СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C01F17/00 C01B9/08 

Описание патента на изобретение RU2076067C1

Изобретение относится к химической технологии получения нелетучих фторидов элементов и может быть использовано для получения, например, фторидов редкоземельных металлов (РЗМ), а также переходных металлов, например, железа, применяемых в производстве сплавов для изготовления постоянных магнитов.

В современной технологии производства фторидов элементов, используемых в дальнейшем для восстановления их до металла, применяются следующие методы фторирования [1]
реакция оксида с газообразным фтороводородом;
реакция оксида с бифторидом аммония;
осаждение фторида из водных растворов;
пропускание безводного фтороводорода через расплавленную фторидную соль.

Так, известны способы получения фторидов редкоземельных металлов путем фторирования оксидов в неподвижном и периодически перемешиваемом, а также в кипящем слоях. Хороший эффект перевода во фторид большинства оксидов редкоземельных металлов достигается при температуре 700 -750oC и времени контакта 8 ч. При этом процесс осуществляется в условиях 200 250% избытка фтороводорода.

Однако даже в этом случае только 80% получаемых фторидов содержат 0,04 - 0,1% кислорода. Остальные 20% содержат его в значительных количествах и требуют повторного фторирования. Это обусловлено тем, что согласно реакции

образующаяся влага гидролизует часть получаемого фторида с образованием оксида или оксифторида. Во всех перечисленных способах в качестве фторирующего агента использовался безводный фтороводород. Другим недостатком перечисленных способов получения фторидов является необходимость в утилизации избытка фторирующего агента из отходящих газов, что приводит к удорожанию процесса.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения фторидов редкоземельных металлов путем фторирования оксидов для карбонатов редкоземельных металлов фтором [2] При использовании фтора процесс протекает с выделением кислорода

Недостатки данного способа аналогичны вышеперечисленным [1]
Даже использование фтора в качестве фторирующего агента не исключает образования побочных продуктов реакции оксидов или оксифторидов по обратимой реакции (I) вследствие присутствия в техническом фторе до 5 об. фтороводорода.

Предлагается способ получения фторидов редкоземельных металлов и переходных металлов (железо, кобальт и др.), включающий фторирование оксидов фтором, причем операцию фторирования проводят путем фильтрации фтора (его пропусканием) через слой порошка (или гранул) оксида при температуре 470 - 600oC.

Другое отличие состоит в том, что фторирование осуществляют фтором с концентрацией, выбираемой в пределах от 70 об. и выше, и линейной скорости его подачи 3 6 см/с.

Фторирование оксидов редкоземельных металлов (или железа) в фильтруемом слое сырья обеспечивает протекание реакции в зоне, теоретическая высота которой не превышает нескольких диаметров максимальных по размеру зерен оксида. Практически на выходе из этой зоны концентрация фтора равна нулю. Принцип фильтрации фтора через слой частичек оксида обеспечивает интенсивный отвод с их поверхности продуктов реакции кислорода и влаги. Последнее исключает протекание реакции гидролиза и обеспечивает получение фторидов стехиометрического состава. Использование фтора с концентрацией от 70% и выше позволяет регулировать теплосъем и поддерживать температурный режим, исключающий спекание реагирующей массы.

Использование фтора с более низкой концентрацией нецелесообразно из-за осложнений процесса, вызываемых кинетикой реакции (значительно снижается скорость фторирования, процесс уходит из диапазона оптимальных температур, резко увеличивается высота зоны 100%-ного реагирования фтора).

Фторирование путем фильтрации фтора через слой порошкообразного или гранулированного оксида позволяет проводить процесс непрерывно при синхронной загрузке оксида, подаче фтора и выгрузке образующегося фторида.

Пример. Проводилось фторирование оксида неодима (железа) в вертикальном реакторе диаметром 36 и высотой 600 мм. Высота слоя оксида составляла 300 мм. В процессе фторирования подгрузка оксида и выгрузка фторида не проводились, т.е. фторируемый слой оставался в статическом положении. Подача фтора осуществлялась снизу. Для разбавления фтора применялся аргон. Температура стенок реактора измерялась зачеканенными ХА-термопарами (6 шт. по высоте), а в слое тремя термопарами с оголенными корольками, которые располагались по высоте слоя равномерно, начиная от низа.

Результаты представлены в табл.1 и 2.

Как следует из данных табл. 1 и 2, для обеспечения 100%-ного использования фтора и получения фторида, близкого к стехиометрии, необходимо проводить процесс в интервале температур 470 600oC, регулируя ее изменением линейной скорости подачи фтора в пределах 3 6 см/с и его концентрации в диапазоне от 70 об. и выше.

Фторирование оксида неодима в условиях синхронной загрузки сырья и выгрузки образовавшегося фторида, проведенное при линейной скорости подачи фтора 3 см/с и его концентрации 92 об. показало отсутствие проскока фтора в течение всего времени опыта.

Получаемый при этом фторид соответствовал стехиометрическому составу.

В табл. 3 приведены результаты сравнения технологических показателей аналога и предлагаемого способа.

Использование предлагаемого способа получения фторидов редкоземельных и переходных металлов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
возможность получения фторидов стехиометрического состава, что особенно важно для процесса восстановления их до металла;
полное использование фтора в одну стадию, что улучшает число технологических операций, исключает потери дорогого реагента и улучшает экологию.

Похожие патенты RU2076067C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ФТОРИДА ЦЕРИЯ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ЧИСТОТЫ 1996
  • Шаталов В.В.
  • Маширев В.П.
  • Звонарев Е.Н.
  • Колегов Д.Ф.
  • Колегов С.Ф.
RU2107029C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДА ЛИТИЯ 1996
  • Шаталов В.В.
  • Маширев В.П.
  • Колегов Д.Ф.
  • Колегов С.Ф.
RU2104932C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАФТОРИДА СЕЛЕНА 1993
  • Громов О.Б.
  • Евсеев В.А.
  • Леднев Е.Ф.
  • Шарков П.М.
RU2057063C1
СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ ФТОРИДЫ ХЛОРА 1993
  • Громов О.Б.
RU2088314C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ ФТОРУГЛЕВОДОРОДОВ, ФТОРГАЛОГЕНУГЛЕВОДОРОДОВ, ФТОРГАЛОГЕНУГЛЕРОДОВ ИЛИ ФТОРУГЛЕРОДОВ 1994
  • Шаталов В.В.
  • Малышев С.В.
  • Орехов В.Т.
  • Ларина Г.Ю.
RU2071462C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО ТРИФТОРИДА ЖЕЛЕЗА 1992
  • Козлов А.Н.
  • Маширев В.П.
  • Шаталов В.В.
RU2065403C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО ТРИФТОРИДА ЖЕЛЕЗА 1997
  • Шаталов В.В.
  • Маширев В.П.
  • Панин В.В.
  • Звонарев Е.Н.
  • Козлов О.И.
  • Лобанов В.И.
  • Горонков О.А.
RU2121975C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАФТОРИДА ВОЛЬФРАМА 2006
  • Гузеева Татьяна Ивановна
  • Красильников Виталий Алексеевич
  • Макаров Федор Викторович
  • Левшанов Андрей Степанович
RU2315000C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИТТРИЯ 1992
  • Иванов А.В.
  • Иванов В.С.
  • Макаренко Ю.А.
  • Маширев В.П.
  • Козлов А.М.
  • Козлов А.Н.
  • Рязанов Б.В.
RU2038310C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАФТОРЭТАНА (ХЛАДОНА-125) 1999
RU2165919C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 076 067 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Использование: неорганическая химия, получение соединений фторидов редкоземельных и других переходных металлов. Сущность изобретения: оксиды металлов обрабатывают фтором, фильтруя его через слой порошка для гранул оксидов. Температура процесса 470 - 600oС. Концентрация фтора от 70 об.%. Линейная скорость подачи фтора 3 - 6 см/с. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула изобретения RU 2 076 067 C1

1. Способ получения фторидов переходных металлов, включающий фторирование фтором порошкообразных или гранулированных оксидов и улавливание избыточного фтора, отличающийся тем, что фторирование исходных материалов проводят путем фильтрации фтора через слой оксидов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что линейная скорость подачи фтора 3 6 см/с. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что фторирование осуществляют в интервале температур 470 600oС. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторирование осуществляют фтором, разбавленным до концентраций, выбираемых в пределах не менее 70 об.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2076067C1

Ф.Х
Спединг, А.Х
Даан
Редкоземельные металлы
- М.: Металлургия, 1965, с.97-109
Химия и технология редких и рассеянных элементов
/Под ред
К.А.Большакова
- М.: Высшая школа, 1976, т.2, с.70.

RU 2 076 067 C1

Авторы

Буйновский А.С.

Парфенов А.В.

Софронов В.Л.

Середенко В.А.

Ковальчук Н.В.

Качаев А.Н.

Кобзарь Ю.Ф.

Кораблев А.М.

Ледовских А.К.

Абрамов Ю.П.

Даты

1997-03-27Публикация

1994-12-14Подача