Способ перегонки низколетучих галогенидов металлов или их смесей

 

1. СПОСОБ ПЕРЕГОНКИ НИЗКОЛЕТУЧИХ ГАЛОГЕНИДОВ МЕТАЛЛОВ ИЛИ ИХ СМЕСЕЙ при нагревании с образованием паров и последующей их конденсацией , отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при снижении энергетических затрат, в исходный продукт добавляют 1 -10мас.% не взаимодействующего с ним термически стойкого при температуре проведения процесса легколетучего вещества и перегонку проводят в герметичном сосуде, зону испарения которого нагревают до температуры выше температуры ликвидуса исходного продукта на 15-50°С, а зону конденсации поддерживают при температуре выще точки плавления, но ниже точки кипения добавляемого легколетучего вещества. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, i что в качестве легколетучего вещества используют щелочные металлы или галогени (Л ды поливалентных металлов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(59 В 01 D 3 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ (2 ) 3577485/23-26 (22) 11.04.83 (46) 15.06.85. Бюл. № 22 (72) В. М. Ивенко, Г. В. Нечкин, М. В. Смирнов, Е. С. Филатов, В. А. Хохлов, Л. А. Циовкина и В. В. Чебыкин (71) Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР (53) 542.48 (088.8) (56) Краткая химическая энциклопедия, М., «Советская энциклопедия», 1961, т. 1, с. 1154 — 1162.

Лукс Г. Экспериментальные методы в неорганической химии. М., «Мир», 1965, с. 464 — 477 (прототип). (54) (57) 1. СПОСОБ ПЕРЕГОНКИ НИЗКОЛЕТУЧИХ ГАЛОГЕНИДОВ МЕТАЛЛОВ ИЛИ ИХ СМЕСЕЙ при нагревании с

„„SU„„1161131 образованием паров и последующей их конденсацией, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при снижении энергетических затрат, в исходный продукт добавляют 1 — 10 мас.% не взаимодействующего с ним термически стойкого при температуре проведения процесса легколетучего вещества и перегонку проводят в герметичном сосуде, зону испарения которого нагревают до температуры выше температуры ликвидуса исходного продукта на 15 — 50 С, а зону конденсации поддерживают при температуре выше точки плавления, но ниже точки кипения добавляемого легколетучего вещества.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве легколетучего вещества ис- ® пользуют щелочные металлы или галогениды поливалентных металлов.

1161131

ОтносиМасса воз гонов, г

Металлический .калий, мас.7

Масса исходной тельная эффективсолевой ность процесса, Ж смеси,г

О.

Следы

42

10 4,2

86

Изобретение относится к переработке продуктов неорганического происхождения, преимущественно, в химической и металлургической отраслях промышленности и может быть использовано для подготовки, разделения и очистки неорганических веществ, используемых в химическом синтезе, при электролизе, получении монокристаллов, в атомной техни,ке.

Цель изобретения — интенсификация процесса перегонки при снижении энергетических затрат.

Добавляемое вещество интенсивно испаряется в зоне испарения сосуда, увлекая с собой перегоняемые низколетучие неорганические соли и вместе с последними конденсируется в холодной зоне. Перегнаные неорганические соли оседают на стенках конденсатора в твердом виде, а легколетучие добавки под действием гравитации возвращаются назад.

Эффективность перегонки зависит не. только от природы и свойств добавки, но также от ее содержания в низколетучей неорганической соли. Добавление небольших количеств легколетучих веществ (1—

10 мас.%) к низколетучим неорганическим солям или их смесям приводит к их интенсивной перегонке без значительного перегрева выше температуры ликвидуса. Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что отпадает необходимость в обеспечении высокого давления паров возгоняемой неорганичес- кой соли. Только температуры плавления перегоняемых низколетучих неорганических солей и легколетучих добавок определяют технологические параметры и эффективность процесса.

Пример 1. В стальные трубки диаметром 11 мм и длиной 250 мм были помещены неорганические соли: хлорид калия (1-я трубка), смесь хлорида и иодида калия (2-я и 3-я трубки) с температурой ликвидуса 770 и 600 С соответственно. В 1-ю и 2-ю трубки добавлено по 3 мас.% металлического калия. Затем все трубки были вакуумированы до остаточного давления

3.10 " мм рт. ст. и запаяны для обеспечения герметичности. Одним из концов (зона испарения) они были. погружены в нагретую до 650 С (т.е. выше температуры лнквидуса смеси KCI-КI, но ниже точки плавления КС1) печь таким образом, чтобы их верхние концы (зона конденсации) имели температуру 80-90 С, т.е. выше точки плавления металлического калия, равную

64 С. После трехчасовой выдержки их охлаждали и вскрывали.

В 1-й трубке, содержащей твердый хлорид калия и металлический калий, количество перегнанной соли (возгонов) бььло около

2 мас.% от загруженной.

Во 2-й трубке, содержащей жидкую смесь КСI-Kl и металлический калий, в конденсаторе обнаружено 85 мас.% от загруженного количества.

В 3-й трубке, содержащей лишь жидкую смесь KCI-К1, в конденсаторе возгонов практически не было.

Этот пример свидетельствует об интенсификации перегонки при добавлении к низколетучим неорганическим солям (при этой температуре давление пара указанных солей менее 0,5 мм рт. ст) щелочного металла (в этих условиях давление пара металлического калия равно 454 мм рт. ст).

Пример 2. Был проведен опыт с разо15 гретым до 800 С расплавленным хлоридом калия (Т,, =770 С). В одну из трубок был добавлен легколетучий Т1 С1 (10 мас.%), а в другой находился чистый хлорид калия.

Зону конденсации трубок охлаждали водой до комнатной температуры, чтобы обеспечить возврат Т1С14 (Т = -23 С) в испаритель. Через три часа трубки охлаждали и вскрывали. В первой в конденсаторе было собрано около 86 мас.% первоначального количества хлорида калия, во второй в конденсаторе были обнаружены лишь следы КС1.

Этот пример свидетельствует о том, что в качестве добавки могут быть использованы также легколетучие галогениды поливарентных металлов.

Пример 8. В условиях по примеру 1 исследовано влияние различных количеств легколетучих добавок на эффективность процесса перегонки неорганических солей.

С этой целью к смеси КСI-КI добавляли

35 1,2,5,10 мас.% металлического калия.

После трехчасовой выдержки при 650 С трубки вскрывали.

Результаты опыта приводятся в таблице.

2 10 65

55 10 8,6

10 10 8 9

1161131

Составитель Н. Ярмолюк

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3882/10 -Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул..Проектная, 4

Пример 4. В стальные трубки диаметром 11 мм и длиной 250 мм были помещены хлорид натрия (1-я трубка), смесь хлорида натрия с металлическим натрием (8 мас. /o) (2-я трубка) с температурой ликвидуса 800 С в обоих случаях. Затем трубки были вакуумированы до остаточного давления 3 10 мм. рт. ст. и запаяны для обеспечения герметичности. Испарителем они были погружены в нагретую до 815;С, т.е. близкую к температуре плавления основного вещества, печь таким образом, чтобы их верхние концы (зона конденсации) имели температуру 110 — 120 С, т.е. выше температуры плавления металлического натрия, равную 98 С. После трехчасовой выдержки трубки охлаждали и вскрывали. В первой трубке, содержащей лишь хлористый натрий, в конденсаторе (верх трубки) возгонов практически не было. Во второй трубке, содержащей смесь хлорида натрия с металлическим. натрием, в конденсаторе обнаружено около 80 мас. /о от загруженного количества хлорида натрия.

Пример 5. Аналогичный опыт был проведен с трубками, заполненными хлоридом магния (! -я трубка) и его смесью с 10 мас. /o тетрахлорида титана (2-я трубка) с температурой ликвидуса 710 С. При нагреве зоны испарения до 730 С и, поддерживая зону конденсации при комнатной температуре, после трехчасовой выдержки трубки охлаждали и вскрывали. В конденсаторе 1-й трубки хлорида магния не обнаружено. В конденсаторе 2-й трубки найдено 90 мас. /о от загруженного количества хлорида магния.

Пример б. В 1-ю трубку загружали хлорид кальция (температура плавления

780 С), во 2-ю — смесь хлорида кальция с хлоридом цинка (около 10 мас. o/o), температура ликвидуса 749 С. При нагреве испарителя до 800 С и при нагреве конденсатора до 330 †3 С после трехчасовой выдержки трубки охлаждали и вскрывали.

В конденсаторе 1-й трубки хлорида кальция обнаружено не было: В конденсаторе 2-й трубки найдено 85 мас.о/о от загруженного количества хлорида кальция.

Приводимые результаты свидетельству-!

5 ют о том, что небольшие добавки легколетучего вещества резко увеличивают интенсивность переноса труднолетучих неоргани-. ческих солей из испарителя в конденсатор.

В возгонах неорганических солей было отмечено присутствие следов легколетучих добавок, интенсифицирующих процесс перегонки. Поскольку они химически инертны по отношению к испаряемой неорганической соли, их наличие в возгонах обусловлено лишь действием капиллярных сил, 25 возникающих за счет пористой структуры возгонов. Следы летучих добавок могут быть легко удалены за счет создания определенного температурного режима по длине сосуда, в котором проводится процесс перегонки, либо при дальнейшей переработке возогнанной соли. При этом добавляемые вещества могут быть возвращены в перегонный аппарат.