способ получения оксида металла

Формула изобретения

1. Способ получения оксида металла, включающий окисление диспергированных потоком кислородсодержащего газа частиц металла, отличающийся тем, что окислению подвергают порошок металла, смешанный с кислородсодержащим газом в инжекторе, который подают в шахтную печь снизу вверх, при этом процесс окисления ведут при 1000 - 1200^oС и избытке кислорода, равном 20 - 200% от стехиометрического.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окислению подвергают порошок олова.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии, а именно к получению порошкообразных оксидов металлов, в частности диоксида олова SnO₂. Такие порошки находят применение как компоненты керамических масс, глазурей, пигментов, а также в электрохимической промышленности.

Известен способ (1) получения высокодисперсного порошка диоксида олова высокой степени чистоты с высокой удельной поверхностью путем введения порошка олова в предварительно нагретый до 1700-3200^oC поток кислорода, направленный вниз под углом 30-40^o к вертикали с одновременной стабилизацией кольцевым газодисперсным потоком кислорода и диоксида олова с концентрацией 0,1-0,3 кг/м³. Кислород нагревается при прохождении через ВЧ-разряд, порошок олова подают транспортирующим газом - смесью кислорода и аргона. Для осуществления способа (1) требуется сложное оборудование, соблюдение мер взрыво- и пожаробезопасности, поддержание заданных параметров расхода кислорода, порошка олова и транспортирующего газа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ (2), описывающий получение оксидов металлов, в частности олова, путем обработки расплавленного металла газообразным или жидким кислородом или смесью кислорода с инертным газом. Поток расплавленного металла подают в реактор сверху, кислород или смесь кислорода с инертным газом подают под углом 90^o к потоку расплава из одной или нескольких форсунок под давлением 0,5-10,0 МПа в стехиометрическом количестве. Таким образом, диспергированные частицы расплава окисляются, выделяя тепло, для утилизации которого реакционная зона снабжена теплообменником. Частицы оксида металла улавливают во всасывающем раструбе, расположенном в нижней части реактора, далее транспортируют потоком газа и осаждают в циклоне, а также в фильтре. Для транспортировки порошка оксида металла и обеспечения пожаробезопасности применяют смесь кислорода с инертным газом.

К недостаткам способа-прототипа можно отнести сложность работы с кислородом при достаточно высоком давлении, необходимость соблюдения мер пожаро- и взрывобезопасности из-за высокой температуры в реакционной зоне.

Заявляемый способ позволяет получить порошкообразные оксиды металлов, преимущественно олова, путем окисления металлического порошка кислородом воздуха, без применения сжатых и сжиженных газов: кислорода, аргона без применения сложных устройств для дозирования металлического порошка, что обеспечивает простоту, надежность и безопасность проведения процесса.

Поставленная задача решается следующим образом. Порошок исходного металла, например олова, подают через инжектор с потоком кислородсодержащего газа, в частности воздуха, снизу вверх в шахтную печь, причем избыток кислорода составляет 20-200% от стехиометрического. Окисление металла в оксид происходит в печи при 1000-1200^oC. Полученный оксид металла в виде тонкодисперсного порошка улавливают рукавным фильтром, установленным на выходе из печи.

Отличительными от прототипа признаками заявляемого способа являются следующие:

оксид металла получают путем окисления металлического порошка, а не расплава при 1000-1200^oC;

избыток по кислороду составляет 20-200% от стехиометрического;

металлический порошок подают в печь снизу вверх;

подачу металлического порошка в печь осуществляют путем смешения с потоком кислородсодержащего газа (воздуха) в инжекторе.

Пример 1. В дозатор загрузили 3,60 кг порошка олова, для его окисления включили подачу воздуха в инжектор со скоростью 65 л/мин. Распыленный в инжекторе порошок подавали в шахтную печь снизу вверх в течение 60 мин. Температура печи составляла 1100^oC. Полученный диоксид олова улавливали в рукавном фильтре. На выходе получили 4,41 кг диоксида олова, выход составил 96,5% от теоретического. Избыток кислорода - 20 от стехиометрии.

Пример 2. В дозатор загрузили 3,60 кг порошка олова, для его окисления включили подачу воздуха в инжектор со скоростью 108 л/мин. Распыленный в инжекторе порошок подавали в шахтную печь снизу вверх в течение 60 мин. Температура печи составляла 1100^oC. Полученный диоксид олова улавливали в рукавном фильтре. На выходе получили 4,45 диоксида олова, выход составил 97,4% от теоретического. Избыток кислорода - 100% от стехиометрии.

Пример 3. В дозатор загрузили 3,60 кг порошка олова, для его окисления включили подачу воздуха в инжектор со скоростью 162 л/мин. Распыленный в инжекторе порошок подавали в шахтную печь снизу вверх в течение 60 мин. Температура печи составляла 1200^oC. Полученный диоксид олова улавливали в рукавном фильтре. На выходе получили 4,50 кг диоксида олова, выход составил 98,5% от теоретического. Избыток кислорода - 200% от стехиометрии.

Источники информации

1. Авт. св. СССР N 1696390, кл. C 01 G 9/02, 1991.

2. Заявка ФРГ N 4023278, кл. C 01 G 19/02, 1992 (прототип).