Способ получения фторида кальция
Изобретение относится к способам пол учения фторида кальция высокой степени чистоты, пригодного для изготовления оптических сред. Осуществляют взаимодейст вне карбоната кальция с фтороводородной кислотой концентрацией не менее 45% при их массовом соотношении 1:0,90-1,32 и добавлением 10-20 мас.% от массы продукта насыщенного раствора фторида аммония, сушкой при 100-130°С, прокалкой при 600- 650°С в течение 1 ч и расплавлением полученного порошка во фторирующей атмосфере . Изобретение позволяет снизить содержание примесей: железа с 1 10 до 5 10 мас.%; алюминия с 1 до 5 мас.%; кремния с 1- до 1 мас.%. 2 з. п. ф-лы, 2 табл. (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4737955/26 (22} 06,05.89 (46) 23.12,91, Бюл. М 47 (71) Институт химии им. В. И. Никитина и Специальное конструкторско-технологическое бюро AH ТаджССР (72) М. Э.. Рахимов, Д, Д. Икрами, Л. Ф. Мансурходжаева и Ш. А. Халимов (53) 661.842.361(088.8) (56) Соколов В, А., Рохленко Д, А., Кононова Л. И., Бромберг А. В. Фториды кальция и бария для оптической керамики. / Сборник научных трудов ВНИИ люминофоров: Исследование материалов для,оптических покрытий. Ставрополь, 1977, вып. 15, с, 62 — 67. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДА КАЛЬЦИЯ Изобретение относится к способу синтеза фторида кальция высокой степени чистоты и может быть использовано для световодов волоконной оптики, детекторов термолюминисцентной дозиметрии и выращивания монокристаллов при изготовлении оптических сред. Целью изобретения является снижение содержания примесей в продукте. - Сущность способа заключается в следующем., При взаимодействии пульпы карбоната кальция с фтороводородной кислотой фторид кальция образуется по реакции: CaCQa+2HF - СаР2+Н20+СО2Т в виде трудноосаждаемого коллоида. Для получения легкоосаждающегося фторида кальция в реактор заливают фтороводо-родную кислоту и при перемешивании добавляют 10 — 20% насыщенного раствора фторида аммония и затем вводят пульпу карбоната кальция, Смесь перемешивают, „„S О „„1699922 (57) Изобретение относится к способам пол учения фторида кальция высокой степени чистоты, пригодного для изготовления оптических сред. Осуществляют взаимодействие карбоната кальция с фтороводородной кислотой концентрацией не менее 45% при их массовом соотношении 1:0,90 — 1,32 и добавлением 10 — 20 мас.% от массы продукта насыщенного раствора фторида аммония, сушкой при 100 — 130 С, прокалкой при 600— 650 С в течение 1 ч и расплавлением полученного порошка во фторирующей атмосфере. Изобретение позволяет снизитл содержание примесей: железа с 1 10 до 5 10 мас.%; алюминия с 1 10 до 5 10 мас,%; кремния с 1. 10 до 1 10 "мас.%. 2 з. и. ф-лы, 2 табл. отстаивают, осадок отделяют, сушат, прокаливают и расплавляют во фторирующей среде. Фторирующая атмосфера создается разложением политетрафторэтилена. В камеру печи плавления вне тигля помещают 3 — 3,5 г тетрафторэтилена íà 100 лм объема з камеры и . вакуумируют до 10 мм рт.ст. Температура поднимается со скоростью 500 С/ч. При достижении температуры печи 400 — 450 С политетрафторэтилен разлагается по реакции 400 — 45a с С2И С + CF4. Образующийся CF4 взаимодействует с кислородсодержащим примесями в две стадии, в результате чего происходит дофторирование: CaO+CF4 СаР2+СО+Р2; Ca0+Fz+CO Са Fz+CO2. Температура печи поднимается до 1500 С и выдерживается в течение 1 ч, что позволяет очистить фторид кальция от легколетучих примесей, Расплавленный фторид кальция имеет минимальную удельную поверхность . что значительно снижает не яелатепьное взаимодействие вещества с окружагощей средой, Пример 1. В раствор из фторопласта 4 -"ливают 845 г 45%-ной фтороводородной кислоты и 62,4 г фторида аммония з виде ,,насыщенного раствора (82,5 мас,% от мас сы продукта), 800 r карбоната кальция смешив"":ê, с 800 мл дистиллированной воды и хорошо перемешанную однородную сус пензию . .-едленно при постоянном перемешивании вводят в реактор с кислотой, массовое соотношение СаСОз:HF=1:1,056, Реакционную смесь перемешивают в течение 3 ч и отстаивают 6 ч, Осадок отделяют фил --!-рованиам в нутч-фильтре, сушат во фтсрогластовой ванночке при 120 С до пол:ченил сыпу-.его продукта, переносят в пла:;;.-!!!âóè чашку с крышкой и прокаливают в, Муфельной печи, футерованной никелевым лист;,л при 600 С, втечение 1 ч. Выход 93% от —;eo pe ãë÷ ес ко го. Синтезглрованный таким образом порошок фтооида кальция содержит микропримеси следующие, мас.%: аллюминий, магний = . 3, кремний 1 .10; молибден ,.-" „ .-з ", -з. — 4 — 4, 1Q;;гикель 2-10; марганец 5 10 желез, хром. кобальт 5 10 ". 500 r полученного порошка фторида кальция помещают в многоканальнь и графитовый тигель, которьъ яме- т ггятиф рменное цилиндрическое, падкон ::-.,:-гое отверстие длиной 180 мм, диаметра;л- 5-lB м, Тигель с веществом пома.ца;:.-.. г з камеру печи плавления индукционного нагрева. В зоне нагрева вне тигля также располагают политетрафторзтилен в когичестве 6 г, Камеру вакуумируют до 10 з мм р».ст., после чего поднимают температуру по заданной программе со скоростью 500 С/ч до 1500" С, Затем температуру снижают плавно со скоростью 100 С/ч до комнатной температуры, При такой крив сталлизации многие микропримеси смещаются по направлению кристаллизации вниз. Основная ч"";àòü расплава очищается на порядок от железа, никеля, меди, марганца, алгом лния, магния, кремния, молибдена, а также .слородсодержащих микропримесей. П р и м с р 2. В реактор из фторопласта-4 объемом на 4 л заливают 45%-ную фторводорапнуо кисло у и при перемешивании вводят 93,6 r (15;/ от массы получаемой соли CaFz) фторида аммония в виде насыщенного раствора. 800 г карбоната кальция смешивают с 800 мл дистиллированной Во ды и перемешивают до однородной суспензии. Массовое соотношение HF:ÑàÑ0ä=1:1,32. При постоянном перемешивании эту суспензию вводят в реактор с 5 кислотой. Реакционную смесь перемешивают в течение 3 ч и отстаивают 6 — 7 ч. Эксперименты показывают, что присутствие фторида аммония способствует легкому и быстрому осаждению фторида кальция и 10 полному отделению твердой фазы. Осадок отделяют декантацией или фильтрованием в нутч-фильтре, сушат во фторопластовой ванночке при 120 С до получения сыпучего продукта, Прокаливают продукт в платино15 вой или стеклоуглеродной чашке. с крышкой в муфельной печи, футерованной никелевым листом, при 600 С в течение 1 часа. Выход 590 г (93 — 95% от теоретического), Содержание микропримесей во фтори20 де кальция, полученным таким способом, и находится на уровне 10 — 10+5%, Плавление ведут как в примере 1. Содержание микропримесей в расплаве на порядок меньше, чем в порошке. 25 Данные по содержанию микропримесей в продукте до плавления, после плавления, а также сравнительные данные с прототипом приведены в табл. 1. К сырью для оптической керамики 30 предъявляются жесткие требования по однородности химического и фазового и дисперсного состава. В табл, 2 приведены характеристики порошка продукта после сушки, после прокал35 ки и расплава продукта. Из табл, 2 видно, что при соотношении НР:СаСОз менее 1:0,90 полнота реакции взаимодействия не обеспечивается, а при более 1:1,32 скорость осаждения уменьша40 ется и вещество получается вязким. При добавлении фторида аммония менее 10% скорость осаждения уменьшается и расплав получается некачественный, а при добавлении более 20% скорость осаждения умень45 шается и качество материала существенно изменяется. При сушке менее 100 С продукт сушится долго и не обеспечивается полнота удапения адсорбированной воды. Повышение 50 температуры сушки (более 130 С) приводит к быстрому испарению воды и продукт комкуется. При прокалке менее 600 С в оасплаве обнаруживаются микропримеси в виде оелой мути, а при более 650 С продукт на55 чинает спекаться и образуются жесткие комки. Процесс сушки (без добавления фторида аммония) осложняется из-за вязкости и комкования продукта, которые указывают на наличие адсорбированной воды. При 1 6gr49 3cl Формула изобретения Таблица! Продукт Содеряание ttt:cooï,".имеcet Предлагаемый способ Сау поро3 + 4 вок 5.10 2-10 Сау pectusa 1-10 I 1Гт 2 ° IO 5 10 у.!0 5 10 5 !0 5.10 5 ° 1Сг 5 10 5 10 1 ° 10 110 5 IО 1 10 I""IO 510 510 Известный способ 1 ° 10 l 1О -з Саба 1 ° 10 1 10 1 10 з 1 10 1 10 1- t0 г Соотнсыение Осаздеиие СаСО tHF н стделе(иас.ч.) ние тверхсй фазы от згидкой фазы ,1:Ог9 Теблица2 Вид порошка пссге ) .tkoean- пид пс;.сека посте сушки 1 ка,с прокалкч c (! ..1 Добавление IIR Сушка, t> С Прсдоляительность, ч Вид расплава 600 Бегзгй, сыпучий нелкозернистый Белый, сыпучий, нелкоза иистьй бегьй не t розрачньвй содер»ит кисгюрсдeoeeсяацие примеси ь Не очень 100 ttopoeto 6-7 6. :C 100 BeãIek, сл:.гка спекается BetkI сыпуч tk,ка"кие комки Белый, »есткие комки Белые, мягкие комки 130 3-1! бСО Бегвгй, гсиеется конки 3-4 о"7 и 600 I 30 Плохое н !00 трудное 100 I 30 и Прозрачный 1:1>32 Бегьий, частицы слипаются,конкуотся I I 6-7 600 Ber»и, кесткие комки Белый. иягкие конки Багет, комкуется быстро Прсзрачмьй, содеркит кисгорсдссдерказгие примеси 650 ьи Бел»г,,иесткье комки, трудном»мельчаемые сыпучий, наг:ие кочки Berk I комки яесткие Белый, мягйие комки 1:1,05 Бегай> сыпучий, с лзг -600 ка слипается Быстро и 1ЛО ге гко 130 Прозрачный, чистый 600 и Бзгъй, бистро конкуется бсО 620 Белый, иесткие хомки Be . пай, сыпу: иг, без ! сиков 130 I 10 II Чистый и прозрачным 1г1,05 Беггый,сьп"u.. ."It I бзз концов Быстро и егко Очень быстро !10 и очен» g rко ,II 110 1Ьдленнс и 110 не о ень хо poteo 3,5 Очень чистый и прозрачньч 620 3 Прозрачный, истый П р и и е ч а н и е. Характеристика порсине пс"..лв сумки, выраяаацаяся сгсзами б з комков, означает, что а продукте отсутствует адсорбироааниая вода, слегка слипается - на присутствие пс педн. и плавлении этих материалов в результате пирогидролиэа адсорбированной воды появляются кислородсодержащие и римеси. Наличие кислородсодержащих примесей не позволяет полу.ить оптическую кера- 5 мику достаточной прозрачности, Изобретение позволяет снизить содержание пуимесе10: Fe с 1 10 до 5 10; AI с1 ° 10 до5 lo-мас.ж; Я! -1102до 1 10 мас. О> з. - 10 1. Способ получения фторида кальция, включающий взаимодействие фтористово- 15 дородной KMclloTbl c кальцийсодержащим соединением, отделение продукционного осадка от рас3вора, сушку и прокалку прод, к:а, отличающийся тем, чтс, с целью ct-:ижения содержания примесей в продукте, фт:,>ристоводородную кислоту с концентр=оис. ".e:7, 45 МаС. j ПОдВЕрГаЮт взаиОгодействию с суспензией карбоната кальция при массовом соотношении (0,9— ltÃ27 . соответственно в пересчете на карбона:" кальц:".:- в присутствии насыщенного раствора фторида аммония в количестве 10— ьО -.ас.Я от массы продукта, ". Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я ,т:;;м. " =.óøêó ведут при 100 — 130 С, а прокал"..:,: — пр 600 — 650 С. 3. Способ по и, 1, отличающийся -.Ебз, Что ПОСЛЕ ПРОКаЛКИ ПРОДУКТ РаСПЛаВЛЯют ва фгорирующей атмосфере.
