Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способам получения фтористого водородами оксидов металлов или кремния из соответствующих фторидов или отходов, содержащих фториды.
Известен способ получения фтористого водорода и двуокиси кремния путем гидролиза тетрафторида кремния в пламени при температуре 1150-1650oС [1]
Фтористый водород при этом получают в виде плавиковой кислоты, для обезвоживания которой используют концентрированную серную кислоту.
Известен пирогидролиз гексафторида урана, например, процесс превращения гексафторида урана в продукт, обогащенный по UО2, и фтористоводородную кислоту в кислородно-водородном пламени, при использовании газовой смеси с объемной долей 1-10 ИF6, 30-60H22 и 10-70O2 в интервале температур 1170-1770 К при общем давлении 0,27-2,66 кПа [2] Известен также пирогидролиз трифторида алюминия и отходов производства алюминия. Твердые отходы электролиза алюминия обрабатывали при 870-1370 К воздухом, содержащим 25-75 паров воды, до полного обесфторивания. Поскольку расход паров воды составил до 60 кг на 1 кг извлекаемого фтора, концентрация фтористого водорода в конденсате должна быть очень малой [3] Наиболее близким к заявляемому способу является способ по лучения фтористого водорода и оксида элемента путем обработки исходного, вещества фторида потоком высокотемпературного тепло носителя, в том числе потоком низкотемпературной плазмы, содержащим конвертирующее вещество (в случае рассматриваемого способа водяной пар) и последующее выделение продуктов из полученной пылепарогазовой смеси [4] (прототип).
В упомянутых процессах пирогидролиза для более полного извлечения фтора из исходных соединений используют избыток воды, поэтому получают фтористый водород в виде плавиковой кислоты. Для увеличения концентрации фтористого водорода в плавиковой кислоте необходима дальнейшая ее обработка с целью обезвоживания как, например, в способе [1] концентрированной серной кислотой, требующая соответствующего аппаратурного оформления, времени и т.п.
Задачей изобретения является разработка способа получения оксидов металлов или кремния из фторидов, обеспечивающего получение при этом безводного фтористого водорода. Для этого в способе, включающем пирогидролиз фторида с выделением целевых продуктов из полученной пылепарогазой смесипылепарогазовую смесь подвергают взаимодействию с углеводородом при температуре не ниже 400oС.
В качестве углеводорода используют природный газ или пропан.
Кроме того, углеводород берут в количестве из расчета 1,2 1,4 грамм-атома углерода на 1 моль воды. При взаимодействии с углеводородом пылепарогазовой смеси, полученной при пирогидролизе фторида, имеют место следующие реакции: H2O + CH4 __→ CO + 3H2 (с природным газом, основной частью которого является метан CH4), 3H2O + C3H8 __→ 3CO + 7H2 (с пропаном C3H8). Способ осуществляют следующим образом.
В качестве высокотемпературного теплоносителя, содержащего пары воды, использовали плазменный поток водяного пара.
Установка включает плазмотроны мощностью по 50 кВт, реакционную камеру, питатель для подачи в реакционную камеру перерабатываемого фторида, камеру взаимодействия с углеводородом пылепарогазовой смеси, полученной в результате пирогидролиза фторида пылеуловитель для выделения оксидов, конденсатор фтористого водорода и систему утилизации сбросных газов.
Плазменный поток водяного пара, генерируемый в плазмотронах, направляют в реакционную камеру, туда же через питатель вводят перерабатываемый фторид в газообразном или распыленном состоянии, при этом поддерживают соотношение фторида и плазменного потока водяного пара, оптимальное для переработки соответствующего фторида. Полученную после пирогидролиза фторида пыле - парогазовую смесь, содержащую фтористый водород, соответствующий оксид и непрореагировавший, т. к. был взят в избытке, водяной пар, направляют в камеру взаимодействия с углеводородом, которое осуществляют при температуре не ниже 400oС.
Для получения практически безводного фтористого водорода углеводород берут из расчета 1,2-1,4 грамм-атома углерода (т.е. 1,2-1,4 моль природного газа в пересчете на метан или 0,4-0,47 моль пропана) на 1 моль разлагаемой воды.
После взаимодействия смеси с углеводородом из нее выделяют соответствующий оксид на пылеуловителе, фтористый водород и воду в конденсаторе, а оксид углерода и элементный водород продукты взаимодействия углеводорода с водой направляют в газовую горелку для сжигания в потоке воздуха. Из конденсатора конденсат направляют на анализ для определения содержания в нем HF и H2O.
На опытной установке перерабатывали фториды кремния, алюминия, железа, циркония и урана.
Время взаимодействия пылепарогазовой смеси с углеводородом не превышало 0,05 с.
Результаты опытов представлены в таблице.
Как видно из таблицы, заявляемый способ позволяет получить практически безводный фтористый водород (содержание влаги 0,5 мас) и тонкодисперсные порошки оксидов металлов или кремния с хорошим выходом.
Следует отметить, что тонкодисперсные оксиды металлов или кремния, содержащиеся в пылепарогазовой смеси, способствуют более полному ее обезвоживанию при обработке углеводородом (по видимому, выполняют функцию катализаторов реакции взаимодействия углеводорода с водой). Этот факт подтверждают опыты 16-18, в которых взаимодействию с углеводородом подвергали смесь после выделения из нее оксидов: содержание влаги в полученном конденсате в несколько раз выше. ТТТ1 ТТТ2
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДА ВОДОРОДА | 2012 |
|
RU2537172C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИРКОНОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 2006 |
|
RU2311345C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА УРАНА ИЛИ ОКСИДНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ЕГО ОСНОВЕ | 1995 |
|
RU2093468C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО НИТРИДА БОРА | 1996 |
|
RU2096315C1 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФТОРА ИЗ ФТОРИДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ | 1998 |
|
RU2155709C2 |
СПОСОБ КОНВЕРСИИ ТЕТРАФТОРИДА УРАНА | 1992 |
|
RU2027674C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГЕКСАФТОРИДА УРАНА | 1991 |
|
RU2090510C1 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И КИСЛОТНЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1993 |
|
RU2150430C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКООБОГАЩЕННОГО УРАНА | 1997 |
|
RU2114061C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛУТОНИЙСОДЕРЖАЩИХ СОРБЕНТОВ ФТОРИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ | 2005 |
|
RU2293382C1 |
Изобретение относится к способам получения фтористого водорода и оксидов металлов или кремния из соответствующих фторидов или отходов их содержащих. Способ включает пирогидролиз фторида металла или кремния, взаимодействие полученной пылепарогазовой смеси с углеводородом при температуре не ниже 400oС и выделение целевых продуктов соответствующего оксида и фтористого водорода. В качестве углеводорода используют природный газ или пропан, а количество углеводорода берут из расчета 1,2-1,4 атома углерода на 1 моль разлагаемой воды. Предлагаемым способом получают практически безводный фтористый водород и тонкодисперсные порошки оксидов металлов или кремния с хорошим выходом /до 99%/. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Патент США N 4036938, кл | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Раков Э.Г., Тесленко В.В | |||
Пирогидролиз неорганических фторидов.- М.: Энергоатомиздат, 1987, с | |||
Говорящий кинематограф | 1920 |
|
SU111A1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Туманов Ю.Н | |||
Низкотемпературная плазма и высокочастотные электромагнитные поля в процессах получения материалов для ядерной энергетики.- М.: Энергоиздат, 1989, с | |||
Устройство для выпрямления многофазного тока | 1923 |
|
SU50A1 |
Авторы
Даты
1996-06-10—Публикация
1994-08-04—Подача