Способ получения сульфидов металлов Советский патент 1984 года по МПК C01G1/12 

э

X)

со О

сл Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения сульфидов цветных, тяжелых и благородньпс металлов. Известен способ получения сульфидов, основанный на взаимодействии металлов с серой при нагревании в нейтральной атмосфере t1 5. Недостаток данного способа состоит в трудности получения сульфида металла заданного состава. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения сульфидов металлов в вакуумированных запаянных кварцевых ампулах, согласно которому реагенты в заданном соотношении медленно нагреваются и далее выдерживаются при заданной температуре в течение длительного (1-3 сут) времени Г23. Недостаток известного способа состоит в длительности синтеза, выз ванного необходимостью медленного нагрева лз-за возможного разрзштения кварцевой ампулы вследствие высоког значения парциального давле шя паров серы. Кроме того, известный спо соб не обеспечивает гомогенности продукта и предполагает дополнитель ную операцию гомогенизирующего отжига. Цель изобретения ,- интенсификация процесса. Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения сульфидов металлов путе; взаимодействия металла и серы в вакуумированной запаянной кварцевой ампуле при нагревании, процесс ведут в высокочастотном электромагнитном поле при температуре образования жидкой сульфидной фазы. Применение высокочастотного нагре ва позволяет провести быстрый разогрев металла, а от него серы. Наличие жидкой серы на стенках ампулы снижае давление паров серы до величины, не превышающей равновесного давления пара над сульфидным расплавом, что позволяет осуществить быстрый нагрев и провести синтез при более высокой чем в известном способе, температуре Одновременно пары серы, не успевшие прореагировать с расплавом, конденсируются на холодных стенках ампулы что предотвращает ее разрушение за счет снижения давления пара серы до равновесного с расплавом. По мере нагрева ампулы капли серы, стекая по стенкам ампулы, испаряются и усваиваются расплавом. Избыток серы вновь переходит в конденсированное состояние, А результате такой циркуляции давление пара серы в каждый момент времени отвечает равновесию с расплавом. По мере насыщения расплава серой давление в газовой фазе постепенно возрастает, достигая величины упругости диссоциации пара серы над получаемым сульфидом. Процесс синтеза заканчивается при полном усвоении серы расплавом и фиксируется визуально. Интенсивное перемешивание образующейся жидкой сульфидной фазы высокочастотным полем обеспечивает его однородность и одинаковый состав по всему объему образца, а также полноту протекания химических реакций, массообменных процессов и, следовательно, достижение состояния истинного равновесия в системе. Быстрое охлаждение при отключении поля ведет к закалке и получению гомогенного сульфида, Пример 1, Синтез моносульфида железа, Стехиометрические количества серы 18,2500 -г (36,5 мас,% ) ., и железа 31,7500 г, предварительно восстановленного и спрессованного, помещают в вакуумированную кварцевую ампулу с внутренним диаметром 20 мм и нагревают. Температуру расплава () контролируют оптическим пирометром ОППИР - 017, Конец синтеза определяют визуально по исчезновению конденсированной серы на стенках ампулы, В течение 20 мин получают однородную сульфидную фазу весом 49,9991 г, гомогенность котоой и соответствие состава заданноу подтвергвдены микроскопическим и ентгеноспектральным методами аналиа. Конечное давление серы, измереное фотометрическим методом, составяет 2,, что согласуется с анными по упругости диссоциации сеы над Fes, Пример 2, Синтез тетрасульида палладия, Стехиометрические оличества серы 0,1778 г (7,01 мае,%) палладия 2,3586 г (92,99 мас,%) агружают в вакуумированную кварцевую мпулу,

Температура синтеза . Время на получение сульфида 5 мин. Дебаеграмма полученного сульфида совпадает с данными картотеки ASTM. Микроскопический анализ показывает наличие одной фазы - тетрасульфида палладия. Давление пара серы не превы- шает 4,36 , что соответствует упругости диссоциахщи .

Пример 3. Синтез сульфида серебра. В вакуумированную кварцевую ампулу загружают серу 0,1294 г (12,94 мас.%).и серебро 9,8706 г (87,06 мас.%).

Температура синтеза 840 С, Время синтеза 5 мин. Вес слитка после синтеза 9,9994 г. Парциальное давление серы не превышает 2,.

Микроскопический и дифференциальный термический анализы показывают наличие одной фазы А§23.

Предлагаемым способом также получены сульфиды меди (CunS), никеля (NLSu), кобальтаССоЗ), железа (FeS), палладия(), серебра (А§25), а также ряд сплавов перечисленных металлов с серой с различным соотношением Me:S.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным интенсифицирует процесс получения сульфидов металлов, снижая продолжительность процесса с 1-3 сут до 5-20 мин за счет использования при синтезе сразу высоких температур и исключения операции, гомогенизирукхцего отжига.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИДОВ МЕТАЛЛОВ путем взаимодействия соответствующего металла с элементарной серой в вакуумированной запаянной кварцевой ампуле при нагревании, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, взаимодействие ведут в высокочастотном электромагнитном поле при температуре образования жидкой сульфидной фазы.