Paruošimasitin smulkūs retųjų žemių oksidai
Itin smulkūs retųjų žemių junginiai turi platesnį panaudojimo spektrą, palyginti su retųjų žemių junginiais, kurių dalelės yra bendro dydžio, ir šiuo metu su jais atliekama daugiau tyrimų. Paruošimo metodai skirstomi į kietosios fazės metodą, skystosios fazės metodą ir dujų fazės metodą pagal medžiagos agregacijos būseną. Šiuo metu skystosios fazės metodas plačiai naudojamas laboratorijose ir pramonėje, siekiant paruošti itin smulkius retųjų žemių junginių miltelius. Jis daugiausia apima nusodinimo metodą, zolio gelio metodą, hidroterminį metodą, šablono metodą, mikroemulsijos metodą ir alkidinės hidrolizės metodą, iš kurių nusodinimo metodas yra tinkamiausias pramoninei gamybai.
Nusodinimo metodas – tai nusodintojo įdėjimas į metalo druskos tirpalą nusodinimui, filtravimas, plovimas, džiovinimas ir kaitinimas, siekiant gauti miltelių pavidalo produktus. Jis apima tiesioginio nusodinimo metodą, vienodo nusodinimo metodą ir bendro nusodinimo metodą. Įprastu nusodinimo metodu retųjų žemių oksidai ir retųjų žemių druskos, kuriose yra lakiųjų rūgščių radikalų, gali būti gaunami deginant nuosėdas, kurių dalelių dydis yra 3–5 μm. Savitasis paviršiaus plotas yra mažesnis nei 10 ㎡/g ir neturi ypatingų fizikinių ir cheminių savybių. Amonio karbonato nusodinimo metodas ir oksalo rūgšties nusodinimo metodas šiuo metu yra dažniausiai naudojami paprastųjų oksidų miltelių gamybos metodai, ir tol, kol pakeičiamos nusodinimo metodo proceso sąlygos, jie gali būti naudojami itin smulkiems retųjų žemių oksidų milteliams gaminti.
Tyrimai parodė, kad pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką retųjų žemių itin smulkių miltelių dalelių dydžiui ir morfologijai amonio bikarbonato nusodinimo metodu, yra retųjų žemių koncentracija tirpale, nusodinimo temperatūra, nusodinimo agento koncentracija ir kt. Retųjų žemių koncentracija tirpale yra raktas į tolygiai disperguotų itin smulkių miltelių susidarymą. Pavyzdžiui, atliekant Y3+ nusodinimo eksperimentą siekiant gauti Y2O3, kai retųjų žemių masės koncentracija yra 20–30 g/l (apskaičiuota pagal Y2O3), nusodinimo procesas yra sklandus, o džiovinant ir deginant iš karbonato nusodinimo gauti itin smulkūs itrio oksido milteliai yra smulkūs, vienodi ir dispersiški.
Cheminėse reakcijose lemiamas veiksnys yra temperatūra. Aukščiau pateiktuose eksperimentuose, kai temperatūra yra 60–70 ℃, krituliai išsiskiria lėtai, filtracija vyksta greitai, dalelės yra birios ir vienodos, iš esmės sferinės; kai reakcijos temperatūra yra žemesnė nei 50 ℃, krituliai susidaro greičiau, su didesniu grūdelių skaičiumi ir mažesniais dalelių dydžiais. Reakcijos metu CO2 ir NH3 pertekliaus kiekis yra mažesnis, o krituliai yra lipnūs, todėl netinka filtruoti ir plauti. Sudegus į itrio oksidą, lieka blokinių medžiagų, kurios stipriai aglomeruojasi ir turi didesnes daleles. Amonio bikarbonato koncentracija taip pat turi įtakos itrio oksido dalelių dydžiui. Kai amonio bikarbonato koncentracija yra mažesnė nei 1 mol/l, gautos itrio oksido dalelės yra mažos ir vienodos; kai amonio bikarbonato koncentracija viršija 1 mol/l, susidaro vietiniai krituliai, dėl kurių susidaro aglomeracija ir didesnės dalelės. Tinkamomis sąlygomis galima gauti 0,01–0,5 μM itin smulkių itrio oksido miltelių dalelių.
Oksalato nusodinimo metodu oksalo rūgšties tirpalas lašinamas kartu su amoniaku, kad reakcijos metu būtų užtikrintas pastovus pH. Taip gaunamas mažesnis nei 1 μM itrio oksido miltelių dalelių dydis. Pirmiausia itrio nitrato tirpalas nusodinamas amoniakiniu vandeniu, kad būtų gautas itrio hidroksido koloidas, o tada jis paverčiamas oksalo rūgšties tirpalu, kad būtų gautas mažesnis nei 1 μ Y2O3 miltelių dalelių dydis. Į 0,25–0,5 mol/l koncentracijos Y3+ itrio nitrato tirpalą įpilkite EDTA, amoniakiniu vandeniu sureguliuokite pH iki 9, įpilkite amonio oksalato ir lašinkite 3 mol/l HNO3 tirpalą 1–8 ml/min greičiu 50 ℃ temperatūroje, kol nusodinimas bus baigtas esant pH = 2. Taip gaunami itrio oksido milteliai, kurių dalelių dydis yra 40–100 nm.
Paruošimo proceso metuitin smulkūs retųjų žemių oksidaiNusodinimo metodu gali susidaryti skirtingas aglomeracijos laipsnis. Todėl paruošimo proceso metu būtina griežtai kontroliuoti sintezės sąlygas, reguliuojant pH vertę, naudojant skirtingus nusodintuvus, pridedant dispergentų ir kitais metodais, kad tarpiniai produktai būtų visiškai disperguoti. Tada parenkami tinkami džiovinimo metodai ir galiausiai kalcinavimo būdu gaunami gerai disperguoti retųjų žemių junginių itin smulkūs milteliai.
Įrašo laikas: 2023 m. balandžio 21 d.