KR20120041208A - 메타텅스텐산 암모늄 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, (A) 메타텅스텐산 암모늄의 희석액을 얻기 위하여 질산을 가진 젖은 파라텅스텐산 암모늄을 침출하고; (B) 메타텅스텐산 암모늄의 농축액을 만들기 위하여 메타텅스텐산 암모늄의 희석액을 농축하고; (C) 메타텅스텐산 암모늄의 분말을 얻기 위하여 메타텅스텐산 암모늄의 농축액을 분사 건조하는 것으로 구성되어, 원료로 파라텅스텐산 암모늄을 사용하여 메타텅스텐산 암모늄을 제조하는 방법이다.

Description

메타텅스텐산 암모늄 제조방법{Process for preparing ammonium metatungstate}

본 발명은 원료인 파라텅스텐산 암모늄으로부터 메타텅스텐산 암모늄을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서 특히, 낮은 함유량과 높은 용해도를 지닌 메타텅스텐산 암모늄 제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

여기에서 사용된 "낮은 함유량"이란 단어는 메타텅스텐산 암모늄 내의 82에서 85%의 산화 텅스텐 함유량을 의미하며, 여기에서 사용된 "높은 용해도"란 단어는 300g/mL를 초과하는 메타텅스텐산 암모늄 제품의 용해도를 의미한다.

메타텅스텐산 암모늄은 중요한 텅스텐 함유 화합물이며, 주로 석유 열분해, 유기 합성, 니트로화 등의 촉매제로 사용된다.

석유 정제, 석유 화학 공학, 그리고 기타 산업의 급속한 발전에 따라, 메타텅스텐산 암모늄의 사용은 급속히 증가하였다.

종래 기술에 있어서, 파라텅스텐산 암모늄이 원료로 사용되었고, 결정화 공정이 메타텅스텐산 암모늄의 제조를 위해 사용되었으나, 이 결정화 공정은 비싸고, 많은 비용이 들며, 에너지 소비가 크고, 특히나 낮은 함유량을 지닌 메타텅스텐산 암모늄 제품에 대해 얻어진 제품이 품질면에서 불안정하며, 특히 용해도가 떨어지고, 또한, 낮은 용해도를 지닌 메타텅스텐산 암모늄 제품은 텅스텐 포함 촉매제의 생산에 대한 요구를 만족할 수 없다.

종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명의 목적은 짧은 공정과 설비에 대한 적은 투자로 파라텅스텐산 암모늄으로부터 메타텅스텐산 암모늄을 생산하는 메타텅스텐산 암모늄을 제조하기 위한 공정을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원료 물질인 파라텅스텐산 암모늄으로부터 메타텅스텐산 암모늄 제품이 높은 용해도와 품질면에서 안정적인 메타텅스텐산 암모늄을 제조하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 원료 물질인 파라텅스텐산 암모늄으로부터 에너지 소비가 낮아 비용 효율적인 메타텅스텐산 암모늄을 제조하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기술적 해결 방법은 원료 물질로 파라텅스텐산 암모늄이 사용되며, 메타텅스텐산 암모늄을 생산하기 위하여, 젖은 파라텅스텐산 암모늄의 침출, 메타텅스텐산 암모늄 희석액으로부터 메타텅스텐산 암모늄 농축액으로의 변환, 그리고 메타텅스텐산 암모늄 농축액의 분사 건조의 세 단계에 영향을 받는다.

본 발명의 제조방법은 다음과 같다.

A. 젖은 파라텅스텐산 암모늄의 침출 : 원료 물질로 젖은 파라텅스텐산 암모늄(수분 함량은 5에서 10%)을 사용하여, 메타텅스텐산 암모늄의 희석액을 만들기 위하여 질산(HNO₃) 희석액과 혼합한다.

화학 반응식은 다음과 같다:

5(NH₄)₂O?12WO₃?5H₂O+4HNO₃=(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀?6H₂O+4NH₄NO₃

B. 메타텅스텐산 암모늄 희석액으로부터 메타텅스텐산 암모늄 농축액으로의 변환 : 메타텅스텐산 암모늄의 농축액을 만들기 위하여 A단계에서 제조된 메타텅스텐산 암모늄 희석액이 몇 번에 걸쳐 숙성(standing aged), 여과, 가열, 농축, 그리고 재여과 된다.

C. 메타텅스텐산 암모늄 농축액의 분사 건조 : B단계에서 제조된 메타텅스텐산 암모늄 농축액이 분사 건조되어, 상기 액체가 분말 재료로 빠르게 건조된다.

본 발명의 제조방법에 따르면, 젖은 파라텅스텐산 암모늄의 침출 단계에서, 상기 젖은 파라텅스텐산 암모늄은 메타텅스텐산 암모늄 희석액을 만들기 위하여 질산과 직접적으로 반응한다.

종래 기술과 비교하여, 하소(calcining) 공정을 막아 더 이상 회전노(rotary furnace) 설비를 사용할 필요가 없으므로, 고정 투자가 감소되며, 요구되는 전력이 제품의 톤 당 120kWh 감소되며, 실제 생산이 3% 증가되며, 생산 비용이 낮아진다.

본 발명의 제조방법에 따르면, 메타텅스텐산 암모늄 농축액의 분사 건조 단계에서, 건조 조건(예를 들어: 입구 공기 온도, 출구 공기 온도, 그리고 공급 속도)이 조절되어, 메타텅스텐산 암모늄 농축액이 빠른 속도와 높은 효율로 분말로 신속하게 건조되며, 그 결과, 메타텅스텐산 암모늄 제품은 양호한 분산성과 양호한 용해도 뿐 아니라 높은 순도를 가진다.

본 발명에 따라 제조된 메타텅스텐산 암모늄 제품은 종래 기술에 의해 제조된 메타텅스텐산 암모늄에 대한 낮은 용해도의 단점을 극복하였다.

본 발명에 따르면, 갓 젖은 파라텅스텐산 암모늄이 원료로 사용되고, 느리고 연속적인 방식으로 공급되므로, 파라텅스텐산 암모늄의 낮은 용해도에 대한 문제가 다루어지며, 산화 텅스텐의 높은 함량을 지닌 메타텅스텐산 암모늄 용액이 제조될 수 있기 때문에, 상기 하소 공정이 생략될 수 있고, 또한 젖은 파라텅스텐산 암모늄 제품이 원료로 사용되어, 파라텅스텐산 암모늄 제품의 건조, 포장과 기타 공정이 필요 없으므로, 에너지를 절약하고 낮은 비용이 발생한다.

본 발명에 따르면, 1:3의 희석 질산이 침출제로 사용되어, 농축된 질산이 침출제로 사용될 때 과산(over acidity)이란 단점의 극복은 국부적으로 쉽게 형성되고, 또한 국부적인 과산은 산화 텅스텐 제품을 생산하기 때문에 본 발명의 제품은 높은 전환율을 가지며, 결정화 제품은 양호한 용해도를 가진다.

도 1a는 원료 물질인 파라텅스텐산 암모늄으로부터 메타텅스텐산 암모늄을 제조하는 종래 기술의 방법에 대한 흐름도,
도 1b는 도 1a에 도시된 방법의 요약도,
도 2a는 본 발명에 따른 높은 용해도를 지닌 메타텅스텐산 암모늄 제품을 제조하기 위한 방법의 흐름도,
도 2b는 도 2a에 도시된 방법의 요약도.

본 발명의 보다 상세한 설명은 아래의 예로 주어진다.

A. 젖은 파라텅스텐산 암모늄의 침출 : 순수(pure water)(전기전도율≤10us/cm)를 반응기에 더하고 끓을 때까지 예열한다; 저어가며 젖은 파라텅스텐산 암모늄[5(NH₄)₂O?12WO₃?5H₂O]을 150에서 200Kg/h의 속도로 천천히 상기 순수에 더한다; 상기 젖은 파라텅스텐산 암모늄을 더할 때, 상기 용액이 pH 3에서 5로 조절되도록 1:3 희석 질산(HNO₃)을 천천히 더한다; 상기 용액의 WO₃ 함량이 150g/l에 도달할 때, 상기 공정을 중지한다; 30분 동안 끓이면서 저어준 후, 메타텅스텐산 암모늄 희석액을 만들기 위하여, 상기 물질을 자연 여과를 위한 석션 필터를 통과하도록 한다.

B. 메타텅스텐산 암모늄 희석액으로부터 메타텅스텐산 암모늄 농축액으로의 변환 : A단계로부터의 메타텅스텐산 암모늄 희석액을 4시간 동안 숙성한 후, 제1여과물을 얻기 위하여 1차 자연 여과를 한다; 이를 농축 가열하기 위하여 상기 제1여과물을 반응기로 여러번 펌프하며, 매번 제1여과물을 펌프하고, pH 3에서 4의 용액으로 조절하기 위하여 1:5의 희석 암모니아 수(NH₃?H₂O)를 사용한다; 상기 용액의 밀도가 2에 도달할 때, 상기 제1여과물의 펌핑을 정지하고, 1시간 냉각 후, 제2여과물을 얻기 위하여 상기 물질이 2차 자연 여과를 위한 석션 필터를 통과하도록 한다; 상기 제2여과물을 침전 탱크로 펌프하고, 8시간 동안 숙성한 후, 메타텅스텐산 암모늄 농축액을 얻기 위하여 상기 물질이 3차 자연 여과를 위한 석션 필터를 통과하도록 한다.

C. 메타텅스텐산 암모늄 농축액의 분사 건조 : 국산의 진보된 고속 원심 분사 건조 설비 또는 분사 원자화 건조기를 사용하여, B단계로부터의 메타텅스텐산 암모늄 농축액을 메타텅스텐산 암모늄 분말 제품으로 건조한다; 분사 건조를 위한 조건은 : 입구 공기 온도 220에서 280℃, 출구 공기 온도 110에서 160℃, 그리고 공급 속도 300에서 400kg/h으로 조절된다.

Claims (7)

1. 메타텅스텐산 암모늄 제품을 얻기 위하여, 원료로 파라텅스텐산 암모늄이 사용되며, 침출과 농축의 단계에 영향을 받는 메타텅스텐산 암모늄 제조방법에 있어서;
   상기 메타텅스텐산 암모늄의 원료가 직접적으로 침출 단계에 영향을 받고;
   농축 단계 이후, 상기 메타텅스텐산 암모늄 제품이 분사-건조 단계에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 메타텅스텐산 암모늄 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 방법은
   A. 젖은 파라텅스텐산 암모늄의 침출 : 아래의 반응 발생을 위해, 용액이 pH 3에서 5로 조절되도록 1:1에서 1:4 질산(HNO₃) 용액을 천천히 더하는 동안, 젖은 파라텅스텐산 암모늄을 저은 순수(pure water)에 천천히 더하고:
   5(NH₄)₂O?12WO₃?5H₂O+4HNO₃=(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀?6H₂O+4NH₄NO₃
   상기 용액의 WO₃ 함량이 130에서 160g/L에 도달할 때, 상기 용액을 20분 또는 그 이상 동안 끓이면서 젓고, 메타텅스텐산 암모늄 희석액을 얻기 위하여 여과하고;
   B. 메타텅스텐산 암모늄 희석액으로부터 메타텅스텐산 암모늄 농축액으로의 변환 : A단계로부터 얻은 메타텅스텐산 암모늄 희석액을 2에서 6시간 동안 숙성한 후, 제1여과물을 얻기 위하여 1차 여과를 하고; 이를 농축 가열하기 위하여 상기 제1여과물을 반응기로 여러번 펌프하며, 매번 제1여과물을 펌프하고, pH 3에서 4의 용액으로 조절하기 위하여 1:4에서 1:6의 암모니아 수(NH₃?H₂O)를 사용하고; 상기 용액의 밀도가 1.8에서 2.2에 도달할 때, 상기 제1여과물의 펌핑을 정지하고, 1에서 4시간 냉각 후, 제2여과물을 얻기 위하여 상기 물질을 2차 여과하며; 상기 제2여과물을 침전 탱크로 펌프하고, 5에서 12시간 동안 숙성한 후, 메타텅스텐산 암모늄 농축액을 얻기 위하여 상기 물질이 3차 여과를 위한 석션 필터를 통과하도록 하고;
   C. 메타텅스텐산 암모늄 농축액의 분사 건조 : 국산의 진보된 고속 원심 분사 건조 설비 또는 분사 원자화 건조기를 사용하여, B단계로부터 얻은 메타텅스텐산 암모늄 농축액을 메타텅스텐산 암모늄 분말 제품으로 건조하는;
   것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 메타텅스텐산 암모늄 제조방법.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 젖은 파라텅스텐산 암모늄은, 5에서 10% 수분 함량의 갓 결정화된 젖은 파라텅스텐산 암모늄 제품인 것을 특징으로 하는 메타텅스텐산 암모늄 제조방법.
   
4. 제 2항에 있어서, 상기 젖은 파라텅스텐산 암모늄은, 느리고 연속적인 방법으로 더해지는 것을 특징으로 하는 메타텅스텐산 암모늄 제조방법.
   
5. 제 2항에 있어서, 메타텅스텐산 암모늄의 농축액을 분사 건조하는 상기 단계에 대한 건조 조건은, 입구 공기 온도 220에서 280℃, 출구 공기 온도 110에서 160℃, 그리고 공급 속도 300에서 400kg/h인 것을 특징으로 하는 메타텅스텐산 암모늄 제조방법.
   
6. 제 5항에 있어서, 메타텅스텐산 암모늄의 농축액을 분사 건조하는 상기 단계에서는, 고속 원심 분사 건조 장치가 사용되는 것을 특징으로 하는 메타텅스텐산 암모늄 제조방법.
   
7. 제 5항에 있어서, 메타텅스텐산 암모늄의 농축액을 분사 건조하는 상기 단계에서는, 원자화 분사장치가 사용되는 것을 특징으로 하는 메타텅스텐산 암모늄 제조방법.

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