[其他]球状五氧化二铌的生产方法

说明书

本发明涉及五氧化二铌的生产工艺方法，更具体地说是适用于作为独石陶瓷电容器原料用的球状五氧化二铌的生产工艺方法。

随着电路集成化的发展，对于“外贴”元件在小型化，高可靠性方面的要求越来越高，而其中电容器是占构成元件的主要位置，在实现小型化方面独石陶瓷电容器是有希望的元件，其体积是单片陶瓷电容器的1/200-1/1000，独石陶瓷电容器的特点是体积小、容量大、绝缘性高，而且无极性，可使用于高频，可做成各种温度系数的产品。因电极在陶瓷介质内部，耐湿性好、可靠性高、价格便宜。因此，独石陶瓷电容器是一个很有发展前途的品种，它作为集成电路的外围产品得到了广泛地应用。国内外都在大量发展独石陶瓷电容器，特别是含铌独石陶瓷电容器。五氧化二铌是制造含铌独石陶瓷电容器的主要原料之一。

已有的制取五氧化二铌的工艺方法是将钽铌精矿，如钽铌铁矿用氢氟酸、硫酸于100℃左右的温度下进行分解，分解后的含钽铌的水溶液或含钽铌的矿浆用有机溶剂，如甲基异丁基酮、仲辛醇、二丁基乙酰胺将铌钽的氟络合物萃取到有机相中而与其它杂质元素，如铁、锰、铝、钨、钼、硅、锡等分离。为了除去萃取过程中带入有机溶剂中的少量杂质元素，用硫酸溶液洗涤有机相，使少量的杂质元素再转入水相中。经洗涤后的含钽铌氟络合物的有机相，用稀硫酸将有机相中的铌氟络合物反萃取到水相。但是，在反萃取铌氟络合物时，少量的钽氟络合物也进入含铌水相中，为此再用有机溶剂萃取少量钽，而与铌完全分离。经与钽完全分离的含铌氟络合物水溶液用氨水或氨气进行沉淀，控制沉淀时的pH7-8，沉淀出来的含水氢氧化铌，用真空过滤或板框压滤等过滤方法使固体氢氧化铌与其母液分离。分离出来的含水氢氧化铌用纯水洗涤后于800-1000℃煅烧6小时以上。煅烧后的五氧化二铌一般是片状β-Nb205或片状β+γ′Nb205晶体，杂质含量高，这种五氧化二铌是片状晶体不利于独石陶瓷电容器瓷料的各种原料之间的接触，影响瓷片的固溶体化，用此种五氧化二铌作原料制成的独石陶瓷电容器电性能不佳，经常不符合独石陶瓷电容器的规格标准，而造成浪费。

苏联专利文献552296介绍了提纯氢氧化铌、氢氧化钽的方法，可除去其中的杂质氟。该法用含有铝盐的水溶液洗涤氢氧化铌，铝盐的水溶液含铝10-20克/升，洗涤时的固液比为1∶5-15，可以使氢氧化铌中氟含量降低至0.03-0.04%。

另一篇苏联专利文献891566介绍了制取高纯五氧化二铌的工艺方法，其方法是将氢氧化铌置于纯水中，再添加草酸加热到氢氧化铌完全溶解，趁热过滤，冷却，将固体草酸铌结晶与其母液分离，用草酸的乙醇溶液洗涤上述结晶后，于800-900℃进行热分解1-3小时，该工艺生产出的五氧化二铌可以作为光学玻璃的原料。

А.И.Йиколаев等提出了热水解法提纯铌和钽的氢氧化物的方法（А.И.ЙикоЛаев、Журналприкладнойхимии，No7，1631-1634，1983），该法是在水蒸气存在下于300-800℃进行煅烧，使铌和钽的氢氧化物中氟、磷、硫、碳等杂质的含量降低。

日本专利文献特开昭58-156537提出了于500-1200℃的温度范围内通入水蒸汽，对氟氧化铌进行热水解制取五氧化二铌的工艺方法。

苏联专利文献552296提出的提纯氢氧化铌的方法工艺简单，可降低五氧化二铌中的氟含量，但要消耗大量铝盐，增加了产品的成本，又使产品中杂质铝的含量增高。苏联专利文献891566可以使五氧化二铌中的铁、锰、铜、钴、钙等杂质含量大大降低，但要消耗大量的价格昂贵的草酸及酒精，增加了成本，煅烧五氧化二铌的温度较高，消耗电能大，而且铌的回收率很低。热水解法提纯铌和钽的氢氧化物的工艺能有效地除去氟、降低了氟、磷、硫、碳等杂质，但不能降低重金属、钙、镁等杂质的含量，且需要较为复杂的设备。

为了研究出适用于作为独石电容器用的五氧化二铌的生产工艺方法，研究了五氧化二铌中的杂质含量以及五氧化二铌的晶相、外貌对独石陶瓷电容器电性能的影响，发现作为独石陶瓷电容器原料的五氧化二铌中的杂质含量必须符合以下标准：锰＜0.015%、铝＜0.014%、铁＜1.0%、碳＜0.1%;五氧化二铌的晶体为伪六方晶系（俗称α晶体），表观颗粒形态以球状为佳。用符合上述规格的五氧化二铌为原料制出的独石陶瓷电容器的电性能良好，且稳定。