Example 3 (comparative)
Этот пример относится к осаждению гидроксида хрома при значении рН=9 с концентрацией осаждаемого сульфата хрома 0,1 моль/л и скорости перемешивания реакционной массы 200 об/мин. Количество сульфата хрома, идущего на осаждение, составляет 0,2 моля в пересчете на хром.This example refers to the precipitation of chromium hydroxide at a pH value of 9 with a concentration of precipitated chromium sulfate of 0.1 mol/l and a stirring speed of the reaction mass of 200 rpm. The amount of chromium sulfate used for precipitation is 0.2 mol in terms of chromium.
В этом случае поступают так же, как описано в примере 1, только в процессе осаждения поддерживают значение рН=9 и скорость перемешивания 200 об/мин.In this case, proceed in the same way as described in example 1, only in the process of precipitation maintain the pH=9 and the stirring speed of 200 rpm.
Пример 4 (сравнительный)Example 4 (comparative)
Этот пример относится к осаждению гидроксида хрома при значении рН=7,5 с концентрацией осаждаемого сульфата хрома 0,1 моль/л и скорости перемешивания реакционной массы 110 об/мин. Количество сульфата хрома, идущего на осаждение, составляет 0,2 моля в пересчете на хром.This example refers to the precipitation of chromium hydroxide at a pH value of 7.5 with a concentration of precipitated chromium sulfate of 0.1 mol/l and a stirring speed of the reaction mass of 110 rpm. The amount of chromium sulfate used for precipitation is 0.2 mol in terms of chromium.
В этом случае поступают так же, как описано в примере 1, только скорость перемешивания реакционной массы поддерживают равной 110 об/мин.In this case, proceed in the same way as described in example 1, only the stirring speed of the reaction mass is maintained equal to 110 rpm.
Пример 5 (сравнительный)Example 5 (comparative)
Этот пример относится к осаждению гидроксида хрома при значении рН=7,5 с концентрацией осаждаемого сульфата хрома 0,01 моль/л и скорости перемешивания реакционной массы 600 об/мин. Количество сульфата хрома, идущего на осаждение, составляет 0,02 моля в пересчете на хром. Далее все последующие операции ведут так же, как в примере 1.This example refers to the precipitation of chromium hydroxide at a pH value of 7.5 with a concentration of precipitated chromium sulfate of 0.01 mol/l and a stirring speed of the reaction mass of 600 rpm. The amount of chromium sulfate used for precipitation is 0.02 mol in terms of chromium. Further, all subsequent operations are carried out in the same way as in example 1.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2778719C1 true RU2778719C1 (en) | 2022-08-23 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU93041198A (en) * | 1993-10-06 | 1996-11-20 | Акционерное общество открытого типа "Ависма" Титано-магниевой комбинат | METHOD FOR PRODUCING CHROMIUM HYDROXIDE FROM WASTE OF TITANIUM PRODUCTION |
| US20100116679A1 (en) * | 2007-04-27 | 2010-05-13 | Shigeo Hoshino | Chromium hydroxide, process of preparing the same, trivalent chromium-containing liquid prepared using the same, and chromium plating method using the same |
| EP2322480A1 (en) * | 2008-09-05 | 2011-05-18 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Process for production of chromium hydroxide |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU93041198A (en) * | 1993-10-06 | 1996-11-20 | Акционерное общество открытого типа "Ависма" Титано-магниевой комбинат | METHOD FOR PRODUCING CHROMIUM HYDROXIDE FROM WASTE OF TITANIUM PRODUCTION |
| US20100116679A1 (en) * | 2007-04-27 | 2010-05-13 | Shigeo Hoshino | Chromium hydroxide, process of preparing the same, trivalent chromium-containing liquid prepared using the same, and chromium plating method using the same |
| EP2322480A1 (en) * | 2008-09-05 | 2011-05-18 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Process for production of chromium hydroxide |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ZHIRENKINA, NINA V. et al., The effect of precipitation conditions and calcination temperature on the properties of particles of chromium hydroxides and oxides, "AIP Conference Proceedings.- AIP Publishing LLC", 2019, Vol.2174, No.1, pp 020078. * |
| ЖИРЕНКИНА Н. В. и др. Изучение влияния условий осаждения на свойства порошков гидроксида хрома, "Физика. Технологии. Инновации (ФТИ-2019)", 2019, стр. 478-479. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108117055B (en) | Preparation method and production device of battery-grade iron phosphate | |
| Song et al. | Synthesis and characterization of magnesium hydroxide by batch reaction crystallization | |
| CN101838136A (en) | Preparation method of aluminium oxide and titanium dioxide compound ceramic powder | |
| CN106241872B (en) | A kind of preparation method of bulky grain ammonium metavanadate | |
| CN115974111A (en) | Controllable preparation method of flaky alumina | |
| CN112209420A (en) | Preparation method of nano-scale yttrium oxide powder | |
| RU2714452C1 (en) | Method of producing powders of zirconium dioxide with a spheroidal shape of particles | |
| RU2778719C1 (en) | Method for producing chromium oxide with a spheroidal shape of particles | |
| KR100850011B1 (en) | Method for manufacturing tin oxide powder by ultrasonic chemistry reaction and method for manufacturing ito target | |
| CN108609652B (en) | Method for preparing zirconium dioxide nano powder by using molten salt | |
| CN113798504A (en) | Preparation method of rare earth oxide dispersion-enhanced tungsten powder for 3D printing | |
| CN108083334A (en) | A kind of preparation method of monodisperse spherical nano zirconium dioxide powder body material | |
| US6793908B2 (en) | Method for preparing ITO nanometer powders | |
| CN103159248A (en) | Production method for nano barium sulfate particles | |
| RU2525548C2 (en) | Tungstic acid powder and use thereof to obtain tungsten metal powder | |
| CN1182072C (en) | Process for preparing compound zirconium oxide powder | |
| CN108892160A (en) | A kind of monodisperse sheet α-Al2O3 micro mist and preparation method thereof | |
| CN114210965A (en) | Metallic silver and preparation method and application thereof | |
| CN103214012A (en) | Method for preparing magnesium fluoride | |
| CN106006701A (en) | Preparation method of micron-submicron-scale rare earth oxide powder | |
| CN104478700A (en) | Large-particle size cobalt oxalate and preparation method thereof | |
| CN113336548A (en) | Preparation method of yttrium oxide spraying powder | |
| CN106006713A (en) | Preparation process of active nano-zinc oxide | |
| CN112174205A (en) | Vanadyl hydroxide stabilized ethanol solution dispersion system and preparation of M-phase VO by using same2Method for preparing nano powder | |
| RU2769683C1 (en) | Method for producing zirconium dioxide powders with a spheroidal particle shape with a stabilizing component content of 20 to 60 wt. % |