Способ получения гексафторида вольфрама
Авторы патента:
Изобретение относится к технологии получения гексафторида вольфрама из металлического вольфрама и может быть использовано, например, при регенерации вольфрама из вольфрамового скрапа. Металлический вольфрам фторируют элементным фтором при повышенной температуре. Процесс ведут при линейной скорости фтора в зоне реакции 0,1-0,5 см/с до остаточного содержания вольфрама в %, которое не меньше 50-кратной величины линейной скорости фтора, измеренной в см/с. Способ обеспечивает 99,9%-ное использование фтора. 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения гексафторида вольфрама из металлического вольфрама и может быть использовано, например, для регенерации вольфрама из вольфрамового скрапа.
Известен способ получения гексафторида вольфрама фторированием вольфрам-ториевого скрапа элементным фтором при температуре 250-550oС, 100%-ном избытке фтора и линейной скорости фтора в реакторе 0,6-0,8 см/с. Получаемый гексафторид вольфрама конденсируют при температуре -20oС [Красильников В.А., Карелин А. И., Андреев Г.Г. и др. Фторидная технология редких и тугоплавких металлов. В сб. "X Симпозиум по химии неорганических фторидов" Тезисы докладов, М. 9-11 июня 1998, с.7]. Процесс ведут до полного превращения всего вольфрама в его гексафторид. Недостатками способа являются невысокая степень использования фтора (не более 80%) и низкое извлечение гексафторида вольфрама в продукт (45-80%). Известен способ получения гексафторида вольфрама путем фторирования металлического вольфрама элементным фтором при температуре 200-500oС [Агноков Т.Ш., Королев Ю.М. и др. Химия и технология молибдена и вольфрама. Вып.4 - Нальчик. 1978, с.22-31] (прототип). Процесс ведут в аппарате, представляющем собой никелевый цилиндр диаметром 56 мм и длиной 670 мм, который на 2/3 объема равномерно заполнялся фторируемым материалом. При рекомендуемом расходе фтора от 40 до 120 г/ч выход по фтору также невысок и составляет 905%. В расчете на свободное сечение реактора процесс ведут при линейной скорости фтора в реакционной зоне 0,8-2,4 см/с. Образовавшийся в процессе фторирования гексафторид вольфрама выделяют конденсацией в конденсаторе, охлаждаемом сухим льдом. Присутствие непрореагировавшего фтора в газовой смеси, направляемой из реактора фторирования в конденсатор, уменьшает степень конденсации гексафторида вольфрама. Эффективность конденсации можно повысить, увеличив степень использования фтора на операции фторирования [Королев Ю.М., Агноков Т.Ш. и др. Химия и технология молибдена и вольфрама. // Межвузовский сборник: Нальчик, 1983, с. 26-34]. В упомянутом источнике информации говорится о 98%-ной полноте использования фтора на операции фторирования. Задачей изобретения является повышение степени использования фтора при фторировании металлического вольфрама до 99,9%. Поставленную задачу решают тем, что в способе получения гексафторида вольфрама фторированием металлического вольфрама элементным фтором при повышенной температуре процесс ведут при линейной скорости фтора в зоне реакции 0,1-0,5 см/с до остаточного содержания вольфрама в %, которое не меньше 50-кратной величины линейной скорости фтора, измеренной в см/с. Как показали наши экспериментальные исследования, при скорости фтора в зоне реакции менее 0,1 см/с степень использования фтора падает до 90-80%. Тепла, выделяющегося при экзотермической реакции фтора с вольфрамом, по-видимому, не хватает для самопроизвольного поддержания температуры, необходимой для реагирования исходных веществ, образуется застойный слой продуктов реакции, препятствующий диффузии фтора к вольфраму. Превышение скорости сверх 0,5 см/с ухудшает условия теплового режима фторирования, резко повышается температура в зоне реакции, процесс приобретает тенденцию к неуправляемости - степень использования фтора снижается. В заявляемом интервале скорости фтора в зоне реакции (0,1-0,5 см/с) в реакторе обеспечивается режим, позволяющий переносить тепло, выделяющееся при реакции, к непрореагировавшей части вольфрама и, благодаря хорошей теплопроводности металла, распределять его по длине реактора и рассеивать через стенку реактора. В этих условиях степень использования фтора максимальная. Как показали наши исследования, непрореагировавшая часть вольфрама сохраняет роль теплопроводника и обеспечивает максимальную степень (до 99,9%) использования фтора до тех пор, пока ее количество превышает или равно 50-кратной величине линейной скорости (в см/с) фтора в зоне реакции. Исходя из этого условия выбирают минимальную величину остаточного содержания вольфрама в каждом цикле фторирования, равную 50-кратной величине линейной скорости фтора. С точки зрения производительности эта величина является и оптимальной - при повышении остаточного содержания вольфрама сверх 50-кратной величины скорости фтора уменьшается выход гексафторида вольфрама в цикле, для переработки заданной партии вольфрама требуется больше циклов. Способ осуществляют следующим образом. В реактор фторирования, соединенный с конденсатором, охлаждаемым до температуры -20-70oС, загружают заданное количество металлического вольфрама. Реактор нагревают до температуры 200-250oС и осуществляют подачу фтора в реактор с линейной скоростью в зоне реакциии 0,1-0,5 см/с. В результате выделения тепла в процессе реакции температура в реакторе повышается до 360oС. Образующийся в результате реакции гексафторид вольфрама конденсируют в конденсаторе при температуре -20-70oС. Процесс ведут циклически до остаточного содержания вольфрама в реакторе в каждом цикле 5-25% от первоначально загруженного, причем конкретную величину остаточного содержания задают из условия, полученного экспериментальным путем, g 50 V, где g - остаточное содержание вольфрама в реакторе фторирования в каждом цикле в % от загруженного в начале цикла, а V - величина линейной скорости фтора в зоне реакции, см/с, задаваемая в пределах от 0,1 до 0,5 см/с. По окончании каждого цикла в реактор фторирования дозагружают металлический вольфрам до заданного количества. Результаты опытов представлены в таблице. Как видно из таблицы, заявляемый способ позволяет повысить степень использования фтора в способе получения гексафторида вольфрама до 99,9%.Формула изобретения
Способ получения гексафторида вольфрама путем фторирования металлического вольфрама элементным фтором при повышенной температуре, отличающийся тем, что процесс ведут при линейной скорости фтора в зоне реакции 0,1-0,5 см/с до остаточного содержания вольфрама в %, которое не меньше 50 кратной величины линейной скорости фтора, измеренной в см/с.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Способ выделения оксотетрахлорида вольфрама // 1175872
Патент 416317 // 416317
Патент 346854 // 346854
Способ очистки гексафторида вольфрама // 2303570
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%
Способ получения гексафторида вольфрама // 2310608
Изобретение относится к способам получения гексафторида вольфрама из металлического вольфрама и может быть использовано во фторидной металлургии вольфрама
Способ получения гексафторида вольфрама // 2315000
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
Способ очистки гексафторида вольфрама // 2342323
Изобретение относится к синтезу летучих фторидов элементов IV-VIII групп Периодической системы, являющихся сырьем для получения нанодисперсных материалов
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ основан на экстракционном извлечении WF6 из смеси (WF6:HF) бензолом (С6Н6). Процесс экстракции ведут при соотношении бензола к смеси гексафторида вольфрама и фтористого водорода от 7:1 до 2:1 при температуре от 300 до 303 К в течение 15 минут при механическом перемешивании. Далее смесь охлаждают до 278÷283 К и перемещают полученный раствор на делительное устройство. Процесс очистки ведется в жидкой фазе без использования твердых сорбентов. Изобретение позволяет разделить азеотропную смесь гексафторида вольфрама и фтористого водорода. 2 з.п. ф-лы.