[科普中國(guó)]-搖實(shí)密度

簡(jiǎn)介

氧化釤是一種國(guó)內(nèi)外需求量大、用途廣的材料,通常用在1 000 ℃,熱分解釤的草酸鹽或碳酸鹽方法制備。密度一般可分為真密度、松裝密度和搖實(shí)密度. 用常法制備的氧化釤,其搖實(shí)密度為1. 5 g·cm- 3左右. 現(xiàn)有客戶(hù)要求提供搖實(shí)密度> 2. 3 g·cm- 3且不含硼的氧化釤。

在釤的堿式碳酸鹽中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 001 %～0. 005 %的氧化硼(或相當(dāng)于這些量的硼酸) ,然后在1 200 ℃加熱3 h ,熱分解此釤的堿式碳酸鹽,可制得搖實(shí)密度為2. 26 g·cm- 3的氧化釤。

對(duì)影響氧化釤搖實(shí)密度的因素進(jìn)行探討,并對(duì)大搖實(shí)密度氧化釤的制備方法進(jìn)行研究. 以檸檬酸與硝酸為添加劑,添加到草酸釤中,在1 000 ℃加熱2 h 熱分解此草酸釤,可制得搖實(shí)密度> 2. 3 g·cm- 3且不含硼的氧化釤,滿(mǎn)足了用戶(hù)的要求1。

大搖實(shí)密度氧化釤及其制備方法大搖實(shí)密度氧化釤及其制備方法是指搖實(shí)密度為2．30～3．0g/cm，其制備方法是：首先，添加酸性添加劑，然后，在950～1000℃溫度下灼燒2小時(shí)，使草酸釤熱分解制得氧化釤，最后，將氧化釤球磨。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易控制，能耗小，成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。本發(fā)明的氧化釤因不含硼，應(yīng)用更廣泛，特別適合生產(chǎn)磁性材料、中子吸收劑等。

實(shí)驗(yàn)部分1 試劑與儀器

草酸釤,金屬釤(上海躍龍有色金屬有限公司產(chǎn)品) ,硼酸,氨水(分析純) ,水合肼(工業(yè),純) ,肼化合物(自己合成)。酸性添加劑:100 ml 溶液含20 g 檸檬酸,50 ml 硝酸. 馬弗爐(上海實(shí)驗(yàn)電爐廠(chǎng)) 、磁坩堝、玻璃器皿. SKC22000 光透射粒度測(cè)定儀(日本清新公司產(chǎn)品) 。

2 大搖實(shí)密度氧化釤制備方法

取200 g 草酸釤于300 ml 磁坩堝中,加入20 ml ,酸性添加劑,拌勻,置于馬弗爐中由室溫升至1 000 ℃,并維持2 h ,取出樣品,冷卻,球磨,即得大搖實(shí)密度氧化釤2。

結(jié)果與討論1 影響氧化釤搖實(shí)密度的因素

（1）草酸釤分解溫度的影響

取70 g 草酸釤5 份,分別放入300 ml 磁坩堝內(nèi),置于馬弗爐中,分別由室溫升至700 ℃、750 ℃、800 ℃、900 ℃、1 000 ℃并維持1 h. 取出磁坩堝,冷卻至室溫,測(cè)定熱分解產(chǎn)物的搖實(shí)密度。熱分解溫度/ ℃ 700 750 800 900 1 000Sm2O3 搖實(shí)密度/ (g·cm- 3) 1. 13 1. 24 1. 31 1. 44 1. 47。草酸釤熱分解溫度越高,氧化釤的搖實(shí)密度越大。

（2）草酸釤熱分解時(shí)間的影響

取70 g 草酸釤樣品3 份分別放入300 ml 磁坩堝中,置于馬弗爐中,由室溫度升至1 000 ℃,分別維持1 h 、2 h 和3 h ,取出坩堝,測(cè)定Sm2O3 的搖實(shí)密度。熱分解時(shí)間/ h 1. 0 2. 0 3. 0Sm2O3 搖實(shí)密度/ (g·cm- 3) 1. 47 1. 57 1. 59 熱分解時(shí)間越長(zhǎng),Sm2O3 的搖實(shí)密度越大。

（3）粒度與搖實(shí)密度的關(guān)系

一般來(lái)講,Sm2O3 的搖實(shí)密度應(yīng)與它的粒度大小和形狀有關(guān),為此測(cè)定了三個(gè)搖實(shí)密度不同的Sm2O3樣品的粒度分布。在一定范圍內(nèi),Sm2O3 粒子越粗(即d50越大) ,搖實(shí)密度越大。

（4）添加劑的影響

取70g 草酸釤若干份,依次加入不同的添加劑,分別放于300 ml 磁坩堝中,攪勻,置入馬弗爐內(nèi),由低溫升溫至1 000 ℃,并維持1 h ,取出樣品冷卻至室溫,測(cè)定它們的搖實(shí)密度。肼化合物與酸性添加劑(檸檬酸和硝酸) 均有很好的效果,但酸性添加劑更經(jīng)濟(jì)。

（5）添加劑量的影響

取200 g 草酸釤3 份放入300 ml 磁坩堝中,分別加入酸性添加劑90 ml 、40 ml 、18 ml ,拌勻,置于馬弗爐中從低溫升至1 000 ℃并維持2 h ,取出,測(cè)其搖實(shí)密度。對(duì)200 g 草酸,酸性添加劑添加量為18 ml 就可達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

編號(hào)Sm2O3 添加量/ (ml·g - 1)搖實(shí)密度/ (g·cm- 3)未粉碎處理經(jīng)球磨后 (DTA) 曲線(xiàn). 從圖可以看出添加了添加劑后的草酸釤分解溫度要略為提前。

添加了酸性添加劑后的草酸釤,包括它的200 ℃、2 h 的中間物,比草酸釤在200 ℃灼燒2 h 后的中間物顆粒有明顯的增大,從而也使得最終的熱分解產(chǎn)物搖實(shí)密度有明顯增大。

2 1 kg 規(guī)模試驗(yàn)

取硝酸釤溶液( [ H] = 0. 06 mol·L - 1 , [ Sm2O3 ]= 30. 1 g·L - 1 ) 150 L ,加熱至80 ℃,加入10 kg 草酸,沉淀草酸釤,邊攪拌邊加熱至90 ℃,停止攪拌,放置片刻,吸去清液,經(jīng)離心機(jī)甩干得草酸釤。

掃描電鏡圖( 200 ℃, 2 h,1∶4 800)取上述草酸釤,加入不同量的酸性添加劑,拌勻后于隧道窯1 000 ℃灼燒,得到按Sm2O3 :磨球= 1∶2的比例球磨,得到Sm2O3 并測(cè)其搖實(shí)密度。

1 kg 級(jí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與小試相仿. 根據(jù)試驗(yàn)還可看出:0. 30 ml·g - 1Sm2O3 的添加量可使氧化釤的搖實(shí)密度提高0. 5～0. 8 g·cm- 3 ,從而使由此法制得的氧化釤搖實(shí)密度達(dá)到預(yù)定的要求。

3 500 kg/ 批規(guī)模試驗(yàn)

在1 kg/ 批規(guī)模試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了500 kg/ 批規(guī)模試驗(yàn),共53 批(26. 5 t) ,氧化釤搖實(shí)密度為2. 32～2. 84 g·cm- 33。