Способ получения фторидов щелочно-земельныхили РЕдКОзЕМЕльНыХ элЕМЕНТОВ Советский патент 1981 года по МПК C01B9/08 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧШ1ИЯ ФТОРИДОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ ИЛИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

I

Изобретение относится к технике ) синтеза химических реактивов и может быть исполь. зовано в производстве фторидов щелочноземельных и редкоземельных элементов.

Известен способ получения фторидов щелочноземельных и редкоземельных злементов осаждением фторидов из водных растворов 1.

Недостатком известного способа является присутствие синтезируемых реактивных органических и кислсэродсодержащих примесей, что препятствует использованию их в ряде технологических процессов, например, в производстве оптической керамики.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения фторидов щелочноземельных или редкоземельных злементов, включающий смеще1ше фторидов щелочных и хлоридов щелочноземельных или редкоземельных элементов, плавление щихты при температуре 7QO-800C IB платиновом реакторе в окислительной атмосфере, кристаллизацию и охлаждение.

В связи с сильным схватыванием плава с платиной при температуре 400 реактор заливают водой или погружают в воду для облегчения отделения продуктов синтеза от стенок реактора. Этот способ обеспечивает получение реактивов более высокой степени чистоты, одиако еще загрязненных кислсфодсодержащими примесями 2.

Недостатком известного способа является дороговизна процесса из-за использования платиновых реакторов, а также из-за повышенного расхода платиш.1 за счет взаимодействия с агрессивным фторидным расплавом и механического разрушения при деформации и реставрации и сложность процесса вследствие того, что плав спекается с платиновым реактором, а это создает большие трудности для извлечения продуктов реакции, которое осуществляют-заливкой водой высокотемпературного (400° С) реактора.

Целью изобретения является удешевление процесса за счет исключения применения платиновых реакторов и упрощения процесса за счет исключения стадии обработки плава водой при 400С.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения фторидов щелочноземельных или редкоземельных элементов, включающим, смещение фторидов щелочных и хлоридов щелочноземельных или редкоземельных элементов, плавление щихты при температуре 700-800° С в огнеупорном реакторе, охлаждение плава, причем плавление осуществляют в восстановительной атмосфере в реакторе из углерода, внутренние стенки которого покрывают слоем фтористого водорода, а после охлаждения плав обрабатьшают дистиллированной водой лри кипячении и сущат этиловым спиртом.

Отличительньшш признаками способа являются следующие: плавление в восстановительной атмосфере в реакторе из углерода, внутренние стенки которого покрьшают слоем фтористого водорода, обработка плава после охлаждения дистиллированной водой при кипячении и сушка этиловым спиртом.

Фториды щелочноземельных элементов (кальция, бария, стронция), синтезируемые по данному способу, получаются квалификации выще осч, например:

BaFg 99,5 вес.%

Хлориды (С1) - не более 0,04

Кремний- МО

-э

МО

Свинец

1-10-

Марганец 1-10-

Медь МО-

Железо MQХромМОНикель

моНатрий

5-10Калий

Содержание кислородных примесей более чем на порядок ниже по сравнению с реактивами, полученными известными способами.

Кислородсодержащие примеси, являющиеся причиной интенсивного рассеяния света в, получаемых из синтезируемых фторидов кристаллов и оптической керамике, связи с отсутствием доступных методов анализа в настоящее время оценивается по технологической пробе - качеству и прежде всего - прозрачности оптической керамики шш монокристаллов. Оптическая керамика, например фтористого бария, спрессована из реактива, синтезированного в восстановительной атмосфере по данному шособу, имеет высокие и равномерное пропускание в инфракрасной и видимой области спектра, чего нельзя получить в обычных условиях синтеза с использованием плат1шовых реакторов.

Реактор из углерода обеспечивает создание слабо-восстановительных, условий, которые способствуют защите фторидов от кислоро содержащих примесей, а нанесение раствора

фтористого водорода - от возможных включений углерода от графитового реактора, а также и кислородсодержащих включений; промьшка же этиловым спиртом обеспечивает получение сыпучих материалов, что устраняет необходимость истирания комковатого плава и также способствует повыщению чистоты.

Пример 1. Графитовый реактор в виде цилиндр.ического стакана диаметром 150 мм и высотой 150 мм с крышкой покрывают слоем пирографита (внутреннюю и наружную поверхности). Пирографитовое покрытие создает дополнительную защиту синтезируемого материала от загрязнения углеродом. В тигель заливают около 50 см плавиковой кислоты и встряхиванием наносят тонкий слой кислоты на внутренние стенки тигля, после чего остатки кислоты сливают. Для предотвращения обгорания графита на наружную поверхность тиГля наносят тонкий слой щамотной массы. Высушенный тигель заполняют шихтой следующего состава, г:

BaCl,

- 900

KF.2H,2O - 900

и загружагот в кварцевьш стакан, плотно закрывающийся крыщкой, что также предохраняет реактор от окисления, и помещают в печь сопротивления.

Фтористый барий синтезируют при температуре 730-750° в около 3 час.

Побочный продзтст - хлористый калий, отмывают дистиллированной водой при кипячении; освобождающийся фтористый барий заливают раствором этилового спирта и затем высущивают, последаее обеспечивает получение некомковатого, сыпучего материала.

Пример 2. Синтезируют фтористый стронций - шихту в составе

- 0,5

SrCI,

NaF.2HgO - 0,2

тщательно смешивают и загружают в пирографитовый реактор. Как в примере 1 реактор предварительно прокаливают в вакууме -1-Ю- - 1 10- мм рт.ст. при температуре - 1300° ; остывший реактор промывают раствором фтористого водорода и тонкий слой его наносят на внутрешпою поверхность реактора, наружную поверхность

покрьгеают слоем шамотной массы или синтетической намазки; шихту увлаж51яют 30 см плавиковой кислоты и прокаливают при температуре около 750° в течение 3 час. Побочный хлорид натрия отмьшают дистиллированной

водой при кипячении; осажденный фтористый стронций увлажняют этиловым спиртом и высушивают при температуре около .

Пример 3. Синтезируют фтористый кальций.

Пирографитовый реактор прокаливают при температуре 1300° в вакууме - мм рт-ст.; промывают раствором фтористого водорода (плавиковой кислотой) и тонкий слой оставляют на внутренней поверхности реактора; наружную поверхность обмазывают синтетической намазкой.

Шихту в составе СаС - 0,5 кг и NaF - 0,2 кг тщательно перемешивают, загружают в Пирографитовый реактор и увлажняют 30 см плавиковой кислоты. Тигель с шихтой выдерживают в течение 2 час при температуре 750°С и охлаждают до комнатно температуры. Хлористый натрий отмывают дистиллированной водой при кипячении до отсутствия реакщш на хлор, полученный продукт дополнительно увлажняют этиловым спиртом и высушивают в термостате при температуре 150°С.

Формула изобретения

Способ получения фторидов щелочноземельных или редкоземельных элементов, включающий смещение фторидов щелочных и хлоридов щелочноземельных или редкоземельных элементов, плавление шихты при температуре 700-800° С в огнеупорном реакторе, охлажде ние плава, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет исключения применения платиновых реакторов, упрощения процесса за счет исключения стадии обработки плава водой при 400° С, { плавление осуществляют в восстановительной атмосфере в реакторе из углерода, внутренние стенки которого покрьшают слоем раствора фтористого водорода, а после охлаждения плав обрабатывают дистиллированной 15 водой при кипячении и сушат этиловым спиртом.

Источники ниформации, принятые во внимание при экспертизе 1- Саймоне Д.- Фтор и его соединения. М., 2J 1953, с. 34.

2. Синюкова И. А., Степанов И. В. Рост крисгаллсж. Изд-во АН СССР, 1959, с. 115.