Изобретение относится к области получения молибдата лития из водных растворов высокой степени чистоты, который может быть использован в качестве люминофоров, кристаллических матриц оптических и квантовых генераторов, магнитов и в высоких нанотехнологиях.
Известен способ получения молибдата лития путем спекания или сплавления соответствующих оксидов лития и молибдена(VI) (К.А.Большаков. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Часть III. Издание 2-е. М.: Высшая школа, 1978, с.173) или карбоната лития с оксидом молибдена (VI). Процесс идет в условиях, исключающих улетучивание MoO3. При температуре более 1000-1200°С безводный молибдат лития в различной степени испаряется и диссоциирует на оксид лития и оксид молибдена (VI).
2LiOH+MoO3=LiMoO4
Li2СО3+MoO3=Li2MoO4+CO2↑
Наиболее близким способом получения молибдата лития из водных растворов является взаимодействие гидроксида лития с оксидом молибдена (VI) или молибденовой кислотой (К.А.Большаков. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Часть III. Издание 2-е. М.: Высшая школа, 1978, с.172), взятых в стехиометрических соотношениях. При этом для предотвращения образования полимолибдатов лития обычно берут некоторый избыток гидроксида лития.
2LiOH+MoO3=Li2MoO4+Н2O
2LiOH+Н2MoO4=Li2MoO4+Н2O
Недостатком этого способа является то, что избыток гидроксида лития неизбежно приводит к образованию карбоната лития, который загрязняет целевой продукт.
2LiOH+CO2=Li2CO3+H2O
А также образующийся карбонат лития оказывает на молибдат лития высаливающее действие, что значительно понижает его растворимость.
Целью настоящего изобретения является повышение качества молибдата лития за счет повышения степени его чистоты и улучшения технико-экономических показателей: упрощения процесса, снижения себестоимости и повышения качества продукта, за счет того, что заявленный способ предотвращает образование карбоната лития, который в последующем оказывает высаливающее действие на молибдат лития, значительно снижая его растворимость.
Указанная цель достигается тем, что при синтезе молибдата лития берется избыток оксида молибдена (VI) в мольных соотношениях, Li2O:МоО3 =1:1-1,85.
Если взять оксид лития и оксид молибдена (VI) в мольных соотношениях, равных Li2O:МоО3=1:1-1,85, то при достижении равновесия в системе (Li2O-МоО3-Н2O) при любом соотношении оксида лития и оксида молибдена (VI) в твердой фазе в жидкой фазе оно остается постоянным и равным 1:1, т.е. отвечает среднему молибдату лития. При исследовании водно-солевой системы Li2O-МоО3-Н2O выяснено, что изополимолибдаты лития растворяются инконгруентно и при этом независимо от мольного соотношения оксида лития и оксида молибдена (VI) в твердой фазе состав жидкой фазы всегда соответствует соотношению Li2O:МоО3 = 1:1.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ. Нами впервые изучена растворимость в системе Li2O-МоО3-Н2O при 25°С и выявлены области кристаллизации различных полимолибдатов лития, включая средний молибдат лития - Li2MoO4 (см. чертеж). При этом выявлено, что указанная система имеет ряд существенных отличительных особенностей по сравнению с подобными системами других щелочных металлов. Эти особенности сводятся к следующим:
- Растворимость изополимолибдатов лития выше, чем у полимолибдатов натрия, калия, рубидия, цезия (содержание молибдена в насыщенных растворах в системе с литием гораздо больше).
- Область кристаллизации среднего молибдата лития начинается в поле образования кислых изополимолибдатов лития и ограничивается линиями ОСВЕО.
- Кривая СД отвечает растворам, насыщенным молибдатом лития. По линии ДЕ также образуются насыщенные по отношению к среднему молибдату лития растворы, но в них присутствует всегда избыток гидроксида лития. В точке Е (эвтоническая) растворы насыщены и молибдатом и гидроксидом лития, а по линии Е начинается кристаллизация моногидрата гидроксида лития.
- В треугольнике ОСД находятся ненасыщенные растворы, а кристаллизация безводного молибдата лития начинается в момент достижения фигуративной точкой линии СД.
Эти закономерности и легли в основу предлагаемого способа получения молибдата лития, не содержащего примесей карбоната.
ПРИМЕР 1. Берем 5% Li2O и 40% MoO3, мольное отношение Li2O:MoO3 в этой точке равно 0,166:0,279. т.е. MoO3 находится в избытке. При расчете на 500 г раствора, необходимо взять 25 г Li2O, что в расчете на торговый LiOH·Н2O составляет 70 г. Исходя из массовых % MoO3 в этой точке необходимо взять его 200 г и 230 г воды. Заданную реакционную смесь загружают в сосуд с мешалкой и при температуре 25°С перемешивают до полного растворения, на что уходит 2-3 часа. После этого прозрачный раствор упаривают при температуре 80-90°С. При этом фигуративная точка (см. чертеж) будет двигаться по пунктирной прямой до пересечения с линией СД, где начнут появляться первые кристаллы. Дальнейшее упаривание ведут до полного удаления воды. Одновременно происходит процесс перекристаллизации соли. Полученные кристаллы по результатам химического анализа содержат 7,52% Li2O и 35,8% MoO3 т.е. мольное отношение Li2O:MoO3=0,25:0,2503=1:1, что отвечает среднему молибдату лития.
ПРИМЕР 2. Если взять точку 2 на чертеже, в которой содержание Li2O и MoO3 составляет соответственно 5 и 32 мас.%, их мольное соотношение Li2O:MoO3=0,16:0,233 (MoO3 в избытке). Рассуждая аналогично примеру 1, для приготовления 500 г раствора с таким содержанием компонентов необходимо взять 70 г LiOH·Н2О, 160 г MoO3 и 270 г воды. Реакционная смесь загружается в сосуд с мешалкой, и при температуре 25°С перемешиваем до полного растворения, на что уходит 2-3 часа. После этого прозрачный раствор упаривают при температуре 80-90°С.
ПРИМЕР 3. Если взять точку 3 на чертеже, в которой содержание Li2O и MoO3 составляет соответственно 5 и 24 мас.%, их мольное соотношение Li2O:MoO3=0,166:0,168 (MoO3 в избытке). Рассуждая аналогично примеру 2, для приготовления 500 г раствора с таким содержанием компонентов необходимо взять 70 г LiOH·Н2О, 120 г MoO3 и 310 г воды. Реакционная смесь загружается в сосуд с мешалкой, и при температуре 25°С перемешиваем до полного растворения, на что уходит 2-3 часа. После этого прозрачный раствор упаривают при температуре 80-90°С.
Во всех случаях результаты химического анализа показывают 7,52% Li2O и 35,8% MoO3. Подобная закономерность будет наблюдаться во всех точках, лежащих в пределах составов внутри треугольника ОСД.
ПРИМЕР 4. Если взять любую точку, лежащую в области треугольника ОДЕ, раствор всегда будет содержать избыток LiOH, который неизбежно приведет к образованию Li2СО3. Например, в точке 4 содержание Li2O также равно 5%, а MoO3 20% и их мольные отношения будут равны 0,167:0,139 т.е. LiOH в избытке. Рассуждая аналогично примеру 1, для приготовления 500 г раствора, с таким содержанием компонентов необходимо взять 70 г LiOH·Н2О, 100 г MoO3 и 330 г воды. Реакционная смесь загружается в сосуд с мешалкой, и при температуре 25°С перемешиваем до полного растворения, на что уходит 2-3 часа. После этого прозрачный раствор упаривают при температуре 80-90°С.
Такая закономерность будет наблюдаться во всех точках, лежащих в пределах составов внутри треугольника ОСД.
ДОСТИЖЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕЗУЛЬТАТА.
Таким образом, из изложенного следует, что имеющийся в продаже Li2MoO4 всегда содержит некоторый избыток гидроксида лития, который со временем неизбежно приводит к образованию примесей Li2CO3. И для его очистки необходима неоднократная перекристаллизация (2 - 3-кратная), которая требует значительных затрат времени и электроэнергии. Полученный же предлагаемым способом молибдат лития обладает высокой степенью чистоты, т.к. исключена возможность посторонних примесей.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТОГО БЕЗВОДНОГО МОЛИБДАТА ЛИТИЯ | 2021 |
|
RU2778348C1 |
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ЛИТИЙ-ВИСМУТОВОГО МОЛИБДАТА | 2012 |
|
RU2519428C2 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ И КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ | 2012 |
|
RU2486010C1 |
Низкотемпературный карботермический синтез пленок карбида димолибдена на поверхности углеродного носителя | 2023 |
|
RU2806983C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ДВОЙНЫХ КАРБИДОВ ВОЛЬФРАМА И МОЛИБДЕНА | 2010 |
|
RU2459015C2 |
Способ очистки триоксида молибдена | 2015 |
|
RU2610494C1 |
КАТАЛИЗАТОР ГЛУБОКОЙ ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 2012 |
|
RU2497586C2 |
Низкотемпературный карботермический синтез массивного карбида димолибдена | 2023 |
|
RU2806950C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ | 2013 |
|
RU2555708C2 |
КАТАЛИЗАТОР ГЛУБОКОЙ ГИДРООЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЙ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 2008 |
|
RU2386476C2 |
Изобретение относится к области получения молибдата лития из водных растворов высокой степени чистоты, который может быть использован в качестве люминофоров, кристаллических матриц оптических и квантовых генераторов, магнитов и в высоких нанотехнологиях. При синтезе молибдата лития берется избыток оксида молибдена (VI) в мольных соотношениях, Li2O:MoO3=1:1÷1,85. При этом процесс ведут при комнатной температуре. Изобретение обеспечивает повышение качества молибдата лития за счет повышения степени его чистоты и улучшения технико-экономических показателей: упрощение процесса, снижение себестоимости и повышение качества продукта, за счет того, что заявленный способ предотвращает образование карбоната лития, который в последующем оказывает высаливающее действие на молибдат лития, значительно снижая его растворимость. 1 ил.
Способ получения молибдата лития из водных растворов, путем взаимодействия гидроксида лития с оксидом молибдена (VI), отличающийся тем, что реакция должна происходить при избыточном количестве оксида молибдена (VI) при следующих мольных соотношениях реагентов: Li2O:MoO3=1:1÷1,85.
БОЛЬШАКОВ К.А | |||
Химия и технология редких и рассеянных элементов | |||
ч.III, 2-е изд | |||
- М.: Высшая школа, 1978, с | |||
Приспособление для воспроизведения изображения на светочувствительной фильме при посредстве промежуточного клише в способе фотоэлектрической передачи изображений на расстояние | 1920 |
|
SU172A1 |
БОЛЬШАКОВ К.А | |||
Химия и технология редких и рассеянных элементов, ч.3, 2-е изд | |||
- М.: Высшая школа, 1978, с | |||
Джино-прядильная машина | 1922 |
|
SU173A1 |
ТРОЙНОЙ МОЛИБДАТ ТАЛЛИЯ, ЛИТИЯ И ГАФНИЯ В КАЧЕСТВЕ ТВЕРДОГО ЭЛЕКТРОЛИТА | 2004 |
|
RU2266870C1 |
US 6555078 А, 29.04.2003. |
Авторы
Даты
2008-01-20—Публикация
2006-04-06—Подача