鉭或鈮酸鹽化合物的生產方法

2023-12-08 07:37:06 2

專利名稱：鉭或鈮酸鹽化合物的生產方法
技術領域：
本發明提供了一種鉭或鈮酸鹽化合物的生產方法。
目前，用於彩電和計算機顯示器等濾波器的基片材料主要有鉭酸鋰和鈮酸鋰等晶體材料，市場對鉭酸鋰和鈮酸鋰等晶體材料的需求量增長迅猛，如何提高鉭酸鋰和鈮酸鋰晶體材料的加工質量和成品率，成為目前晶體材料生產廠家急需解決的問題之一。
鉭或鈮酸鹽晶體的傳統生產工藝是用高純Ta2O5或Nb2O5跟高純碳酸鹽或氫氧化物混合後高溫燒結、壓塊、拉晶，得到鉭或鈮酸鹽晶體。碳酸鹽或氫氧化物可以是Li2CO3或LiOH和鹼金屬、鹼土金屬和過渡金屬的碳酸鹽或氫氧化物及其複合碳酸鹽或氫氧化物。用該方法生產鉭或鈮酸鹽晶體時往往出現以下問題1.Ta2O5或Nb2O5和碳酸鹽或氫氧化物均為固體粉末，混料混合不均勻，導致拉出的鉭或鈮酸鹽晶體不均勻，嚴重時會導致晶體混濁或開裂。2.由於混料時稱量的不準確，容易導致混料時組分偏離，甚至得不到鉭或鈮酸鹽晶體。這樣就造成晶體的成品率降低和成本上升。
為了達到上述目的，本發明人經過潛心研究，將傳統的高純Ta2O5或Nb2O5跟高純碳酸鹽或氫氧化物的混料、燒結工藝改為先生產一種含鉭或鈮的化合物，然後再將該含鉭或鈮化合物跟高純碳酸鹽或氫氧化物進行均相混料、低溫烘乾、燒結並使之反應，得到鉭或鈮酸鹽化合物，該鉭或鈮酸鹽化合物再經過酸洗、水洗、過濾、烘乾後，得到純淨的可作為生產鉭或鈮酸鹽晶體用的鉭或鈮酸鹽化合物。酸洗所用的酸可以是H2C2O4、H2CO2等有機酸或HCl、HNO3等無機酸。
本發明的技術方案是提供了一種生產鉭或鈮酸鹽化合物的方法，其特徵在於用高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液經沉澱等一系列反應後，先生產一種含鉭或鈮的化合物，然後再將該含鉭或鈮的化合物跟高純碳酸鹽或氫氧化物進行均相混料、低溫烘乾、燒結、酸洗、水洗、過濾、烘乾後，得鉭或鈮酸鹽化合物。
根據本發明的一種具體方案，其方法為往高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中加入適量H2O2溶液，然後通入純淨NH3進行沉澱，然後過濾，得(NH4)3TaO8或(NH4)3NbO8；再向得到的(NH4)3TaO8或(NH4)3NbO8中加入適量H2O2溶液和高純碳酸鹽或氫氧化物，經均相混料、低溫烘乾、燒結、酸洗、水洗、過濾、烘乾後得鉭或鈮酸鹽化合物。本方案中在高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中加入H2O2溶液的量為理論量的1.05-1.15倍。
本發明技術方案中以Li2CO3和H2C2O4為例的化學反應為
根據本發明的第二種具體方案，其方法為往高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中直接通入純淨NH3進行沉澱，然後水洗、過濾，得Ta(OH)5或Nb(OH)5；再向得到的Ta(OH)5或Nb(OH)5中加入適量純水和高純碳酸鹽或氫氧化物，經均相混料、低溫烘乾、燒結、酸洗、水洗、過濾、烘乾後得鉭或鈮酸鹽化合物。
本發明技術方案中以Li2CO3和H2C2O4為例的化學反應為
根據本發明的第三種具體方案，其方法為往高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中直接通入純淨NH3進行沉澱，然後水洗、過濾、烘乾、焙燒，得Ta2O5或Nb2O5；再向得到的Ta2O5或Nb2O5中加入適量純水和高純碳酸鹽或氫氧化物，經均相混料、低溫烘乾、燒結、酸洗、水洗、過濾、烘乾後得鉭或鈮酸鹽化合物。
本發明技術方案中以Li2CO3和H2C2O4為例的化學反應為
以上三種具體方案中低溫烘乾的溫度為45-100℃，含鉭物料的燒結溫度為800-1350℃，含鈮物料的燒結溫度為800-1150℃，更優選含鉭物料的燒結溫度為950-1250℃，含鈮物料的燒結溫度為900-1100℃。
本發明三種具體方案中通入純淨NH3進行沉澱時，沉澱的pH值為9-11，高純碳酸鹽或氫氧化物的加入量為理論量的0.95-1.05倍。
通過本發明獲得的鉭或鈮酸鹽化合物具有化學均勻性，且其化學雜質含量均能達到生產鉭或鈮酸鹽晶體的標準，特別是其中不含氟或含微量氟，同時用該鉭或鈮酸鹽化合物可生產出質量更為卓越的鉭或鈮酸鹽晶體。
附圖2-a是按本發明實施例1生產的粉末狀鉭酸鋰化合物的掃描電子顯微鏡照片。
附圖2-b是按本發明實施例2生產的粉末狀鉭酸鋰化合物的掃描電子顯微鏡照片。
附圖2-c是按本發明實施例3生產的粉末狀鉭酸鋰化合物的掃描電子顯微鏡照片。
附圖3是按本發明生產的晶體狀鉭酸鋰化合物的掃描電子顯微鏡照片。
附圖4-a是按本發明實施例4生產的粉末狀鈮酸鋰化合物的掃描電子顯微鏡照片。
附圖4-b是按本發明實施例5生產的粉末狀鈮酸鋰化合物的掃描電子顯微鏡照片。
附圖4-c是按本發明實施例6生產的粉末狀鈮酸鋰化合物的掃描電子顯微鏡照片。
附圖5是按本發明生產的晶體狀鈮酸鋰化合物的掃描電子顯微鏡照片。
附圖6-a是按本發明實施例1生產的鉭酸鋰化合物的X-射線衍射圖。
附圖6-b是按本發明實施例2生產的鉭酸鋰化合物的X-射線衍射圖。
附圖6-c是按本發明實施例3生產的鉭酸鋰化合物的X-射線衍射圖。
附圖7-a是按本發明實施例4生產的鈮酸鋰化合物的X-射線衍射圖。
附圖7-b是按本發明實施例5生產的鈮酸鋰化合物的X-射線衍射圖。
附圖7-c是按本發明實施例6生產的鈮酸鋰化合物的X-射線衍射圖。
附圖8-a是按本發明實施例1生產的鉭酸鋰化合物所拉出的鉭酸鋰晶體的X-射線衍射圖。
附圖8-b是按本發明實施例2生產的鉭酸鋰化合物所拉出的鉭酸鋰晶體的X-射線衍射圖。
附圖8-c是按本發明實施例3生產的鉭酸鋰化合物所拉出的鉭酸鋰晶體的X-射線衍射圖。
附圖9-a是按本發明實施例4生產的鈮酸鋰化合物所拉出的鈮酸鋰晶體的X-射線衍射圖。
附圖9-b是按本發明實施例5生產的鈮酸鋰化合物所拉出的鈮酸鋰晶體的X-射線衍射圖。
附圖9-c是按本發明實施例6生產的鈮酸鋰化合物所拉出的鈮酸鋰晶體的X-射線衍射圖。
附

圖10-a是按本發明實施例l生產的鉭酸鋰化合物所拉出的鉭酸鋰晶體的介電溫譜曲線。
附圖10-b是按本發明實施例2生產的鉭酸鋰化合物所拉出的鉭酸鋰晶體的介電溫譜曲線。
附圖10-c是按本發明實施例3生產的鉭酸鋰化合物所拉出的鉭酸鋰晶體的介電溫譜曲線。
附圖11-a是按本發明實施例4生產的鈮酸鋰化合物所拉出的鈮酸鋰晶體的介電溫譜曲線。
附圖11-b是按本發明實施例5生產的鈮酸鋰化合物所拉出的鈮酸鋰晶體的介電溫譜曲線。
附圖11-c是按本發明實施例6生產的鈮酸鋰化合物所拉出的鈮酸鋰晶體的介電溫譜曲線。
將實施例1和/或實施例2和/或實施例3中得到的純淨的可作為生產鉭酸鋰晶體用的粉末狀鉭酸鋰化合物在1300-1350℃燒結10小時，或直接將上述低溫烘乾的混合料在1300-1350℃燒結10小時，均可以得到純淨的可作為生產鉭酸鋰晶體用的晶體狀鉭酸鋰化合物，其掃描電子顯微鏡照片見說明書附圖3。
將實施例4和/或實施例5和/或實施例6中得到的純淨的可作為生產鈮酸鋰晶體用的粉末狀鈮酸鋰化合物在1100-1150℃燒結10小時，或直接將上述低溫烘乾的混合料在1100-1150℃燒結10小時，均可以得到純淨的可作為生產鈮酸鋰晶體用的晶體狀鈮酸鋰化合物，其掃描電子顯微鏡照片見說明書附圖5。
將實施例1-3中得到的純淨的可作為生產鉭酸鋰晶體用的粉末狀或晶體狀鉭酸鋰化合物中的任意一種或兩種或多種混合後壓塊，裝入鉑金坩堝並裝爐，然後升溫至1680℃熔料5小時。待上述鉭酸鋰化合物全部熔融後下種、引頸提拉、放肩、拉身，待鉭酸鋰晶體生長到預定長度後停止提拉、降溫、出爐，得到鉭酸鋰晶體。
將實施例4-6中得到的純淨的可作為生產鈮酸鋰晶體用的粉末狀或晶體狀鈮酸鋰化合物中的任意一種或兩種或多種混合後壓塊，裝入鉑金坩堝並裝爐，然後升溫至1350℃熔料5小時。待上述鈮酸鋰化合物全部熔融後下種、引頸提拉、放肩、拉身，待鈮酸鋰晶體生長到預定長度後停止提拉、降溫、出爐，得到鈮酸鋰晶體。表1鉭或鈮酸鋰化合物的粒度

表2鉭或鈮酸鋰化合物的雜質元素含量

權利要求
1.一種鉭或鈮酸鹽化合物的生產方法，其特徵在於用高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液經沉澱等一系列反應後，先生產一種含鉭或鈮的化合物，然後再將該含鉭或鈮的化合物跟高純碳酸鹽或氫氧化物進行均相混料、低溫烘乾、燒結、酸洗、水洗、過濾、烘乾後，得鉭或鈮酸鹽化合物。
2.根據權利要求1所述的一種生產鉭或鈮酸鹽化合物的方法，其特徵在於沉澱等一系列反應為往高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中加入適量H2O2溶液，然後通入純淨NH3進行沉澱，然後過濾，得(NH4)3TaO8或(NH4)3NbO8；再向得到的(NH4)3TaO8或(NH4)3NbO8中加入適量H2O2溶液和高純碳酸鹽或氫氧化物，經均相混料、低溫烘乾、燒結、酸洗、水洗、過濾、烘乾後得鉭或鈮酸鹽化合物。
3.根據權利要求1所述的一種生產鉭或鈮酸鹽化合物的方法，其特徵在於沉澱等一系列反應為往高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中直接通入純淨NH3進行沉澱，然後水洗、過濾，得Ta(OH)5或Nb(OH)5；再向得到的Ta(OH)5或Nb(OH)5中加入適量純水和高純碳酸鹽或氫氧化物，經均相混料、低溫烘乾、燒結、酸洗、水洗、過濾、烘乾後得鉭或鈮酸鹽化合物。
4.根據權利要求1所述的一種生產鉭或鈮酸鹽化合物的方法，其特徵在於沉澱等一系列反應為往高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中直接通入純淨NH3進行沉澱，然後水洗、過濾、烘乾、焙燒，得Ta2O5或Nb2O5；再向得到的Ta2O5或Nb2O5中加入適量純水和高純碳酸鹽或氫氧化物，經均相混料、低溫烘乾、燒結、酸洗、水洗、過濾、烘乾後得鉭或鈮酸鹽化合物。
5.根據權利要求1-4任意一項所述的方法，其特徵在於低溫烘乾的溫度為45-100℃。
6.根據權利要求1-4任意一項所述的方法，其特徵在於含鉭物料的燒結溫度為800-1350℃，含鈮物料的燒結溫度為800-1150℃。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於更優選含鉭物料的燒結溫度為950-1250℃，含鈮物料的燒結溫度為900-1100℃。
8.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於往高純H2TaF7或H2NbF7和/或H2NbOF5溶液中加入H2O2溶液的量為理論量的1.05-1.15倍。
9.根據權利要求2-4任意一項所述的方法，其特徵在於通入純淨NH3進行沉澱時，沉澱的pH值為9-11。
10.根據權利要求2-4任意一項所述的方法，其特徵在於高純碳酸鹽或氫氧化物的加入量為理論量的0.95-1.05倍。
全文摘要
本發明提供了一種鉭或鈮酸鹽化合物的生產方法，該方法是用高純H
文檔編號C01G33/00GK1417128SQ02150089
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月26日 優先權日2002年3月30日
發明者江祥民, 李靜, 曹永平, 王偉, 張偉寧, 劉軍 申請人:寧夏東方鉭業股份有限公司