Способ получения иодата циркония Советский патент 1981 года по МПК C01B11/22 C01G25/04 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОДАТА ЦИРКОНИЯ

I

Изобретение относится к способам получения иодата циркония, который может применяться в лабораторной практике, а также при выращивании монокристаллов иодата лития в качестве добавки, ускоряющей рост кристаллов.

Известен способ получения иодата циркония путем взаимодействия растворов йодноватой кислоты и азотнокислого циркония. Реакцию осуществляют в среде азотной кислоты с концентрацией 0,5-1,75N. Полученный при этом аморфный гидрооксииодат циркония переводят в средний иодат путем выстаивания осадка с маточным раствором в течение 1 -2мес. Соотнощение иодат-иона на атом циркония в полученном продукте составляет 3,94-4,1 1.

Недостатком этого способа является большая продолжительность процесса (1-2мес).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения иодата циркония, включающий обработку гидроокиси циркония 10-15 /о-ным раствором йодноватой кислоты при 20-30°С. Полученный раствор, содержащий 1-2% ZrOj, отфильтровывают от нерастворимого остатка и нагревают до 45-55°С для осаждения кислого иодата циркония, который переходит в средний иодат при нагревании реакционной суспензии до 80-100°С, Кристаллы иодата циркония oтфильtpoвывaют и сущат 2.

Недостатком данного способа является низкий выход продукта (44%) и большая продолжительность процесса (50ч).

Цель изобретения - повышение выхода продукта и сокращение продолжительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения иодата циркония, заключающемся в обработке гидроокиси циркония раствором йодноватой кислоты при 20-30°С, нагревании реакционной массы и отделении продукта от раствора, йодноватую кислоту берут с концентрацией 60-ТО /о а перед нагреванием реакционной массы ее разбавляют водой до концентрации йодноватой кислоты .

Кроме того, нагревание реакционной массы ведут до 60-80°С. V Способ осуществляется следующим образом.

Готовят свежеосажденную гидроокись циркония путем обработки аммиачной водой раствора хлорокиси циркония и отмывают полученный осадок от хлора. В 60-70%ный раствор йодноватой кислоты, взятой с 50°/о-нм избытком по отношению к теоретически необходимому количеству для образования иодата циркония, при 20-30°С небольшими порциями добавляют гидроокись циркония. Общее время добавления гидроокиси циркония и перемешивания пульпы составляет 1-2ч. Содержание в растворе после этого должно . Пульпу разбавляют дистиллированной водой в 5 раз и быстро нагревают до 60 -80°С и при перемешивании выдерживают в течение часа. Концентрацию йодноватой кислоты в растворе поддерживают равной 2-4%. Кристаллы иодата циркония отделяют от маточного раствора и сушат при 70-80°С до постоянного веса.

Выход иодата циркония (относительно взятой для синтеза гидроокиси циркония) составляет 98-ЭЭ /о. Обшая продолжительность процесса 3,5ч.

Содержание в препарате циркония и иодаТИона отвечает формуле среднего иодата циркония ZrpOj). Обработка гидроокиси циркония 60-70°/о-ный йодноватой кислотой при 20-30°С обеспечивает быстрое и количественное образование в твердой фале кислого иодата циркония без перевода гидроокиси циркония в раствор, а последуюшее разбавление пульпы водой до остаточного содержания в растворе йодноватой кислоты 2-4% и нагревании до 60-80°С приводит к образованию среднего иодата циркония.

При концентрации йодноватой кислоты ниже 60% полученный продукт имеет отношение ,0 и для получения среднего иодата циркония требуется длительное выстаивание осадка с раствором, что приводит к увеличению продолжительности процесса. Верхний же предел концентрации йодноватой кислоты ограничен растворимостью йодноватой кислоты в воде.

При концентрации йодноватой кислоты в реакционной массе после разбавления водой менее 2% уменьшается выход готового продукта за счет растворимости:: иодата циркония в большом объеме раствора и за счет гидролиза среднего иодата с образованием более растворимых продуктов. При концентрации йодноватой кислоты в реакционной массе выше 4% осадок представляет смесь среднего и кислого иодата циркония и для получения продукта стехиометрического состава требуется нагревать реакционную смесь выше 60-80°С, что также приводит к частичному гидролизу иодата циркония и снижению выхода продукта.

Пример. Готовят 66%-ный раствор йодноватой кислоты путем растворения продажного препарата в воде. Всего берут 225 г кислоты (в пересчете на 100%) из расчета 50% против теоритечески необходимого для получения иодата циркония. В полученный раствор при перемешивании небольшими

порциями добавляют свежеосажденную гидроокись циркония, следя, чтобы peakuHOHная масса не нагревалась выше 30°С, Затем пульпу перемешивают при 20-30°С. Общее время обработки гидроокиси циркония кислотой составляет 2 ч. Пульпу разбавляют

водой в 5 раз по объему, нагревают до 75°С и выдерживают при этой температуре 1 ч. Анализ маточногв раствора показывает конечную концентрацию йодноватой кислоты 3%. Кристаллы иодата циркония отфильтровавывают и сушат при 70-80°С. в течение 3ч. Получают 169 г иодата циркония, выход продукта (относительно взятого для синтеза циркония в виде гидроокиси) составляет 98,5%.

Содержание в продукте, %: Zr 11,

ЗОз 89,1. Мольное отношение tlOj/Zr 4,01. Вычислено для ))i.. %: Zr 11,, 88,47.

В табл. 1 приведена зависимость выхода продукта и продолжительности процесса от исходной концентрации HUOj и от концентрации H3Oj в реакционной массе после разбавления водой.

Так как продолжительность опытов была во всех примерах одинаковой, то о действительно необходимом времени процесса

0 судят по мольному отношению 3Oj/Zr в конечном продукте. Видно, что при исходной концентрации кислоты менее 60% (опыт 3) мольное отнощение меньше 4, что указывает на образование оксииодатов циркония. Для получения продукта с мольным отношением 4 в условиях этого примера необходима выдержка осадка с раствором в течение нескольких суток.

Опыты 5-8 показывают влияние конечной концентрации йодноватой кислоты на

р выход продукта и его качество. При конечном содержании кислоты менее 2% (опыт 7) выход уменьшается, а отношение UOj/Zr менее 4. В этом случае даже длительное выстаивание осадка с раствором не приводит к получению иодата циркония. При конечном содержании кислоты более 4%.(опыт 8) полученный продукт представляет смесь среднего и кислого иодата циркония. Опыты 9-10 показывают влияние температуры нагревания реакционной массы после разбавления. При температуре выше 80°С проходит гидролиз иодата циркония и мольное отнощение ОО /Zr меньше 4.

Для проведения сравнительного анализа воспроизводят известный способ. Для 5 этого к 100мл 15%-ного раствора йодноватой кислоты добавляют свежеосажденную гидроокись циркония в количестве 3 г. Растворение гидроокиси циркония проводят в

течение 50 ч при 25°С. Раствор отфильтровывают от нерастворившейся гидроокиси циркония и анализируют: он содержит свободной йодноватой кислоты 10% и 1,1 /о ZrOi. Прозрачный раствор нагревают до 50°С и выдерживают при этой температуре в течение 5 ч для полноты осаждения кислоfo иодата циркония. Затем температуру реакционной массы повышают до кипения раство ра и выдерживают в течение 3 ч. Осадок иодата циркония отфильтровывают, отмывают От маточного раствора и сушат при 80°С. Из взятой для синтеза Zr(OH) получают 6,5 г иодата циркония что отвечает выходу циркония в целевой продукт 44%.

В табл. 2 приведены сравнительные даннйе по продолжительности процесса и вы; ходу иодата циркония по предлагаемому и известному способам.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход иодата циркония в 2,раза (с 44% до 98-99%) и сократить продолжительность процесса более чем в 15 раз (с 50-58,5ч до 3,5ч).

Таблица 1

Предпага гаемый

Формула изобретения

Таблица 2

3,5 98,5

1,5

реакционной массы ее разбавляют водой до концентрации йодноватой кислоты 2-4%.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе .

2.DeaBviges, R Rohmen - Bull. Soc. Chim. France. 1968, № 2, p. 521 (прототип).