Способ получения вольфрамата свинца pbwo4

 

Изобретение относится к области синтеза высокочистых веществ, в частности вольфраматов свинца, используемых в качестве сцинтиляторов для высокоточной электромагнитной калориметрии частиц высоких энергий. Растворы вольфрамата натрия и азотно-кислого или уксусно-кислого свинца подают одновременно и с равной объемной скоростью в виде струй, свободно вытекающих из расположенных диаметрально противоположно делительных воронок. Растворы содержат эквивалентные количества исходных веществ. Их подают в дополнительную жидкую фазу с нейтральным рН. В качестве дополнительной жидкой фазы используют дистиллированную воду или маточный раствор, полученный после отделения и промывки осадка вольфрамата свинца. Промывку осадка ведут дистиллированной водой до полного отсутствия ионов NO3 - или С2Н3О2 - в промывной воде. Результат способа: получение однофазного вольфрамата свинца в кристаллической форме, обладающего хорошей фильтруемостью. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области гидрометаллургического синтеза высокочистых веществ, в частности вольфрамата свинца PbWO4, и может быть использовано при получении монокристаллов вольфрамата свинца, используемых в качестве сцинтилляторов для высокоточной электромагнитной калориметрии частиц высоких энергий.

Известен способ получения вольфрамата свинца PbWО4 (см. Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie, Wolfram: - Berlin, 54, 1933, s.317) путем взаимодействия растворов вольфрамата натрия и хорошо растворимой соли свинца с образованием вольфрамата свинца в виде мелкодисперсного аморфного осадка.

Недостатком этого способа является получение плохо фильтруемого осадка нормального вольфрамата свинца с содержанием оксида вольфрама WО3 51-58 мол. %.

Известен также способ получения вольфрамата свинца PbWО4 (см. Mehra M.C. , Kant К. Precipitation of tungstate of silver and lead. - Journal of Inorganic & Nuclear Chemistry, vol. 25, 7, 1963, pp. 896-99) путем обработки раствора вольфрамата натрия равнообъемным раствором азотно-кислого свинца при перемешивании, осаждения вольфрамата свинца из реакционного раствора при рН 9,94, отделения осадка от реакционного раствора и его промывки.

Недостатком этого способа является получение плохо фильтруемого аморфного осадка нормального вольфрамата свинца с содержанием оксида вольфрама WО3 47-50 мол.%.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи получения высокочистого однофазного вольфрамата свинца PbWО4 в кристаллической форме, обладающего хорошей фильтруемостью.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения вольфрамата свинца PbWО4, включающем взаимодействие равнообъемных исходных растворов вольфрамата натрия и соли свинца при заданном рН реакционной среды и перемешивании с образованием осадка вольфрамата свинца, отделение осадка и его промывку, согласно изобретению в качестве реакционной среды используют дополнительную жидкую фазу с нейтральным рН, а исходные растворы берут с эквивалентными количествами вольфрамата натрия и соли свинца и подают в дополнительную жидкую фазу одновременно и с равной объемной скоростью.

Поставленная задача решается также тем, что в качестве соли свинца используют азотно-кислый или уксусно-кислый свинец.

На решение поставленной задачи направлено также то, что в качестве дополнительной жидкой фазы используют дистиллированную воду или маточный раствор, полученный после отделения и промывки осадка вольфрамата свинца.

Поставленная задача решается также тем, что исходные растворы подают в дополнительную жидкую фазу в виде струй, свободно вытекающих из расположенных диаметрально противоположно делительных воронок.

На решение поставленной задачи направлено также то, что промывку осадка вольфрамата свинца ведут дистиллированной водой до полного отсутствия ионов NO3 - или С2Н3O2 - в промывной воде.

Сущность заявленного способа заключается в следующем. При получении вольфрамата свинца PbWO4 исходные вещества в зависимости от рН гидролизуются в водном растворе, что является основным фактором образования примесей. При этом рН раствора вольфрамата натрия равен 9,4, а рН раствора азотно-кислого свинца 4,2. Растворимости же вольфрамата свинца PbWО4, поливольфрамата свинца Pb5W12О41 и основного вольфрамата свинца Pb2(OH)24 практически одинаковы и составляют 10-2-10-3 мас.%. Поэтому при приливании раствора азотно-кислого свинца к раствору вольфрамата натрия образующийся осадок вольфрамата свинца PbWО4 содержит примесь основного вольфрамата свинца Рb2(ОН)2WO4, образующегося вследствие частичного гидролиза Рb(NO3)2 при рН 9,4: Pb(NO3)22О=Pb(OH)NО3+HNO3; (1) 2Pb(OH)NО3+Na24=Pb2(OH)24+2NaNО3. (2) При приливании же раствора вольфрамата натрия к раствору азотно-кислого свинца образующийся осадок вольфрамата свинца содержит примесь поливольфрамата свинца Pb5W12О41, образующегося вследствие частичного гидролиза вольфрамата натрия при рН 4,2: Na24+2Н2О=H24+2NaOH, (3) 5Na24+7H24=Na10W12О41+7H2О, (4) Na10W12О41+5Pb(NО3)2=Pb5W12О41+10NaNО3. (5) При слиянии концентрированных растворов вольфрамата натрия и азотно-кислого свинца в отсутствии дополнительной жидкой фазы в образующемся осадке вольфрамата свинца могут содержаться примеси и основной соли вольфрамата свинца, и поливольфрамата свинца.

Во всех трех случаях при использовании концентрированных растворов вольфрамата натрия и азотно-кислого свинца образуется плохо фильтруемый аморфный осадок вольфрамата свинца.

Введение в процесс получения вольфрамата свинца PbW04 дополнительной жидкой фазы с нейтральным рН и одновременная дозированная подача в нее исходных растворов с эквивалентными количествами вольфрамата натрия и соли свинца позволяют многократно разбавить исходные растворы и исключить гидролиз исходных компонентов, в результате чего получается однофазный порошкообразный кристаллический вольфрамат свинца тетрагональной модификации.

Использование дополнительной жидкой фазы в виде дистиллированной воды обеспечивает поддержание рН реакционного раствора в интервале 5,9-6,1, в котором не протекает гидролиз ни вольфрамата натрия, ни соли свинца, что способствует получению однофазного вольфрамата свинца PbWО4 с содержанием оксида вольфрама WO3 строго 50 мол.%, который свободен от примесей поливольфрамата свинца Pb5W12О41 и основного вольфрамата свинца Pb2(OH)24. В качестве дополнительной жидкой фазы может быть использован раствор, полученный после отделения и промывки осадка вольфрамата свинца, который является маточным раствором и имеет рН в интервале 5,8-6,2.

Присутствие в исходных растворах эквивалентных количеств вольфрамата натрия и соли свинца способствует получению строго стехиометрического однофазного вольфрамата свинца PbWO4 (содержание оксида вольфрама WO3 равно 50 мол. %).

Подача исходных растворов в дополнительную жидкую фазу одновременно и с равной объемной скоростью при интенсивном перемешивании обеспечивает образование разбавленных растворов со стехиометрическими количествами соли свинца и вольфрамата натрия.

Использование в качестве соли свинца азотно-кислого или уксусно-кислого свинца обусловлено их высокой растворимостью и повышенной чистотой.

Подача исходных растворов в дополнительную жидкую фазу в виде струй, свободно вытекающих из расположенных диаметрально противоположно делительных воронок, позволяет осуществить образование сильно разбавленных растворов азотно-кислого свинца и вольфрамата натрия, что обеспечивает при взаимодействии этих растворов получение кристаллического вольфрамата свинца, обладающего хорошей фильтруемостью.

Осуществление промывки осадка вольфрамата свинца дистиллированной водой до полного отсутствия ионов NO3 - или С2Н3О2 - в промывной воде позволяет очистить вольфрамат свинца от примеси азотно-кислого или уксусно-кислого натрия.

На чертеже приведена принципиальная схема установки для получения вольфрамата свинца.

Установка включает реактор 1 в виде цилиндрической полиэтиленовой емкости, в которую заливают дополнительную жидкую фазу 2, механическую мешалку 3, установленную по оси реактора 1, и две идентичные делительные воронки 4 и 5 с запорными кранами соответственно 6 и 7. Делительная воронка 4 заполнена исходным раствором вольфрамата натрия 8, а воронка 5 - исходным раствором соли свинца 9. Делительные воронки 4 и 5 закреплены над реактором 1 в диаметрально противоположных точках. Осадок 10 вольфрамата свинца концентрируется в нижней части реактора 1.

Указанные выше особенности и преимущества заявляемого изобретения могут быть более наглядно пояснены нижеследующими Примерами.

Пример 1 Осуществляют получение вольфрамата свинца PbWO4. Вначале приготовляют исходные растворы с учетом взаимодействия эквивалентных количеств азотно-кислого свинца марки ОСЧ 13-2 и вольфрамата натрия марки ОСЧ 6-3. Для этого в двух объемах дистиллированной воды по 600 мл растворяют соответственно 150 г Pb(NО3)2 и 150,15 г Na2WO42О и заливают полученные растворы в делительные воронки емкостью по 700 мл. В реактор диаметром 18 см и высотой 20 см заливают 1 л дополнительной жидкой фазы в виде дистиллированной воды с рН 5,9. Включают мешалку и доводят ее скорость до 3000 об/мин. Одновременно поворачивают запорные краны на делительных воронках, и исходные растворы в виде тонких струй начинают поступать в реактор с объемной скоростью 15 мл/мин. В нижней части реактора образуется мелкодисперсный осадок PbWO4. После одновременного завершения истечения исходных растворов мешалку выключают. Поскольку осадок вольфрамата свинца осаждается достаточно быстро, основную часть реакционной среды отделяют декантацией. Остаточную часть реакционной среды легко отделяют фильтрацией на воронке Бюхнера с использованием бумажного фильтра "синяя лента". Полученный осадок промывают дистиллированной водой до отсутствия в промывной воде ионов NO3 - (качественная реакция с дифениламином). В результате декантации, фильтрации и промывки получают 5 л маточного раствора с рН 6,1. Промытый осадок сушат при 150oС. Полученный вольфрамат свинца в количестве 205 г представлял порошок белого цвета. Выход целевого продукта составил 99,5%. Анализ с помощью РФА, спектральный и химический анализ показали, что полученный вольфрамат свинца является кристаллическим (аморфная фаза полностью отсутствует), монофазным PbWO4 тетрагональной модификации и не имеет примесей поливольфрамата или основной соли вольфрамата свинца. Содержание оксида вольфрама WO3 составляет 50 мол.%. Чистота вольфрамата свинца составила 99,9 мас.% при содержании примесей, мас.%: Si 110-3, Мо 510-4, Fe 110-4, Al 510-4.

Пример 2 Осуществляют получение вольфрамата свинца PbWО4. Процесс ведут аналогично Примеру 1. Отличие заключается в том, что исходные растворы приготовляют в двух объемах дистиллированной воды по 900 мл, в которых растворяют соответственно 225 г азотно-кислого свинца Рb(NО3)2 марки ОСЧ 13-2 и 225,2 г вольфрамата натрия Na242О марки ОСЧ 6-3, заливают в делительные воронки емкостью по 1000 мл и подают в реактор с объемной скоростью 17 мл/мин. В качестве дополнительной жидкой фазы в реактор заливают 1 л маточного раствора с рН 6,1, образовавшегося в результате отделения и промывки осадка вольфрамата свинца по Примеру 1.

Полученный вольфрамат свинца в количестве 308 г представлял порошок белого цвета. Выход целевого продукта составил 99,7%. Анализ с помощью РФА и спектральный анализ показали, что полученный вольфрамат свинца является кристаллическим (аморфная фаза полностью отсутствует), монофазным PbWО4 тетрагональной модификации и не имеет примесей поливольфрамата или основной соли вольфрамата свинца. Содержание оксида вольфрама WO3 составляет 50 мол. %. Чистота вольфрамата свинца составила 99,9 мас.% при содержании примесей, мас.%: Si 110-3, Мо 510-4, Fe 110-4, Са 110-4, А1 510-4.

Пример 3
Осуществляют получение вольфрамата свинца PbWO4. Процесс ведут аналогично Примеру 1. Отличие заключается в том, что исходные растворы приготовляют путем растворения в дистиллированной воде соответственно 150 г уксусно-кислого свинца Рb(С2Н3О2)22О марки ОСЧ 14-2 и 131,1 г вольфрамата натрия Na242О марки ОСЧ 6-3.

Образовавшийся осадок промывают дистиллированной водой до отсутствия в промывной воде ионов С2Н3О2 - (качественная реакция с хлоридом трехвалентного железа). Полученный вольфрамат свинца в количестве 178,5 г представлял порошок белого цвета. Выход целевого продукта составил 99,6%. Анализ с помощью РФА и спектральный анализ показали, что вольфрамат свинца является кристаллическим (аморфная фаза полностью отсутствует), монофазным PbWО4 тетрагональной модификации и не имеет примесей поливольфрамата или основной соли вольфрамата свинца. Содержание оксида вольфрама WO3 составляет 50 мол.%. Чистота вольфрамата свинца составила 99,9 мас.% при содержании примесей, мас.%: Si 110-3, Мо 510-4, Fe 110-4, Са 110-4, Аl 510-4.

Из вышеприведенных Примеров видно, что заявляемый способ позволяет получить однофазный вольфрамат свинца PbWО4 в кристаллической форме, обладающий хорошей фильтруемостью. Вольфрамат свинца содержит 50 мол.% оксида вольфрама WO3 при отсутствии примесей поливольфрамата или основной соли вольфрамата свинца и имеет чистоту 99,9 мас.%. Выход целевого продукта составляет 99,5-99,7%.


Формула изобретения

1. Способ получения вольфрамата свинца PbWO4, включающий взаимодействие равнообъемных исходных растворов вольфрамата натрия и соли свинца при заданном рН реакционной среды и перемешивании с образованием осадка вольфрамата свинца, отделение осадка и его промывку, отличающийся тем, что в качестве реакционной среды используют дополнительную жидкую фазу с нейтральным рН, а исходные растворы берут с эквивалентными количествами вольфрамата натрия и соли свинца и подают в дополнительную жидкую фазу одновременно и с равной объемной скоростью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли свинца используют азотнокислый или уксуснокислый свинец.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве дополнительной жидкой фазы используют дистиллированную воду или маточный раствор, полученный после отделения и промывки осадка вольфрамата свинца.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что исходные растворы подают в дополнительную жидкую фазу в виде струй, свободно вытекающих из расположенных диаметрально противоположно делительных воронок.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что промывку осадка вольфрамата свинца ведут дистиллированной водой до полного отсутствия ионов NO3 - или С2Н3О2 - в промывной воде.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу извлечения молибдена из водных растворов вольфрамата, может быть использован в цветной и черной металлургии, а также при очистке промышленных и бытовых стоков

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано в технологии получения твердых смазок, катализаторов в органическом синтезе, преобразователей тепловой энергии

Изобретение относится к гидрометаллургическому получению редких металлов, в частности к процессам производства вольфрамовых и молибденовых ангидридов, включающим термическое разложение и спекание с содой с использованием отходов, содержащих неразложившиеся минералы вольфрама и молибдена с выделением двуокиси углерода
Изобретение относится к способу получения вольфрам- и/или молибденсодержащего раствора из раствора щелочного вскрытия соответствующего сырья
Изобретение относится к получению порошков оксидных вольфрамовых бронз

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов, преимущественно к способам получения паравольфрамата аммония (ПВА) или вольфрамового ангидрида из вольфрамсодержащего сырья
Изобретение относится к области промышленных люминофоров, содержащих вольфраматы щелочноземельных металлов и которые применяются в рентгенодиагностике, оптических квантовых генераторах

Изобретение относится к неорганической химии, в частности, к синтезу изоморфных смесей на основе щелочноземельных молибдатов и вольфраматов, которые могут быть использованы в качестве основы лазерных кристаллов

Изобретение относится к области гидрометаллургии вольфрама и может быть использовано для извлечения вольфрама из растворов вскрытия вольфрамовых руд

Изобретение относится к технологии получения гексафторида вольфрама из металлического вольфрама и может быть использовано, например, при регенерации вольфрама из вольфрамового скрапа
Изобретение относится к способам получения химических соединений, в частности к способам получения вольфрамата натрия при обычных температурах 15-25oС

Изобретение относится к области твердофазного синтеза высокочистого поликристаллического вольфрамата свинца PbWO4 и может найти применение при выращивании монокристаллов вольфрамата свинца

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов и может быть использовано при переработке вольфрамитовых концентратов
Изобретение относится к способам очистки гексафторида вольфрама с целью получения гексафторида вольфрама, пригодного по чистоте для применения его в микроэлектронике и материаловедении, когда предельно допустимое содержание примесей регламентируется величинами менее 10-2%

Изобретение относится к способам получения гексафторида вольфрама из металлического вольфрама и может быть использовано во фторидной металлургии вольфрама

Изобретение относится к способам получения гексафторида вольфрама из металлического вольфрама и может быть использовано во фторидной металлургии вольфрама

Изобретение относится к получению оксидных натрий-вольфрамовых бронз химическим способом
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при переработке отходов производства монокристаллов соединений тугоплавких металлов, в частности вольфрамата свинца PbW04, с получением высокочистых соединений вольфрама и свинца, пригодных для повторного выращивания монокристаллов
Изобретение относится к технологии получения легколетучих высших фторидов тугоплавких металлов VI группы Периодической таблицы Д.И.Менделеева, используемых для получения металла в виде покрытий, порошков и компактных изделий методом газофторидной металлургии при восстановлении соответствующих гексафторидов водородом в газовой фазе или на металлических подложках

Изобретение относится к области синтеза высокочистых веществ, в частности вольфраматов свинца, используемых в качестве сцинтиляторов для высокоточной электромагнитной калориметрии частиц высоких энергий

Наверх