Способ очистки сульфида цинка Советский патент 1982 года по МПК C01G9/08 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФИДА ЦИНКА

Изобретение относится к технологии люминофоров, д. именно к способгш очистки сульфида цинка, который может быть использован для изготовления прозрачного в видимой и ИК-области спектра оптического поликрис- талпического материала или оптической керг1мики. Известен сульфид гщнка, при получении которого в нем остается примесь сульфида аммония. При изготовлении оптической керамики из такого сульфида цинка в процессе термообработки происходит очистка его от окисных сое щнений tl}. Однако полученная при этом оптическая керамика имеет низкую прозрач ность в видимой области спектра, что ограничивает ее применение. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо соб очистки сульфида цинка от окисных и органических соединений путем термообработки при 400-500 С последовательно в окислительной среде, в токе сероводорода и в восстановительной атмосфере водорода. Этот способ позволяет получить продукт, обеспечивающий шасокую прозрачность опП{ческой керамики в видимой и ИК-области спектра 2. Недостатком данного способа является необходимость проведения процесса термообработки в токсичной и взрывоопасной среде сероводорода и водорода, что требует применения специального оборудования и печей сложной конструкции и затрудняет его пpo {ышлeннoe воспроизведение. Цель изобретения - упрощение процесса очистки сульфида цинка, от окисных и органических соединений. Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки сульфида цинка от окисш 1х и органических соединений, включающем термообработку его в восстановительной атмосфере, сульфид цинка предварительно сме3шивают с сульфирукмцей добавкой и термообработку полученной шихты осу ществляют под слоем активированного угля при 550-U50°C. В качестве сульфирующей добавки используют серу или сульфид, или роданид аммония в количестве 1-3% к весу сульфида цинка. Предлагаемый способ исключает необходимость проведения процесса в токсичной и взрывоопасной среде и позволяет получить продукт, практически не содержаящй окисшпс примесей и углерода. Оптическая керамика, полученная из такого суль(ода цинка, обладает высоким пропусканием в ввдимой и ИК-области спектра. Очистка сульфида цинка по предла гаемому способу достигается тем, чт в присутствии защитного слоя угля за счет частичного его окисления и образования окиси углерода- создается восстановительная среда, которая полностью восстанавливает оки ные примеси в цинка при 900-1150°С. В присутствии суль мрунщих добавок уже при ЗЗО-вОО с .происходит сульфирование углерода и кислородсодержащих соединений цинка, позвол ющее освободат.ься от органических и окисных примесей. Однако при этом получается продукт с размером зерна 5-8 мкм, С целью получения более грубодисперсного порошка сульфида цинка термообработку проводят при ПЗООС..Прокаливание сульфида цинка при температуре ниже 550°С не позволяет полностью удалить окисные примеси, а при температуре вьше термообработка нецелесообразна, так к не приводит к дальнейшему улучще, нию качества продукта. Таким образом, указанный температурный интервал прокаливания поз ляет освободиться от вышеуказанных примесей, а также регулировать раз первичных зерен и величину агломератов пол учащегося порошка сульфи да цинка в нужных пределах. Необходимое количество сульфиру кщих добавок обусловлено содержани ем примесей в исходном суль(|мде ци ка. Для большинства исходных парти достаточное количество сульфирующи добавок составляет 1-3% к ресу сул фида цинка. При содержании добавок 0,5-0,8% результа.ты термообработки плохо воспроиаводо1М 1, а введение добавок более 3% нецелесообразно, так как это не улучшает качество сульфида цинка. Пример 1. Приготавливают шихту из расчета 2 кг цинка сернистого для люминофоров (МРТУ 6-09-5889-69 и 40 г f 2%-) роданида аммония марки ч.д.а. Смесь перемешивают в фарфоровой емкости на валках 0,5 ч. Шихту загружают в тигель или стакан из непрозрачного кварца примерно на 2/3 высоты тигля, порошок сверху закрывают углеграфитовой ткаиью по размеру тигля и засыпают активированным углем БАУ, тигель закрывают крьш1кой и помещают в печь. Нагревают постепенно до . Через 1,5 ч тигель выгружают из печи и оставляют остывать на воздухе. По,остываний тигля супьфкц цинка тщательно отделяют от угля и просеивают через капроновое сито № 32. Полученный сульфид цинка по данным химического анализа содержит окись цинка и сульфат-ион в количествах менее 0,01 вес.%, свободную серу менее 0,03 мас.% и углерод мег нее 0,002 мас.%. Средний размер агломерата порсяпка суль4а1да цинка составляет 5-8 мкм. Размер первичных зерен, слагающих агломераты, составляет 0,02-0,03 мкм. Пример 2. Приготавливают шихту из расчета 2 кг сульфида цинка и 30 г М,3% порошка серы о.ч. Смесь перемешивают в фарфоровой емкости на валках в тече1ше 45 мин. Шихту аналогично примеру 1 загру жают в тигель и прокаливают в электропечи при в течение 1,5 ч. По остывании тигля сульфид цинка отделяют от угля и просеивают через капроновое сито № 32. Содержание примесей, в полученном продукте соответствует их количеству в цинка, полученном по примеру . Средний размер агломерата порошка сульфвда цинка 8-10 мкм, размер первичных зерен 0,1 мкм. П р и м е р 3. Сульфид цинка для оптической керамики СТУ 6-09-402875), технология получения которого обеспечивает наличие в нем 0,5-3% сульфцда аммония, по примеру 1 загружают в тигель в количестве 2 кг

59393906

и прокаливают под слоем активиро- - размер первичных зерен 0,02 ваниого угля в печи при в те- 0,03 мкм. чение 1,5 ч.Оптическая керамика, изготовленПо остьшании тигля сульфид щшка ная методом рекристаллизацианного отделяют от угля и просеивают через 5 прессования из сульфида цинка, ncMiyкапроновое сито.ченного предла аемым способом, имеСодержание примесей в полученном ет прозрачность на уровне 60-70% сульфиде цинка не превышает их коли- при длине волма 2-10 мк и более 30% чества в образцах, прлучен1а 1х по при- в диапазоне 0,7-2 мкм. мерам 1 и 2,в Величина пропускания оптической

Средний размер агломерата порошка исходных продуктов, приведена в табсульфида цинка составляет 8-10 мкм, лице.

керамики, изготовленной из различных