Способ получения высокочистого фторида стронция


 


Владельцы патента RU 2424189:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ" (RU)

Изобретение относится к получению фторида стронция, применяемого при получении керамики, фторидных стекол, в производстве волоконно-оптических материалов. Водный раствор нитрата стронция до стадии фторирования очищают от примесей металлов путем перемешивания со скоростью 50-80 оборотов в минуту с наногидратом нитрата алюминия, взятым в количестве 2% от массы безводного нитрата стронция. Образовавшийся раствор подщелачивают до рН 8,0-8,2, нагревают при 60-70°С и отделяют водный раствор от отстоявшегося осадка на вакуум-фильтре. Очищенный водный раствор нитрата стронция подают в реактор на стадию фторирования одновременно с 5-25% фтористоводородной кислотой, с 10% избытком от стехиометрии. Процесс проводят при температуре 50-60°С и скорости перемешивания 700-900 оборотов в минуту. Отфильтрованный продукт промывают водой и сушат при температуре 120-150°С. Изобретение позволяет получить высокочистый фторид стронция, содержащий более 99,9 мас.% основного вещества, соответствующий требованиям к продуктам для волоконной оптики. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии получения фторидов щелочноземельных металлов, в частности фторида стронция высокой чистоты, который применяется в качестве исходного сырья для оптической керамики, оптического стекловарения, производства лазерных материалов.

Известно три основных метода синтеза фторидов щелочноземельных металлов, в том числе и фторида стронция. Это так называемые жидкофазный, газофазный и твердофазный методы. Жидкофазный метод осуществляют с применением жидкофазных фторирующих агентов, например фтористоводородной, фторсульфоновой, кремнефтористоводородной кислот, водных растворов фторида аммония, фторидов щелочных металлов. Газофазный метод осуществляют с использованием газофазных фторирующих агентов, например газообразного фтора, фтористого водорода. Твердофазный метод, протекающий на основе реакции твердофазного синтеза из твердых фторсодержащих соединений, осуществляют, например, из фторидов щелочных металлов и твердых металлсодержащих соединений, например хлоридов щелочноземельных металлов. Общий недостаток газофазного и твердофазного методов - высокая энергоемкость процессов, объясняемая высокими температурами синтеза (порядка 600-1000°С и выше). Например, известно получение фторида стронция нагреванием смеси хлорида стронция и фторида калия до температуры порядка 600-750°С в присутствии 5-10 вес.% фтористоводородной кислоты, с последующим охлаждением расплава с определенной скоростью (300-500°С в час) до получения однородного порошка с размером зерен порядка 20 мкм [SU 632653, C01F 11/22, 1978). В качестве способа-прототипа выбран другой известный способ получения фторида стронция, который по технологии значительно отличается от нового способа, но касается получения продукта высокой чистоты. Фторид стронция по известному способу получают из фторида щелочного металла, например дигидрата фторида натрия, и хлорида стронция. Данный процесс проводят в пирографитовом реакторе, который до начала синтеза прокаливают в вакууме при температуре порядка 1300°С, а затем остывший реактор промывают фтористоводородной кислотой, тонкий слой которой наносят на поверхность реактора. Основная стадия фторирования проводится при температуре 750°C в течение 3-х часов (SU 802178, С01В 9/08, 1981). Получаемый данным способом фторид стронция содержит основного вещества более 99,5 мас.% и лимитированных примесей (Si, Pb, Mn, Cu, Fe, Cr, Ni, Na, К) на уровне 0,05-0,001 мас.% (каждого элемента).

Основные недостатки способа-прототипа - высокая температура синтеза, приводящая к загрязнению получаемого продукта конструкционными материалами, и недостаточно высокая чистота конечного продукта, не удовлетворяющая современным требованиям, предъявляемым к продуктам высокой чистоты.

Целью создания нового способа явилась разработка малоэнергоемкого, эффективного процесса получения высокочистого фторида стронция, по своей чистоте удовлетворяющего требованиям современных отраслей техники.

Новый способ получения высокочистого фторида стронция осуществляют взаимодействием 5-25%-ной фтористоводородной кислоты с предварительно очищенным водным раствором нитрата стронция, который очищают контактированием с наногидратом нитрата алюминия, взятым в количестве, составляющем 2 мас.% в расчете на сухой нитрат стронция, и при перемешивании со скоростью 50-80 оборотов в минуту, с последующим подщелачиванием до pH 8,0-8,2 и фильтрацией на вакуум-фильтре, причем очищенный раствор нитрата стронция и фтористоводородную кислоту, взятую с 10%-ным избытком от стехиометрии, подают одновременно параллельными потоками в реактор и перемешивают при температуре 50-60°С со скоростью 700-900 оборотов в минуту, после чего выпавший осадок фторида стронция отделяют, промывают высокочистой водой, сушат при температуре 120-150°С.

На стадии очистки нитрата стронция фильтрацию осуществляют на вакуум-фильтре с фильтрующей тканью и мембраной марки ПВХ-0,25 или СПА-0,25.

Сушку синтезированного фторида стронция проводят при 120-150°С, предпочтительно, в течение 5-6 часов.

Все стадии получения высокочистого фторида стронция проводят в многосекционном устройстве, снабженном фильтром для очистки воздуха.

Существенным признаком нового способа является применение в качестве исходного стронцийсодержащего соединения хорошо растворимого нитрата стронция, предварительно очищенного в реакторе, расположенном в едином многосекционном устройстве, помещенном в бокс, снабженный фильтром для очистки воздуха.

Режимы стадии очистки нитрата стронция, а именно количество используемого наногидрата нитрата алюминия (2 мас.% от массы безводного нитрата стронция), скорость перемешивания (50-80 оборотов в минуту), pH стадии соосаждения примесей (pH 8,0-8,2), температура на конечной стадии обработки (60-70°С), а также тип вакуум-фильтра (с фильтрующей тканью и мембраной марки ПВХ-0,25 или СПА-0,25), все в комплексе обеспечивают оптимальную очистку исходного нитрата стронция от примесей металлов.

В качестве очищающего продукта используют чистый кристаллический наногидрат нитрата алюминия, например, квалификации х.ч. или чда, который перемешивают с раствором исходного нитрата стронция реактивной чистоты, оптимально 20%-ным раствором. После подщелачивания этой смеси, например, 10%-ным гидроксидом натрия высокой чистоты образуется осадок гидратированного оксида алюминия, выполняющий функцию коллектора, на котором соосаждаются примеси металлов, присутствующие в исходном нитрате стронция. После последней стадии фильтрации выделяется высокочистый нитрат стронция, который по результатам химико-спектрального анализа содержит следующие примеси (мас.%): Fe 0,00001-0,000005, Mn, Cr, Ni, Cu<0,000001 (каждой), Со 0,0000005.

Основная стадия фторирования проводится в реакторе, выполненном из фторопласта, при оптимально выбранных режимах: при температуре 50-60°С, скорости перемешивания 700-900 оборотов в минуту и при использовании 10%-ного от стехиометрии количества фтористоводородной кислоты высокой чистоты, а также температуре сушки, промытого предварительно высокочистой водой, полученного фторида стронция. Проведение процесса фторирования в этих условиях обеспечивает высокую эффективность самого процесса фторирования, а также обеспечивает получение тонкодисперсного высокочистого фторида стронция, содержащего 99,9 мас.% основного вещества и лимитированных примесей (мас.%): Fe 0,00005, Mn, Cu, Cr, Ni<0,000005 (каждой), Со 0,000001 с гранулометрическим составом 3-30 мкм.

Ниже изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Исходный 20%-ный водный раствор нитрата стронция, в количестве 500 мл, приготовленный растворением в дистиллированной воде нитрата стронция реактивной чистоты, заливают в реактор, выполненный из оргстекла и снабженный мешалкой. Затем в реактор вносят 2 г кристаллического нитрата алюминия наногидрата квалификации х.ч., перемешивают со скоростью 50 оборотов в минуту до полного растворения кристаллов и вводят 10%-ный раствор гидроксида натрия ос.ч. 18-3 до pH 8,0, перемешивают содержимое до образования осадка гидратированного оксида алюминия, после чего реакционную смесь нагревают до 60°С, выдерживают при этой температуре и охлаждают до комнатной температуры. Образовавшуюся суспензию разделяют на вакуум-фильтре с фильтрующей тканью и мембраной марки ПВХ-0,25. Получают очищенный раствор нитрата стронция, который по результатам химико-спектрального анализа содержит примеси (мас.%): Fe 0,00001, Mn, Cu, Cr, Ni<0,000001 (каждой), Со 0,0000005.

Далее процесс фторирования проводят в реакторе из фторопласта, снабженном мешалкой, в который одновременно параллельными потоками подают 20%-ный раствор очищенного нитрата стронция (500 мл) и раствор 5%-ной фтористоводородной кислоты ос.ч. 27-5 (570 г). Фторирование проводят при 50°С и скорости перемешивания 700 оборотов в минуту. После отключения мешалки и охлаждения реакционной массы до комнатной температуры отделяют кристаллы образовавшегося фторида стронция на фильтре из пористого фторопласта, промывают их высокочистой водой до полного удаления нитрат-ионов (по реакции с дифениламином) и сушат в платиновой чашке при 120°С в течение 5 часов. Получают фторид стронция (58 г), содержащий 99,9 мас.% основного вещества и примесей (мас.%): Fe 0,00005, Mn, Cu, Cr, Ni<0,000005 (каждой) и Со 0,000001. Грансостав 3-30 мкм.

Пример 2.

Процесс осуществляют аналогично примеру 1, изменяя только некоторые параметры, указанные ниже.

Процесс очистки раствора нитрата стронция проводят при его перемешивании с наногидратом нитрата алюминия со скоростью 80 оборотов в минуту, а стадию подщелачивания гидроксидом натрия проводят до pH 8,0. После образования осадка гидратированного оксида алюминия реакционную массу нагревают до 70°С, выдерживают и охлаждают, после чего суспензию разделяют на вакуум-фильтре с фильтрующей тканью и мембраной марки СПА-0,25.

Процесс фторирования очищенного нитрата стронция 25%-ной фтористоводородной кислотой (115 г) проводят при температуре 60°С и при скорости перемешивания 900 оборотов в минуту. Процесс сушки конечного фторида стронция проводят в платиновой чашке при температуре 150°С в течение 6 часов.

Получают фторид стронция (58 г) с содержанием основного вещества 99,9 и лимитированных примесей (мас.%): Fe 0,00005, Mn, Cu, Cr, Ni<0,000005 (каждой), Со<0,000001. Грансостав 3-30 мкм.

1. Способ получения высокочистого фторида стронция, включающий фторирование неорганической соли стронция фторирующим агентом, промывку образовавшегося целевого продукта чистой водой и сушку, отличающийся тем, что в качестве фторирующего агента используют высокочистую 5-25% фтористоводородную кислоту, используемую с 10% избытком от стехиометрии, а в качестве стронцийсодержащей соли используют водный раствор нитрата стронция, который предварительно очищают путем контактирования при перемешивании со скоростью 50-80 оборотов в минуту с чистым наногидратом нитрата алюминия, взятым в количестве, составляющем 2 мас.% от веса сухого нитрата стронция, последующего подщелачивания до рН 8,0-8,2, нагревания образовавшейся реакционной массы при 60-70°С и фильтрации отстоявшегося осадка на вакуум-фильтре, причем при проведении процесса фторирования оба реактанта подают в реактор одновременно параллельными потоками и перемешивают при температуре 50-60°С со скоростью 700-900 оборотов в минуту, после чего полученный фторид стронция промывают высокочистой водой и сушат при температуре 120-150°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию на стадии очистки нитрата стронция проводят на вакуум-фильтре с фильтрующей тканью и мембраной марки ПВХ-0,25 или СПА-0,25.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс сушки фторида стронция проводят при температуре 120-150°С в течение 5-6 ч.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят в многосекционном устройстве, помещенном в бокс, снабженный фильтром для очистки воздуха.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению фторида кальция, применяемого при получении керамики, фторидных стекол, в производстве волоконно-оптических материалов. .
Изобретение относится к получению фторида бария, применяемого при получении керамики, фторидных стекол, в производстве волоконно-оптических материалов. .
Изобретение относится к области синтеза неорганических материалов, в частности к получению наночастиц фторидов, преимущественно редкоземельных и щелочноземельных металлов, которые могут быть использованы в качестве материалов для фотоники, как каталитически активные фазы или реагенты для неорганических синтезов.

Изобретение относится к химии и технологии неорганических продуктов, в частности к получению синтетического фторида кальция. .

Изобретение относится к способам переработки бор-, силикатсодержащего сырья, в частности датолитового концентрата, и может быть использовано для получения товарных боропродуктов, таких как борная кислота и другие соединения бора, а также таких товарных продуктов, как аморфный диоксид кремния и фторид кальция.

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к мокрой очистке отходящих газов электролизных корпусов производства алюминия от остатков фтористого водорода и диоксида серы с получением в качестве товарных продуктов сульфата натрия и фтористого кальция.
Изобретение относится к нанотехнологии по разработке оптически прозрачной нанокерамики на основе простых и сложных фторидов. .
Изобретение относится к химической промышленности и может найти применение в производстве синтетического плавикового шпата - сырья для получения фтористого водорода.
Изобретение относится к технологии получения фтористого кальция, используемого в производстве фтороводорода и фтороводородной кислоты. .

Изобретение относится к технологии получения фтористых солей, в частности, фторида кальция и может найти применение при утилизации фтора в процессе получения фосфорсодержащих удобрений.
Изобретение относится к способам утилизации побочных продуктов, а именно кремнефтористоводородной кислоты (КФВК) и фосфогипса, который является отходом производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК)

Изобретение относится к получению синтетического флюорита, обладающего высокими сорбционными свойствами по отношению к тетрафториду кремния
Изобретение относится к технологии получения моносилана, используемого в производстве поли- и монокристаллического кремния градации SG и EG, а также полупроводниковых структур методом газовой эпитаксии
Изобретение относится к технологии получения синтетического флюорита и может быть использовано в производстве безводного фтороводорода и фосфорной кислоты при переработке отходов фтороводородной кислоты, в частности кубовых остатков после ректификации HF

Изобретение относится к технологии получения оптических поликристаллических материалов, а именно керамики на основе фторидов щелочноземельных и редкоземельных элементов, обладающих свойствами широкого спектра действия в виде лазерных и сцинтилляционных материалов. Техническим результатом изобретения является получение оптической керамики на основе фторидов щелочноземельных металлов (Ва или Са) с легирующей добавкой фторидов редкоземельных металлов (Nd, Yb, Er, Се, Sc, Tm), характеризующейся высокой прозрачностью для излучения с длиной волны 0,2-10 мкм и проявляющей, в зависимости от состава, сцинтилляционные или лазерные свойства. Способ получения оптического керамического материала включает в себя синтез исходного сырьевого порошка, термическую обработку в форме с получением пористого брикета, горячее одноосное рекристаллизационное прессование брикета порошка и термообработку полученной керамики в активной фторирующей среде. Синтез исходного сырья осуществляют при взаимодействии смеси углекислых солей щелочноземельного и редкоземельного металлов и раствора фтористоводородной кислоты, в результате чего получают синтезированный порошок фторидов щелочноземельного и редкоземельного элементов, который брикетируют путем обработки в вакууме при температуре 1000-1350°С и давлении 10-4-10-5 мм рт.ст. в течение 1-3 часов. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. 5 пр., 8 ил.

Изобретение может быть использовано в производстве сцинтилляционной керамики с повышенным световыходом. Способ получения порошка фторида бария, активированного фторидом церия, включает взаимодействие раствора фторида аммония с раствором, содержащим нитрат бария и нитрат церия. Для взаимодействия используют раствор, содержащий ионы бария и церия при их мольном соотношении от 99,999:0,001 до 99,990:0,010, соответственно. Затем осадок отделяют, промывают, сушат и подвергают термической обработке при температуре 550-600°С. Отмытый осадок повторно обрабатывают фтористоводородной кислотой высокой чистоты. Изобретение позволяет получить тонкодисперсный безводный порошок фторида бария, активированного фторидом церия, с однородным химическим и фазовым составом и низким содержанием активатора, кислородных и углеродных примесей. 2 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл., 5 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения фторида кальция из фторсодержащих растворов включает обработку указанных растворов гидроокисью кальция с последующим разделением раствора и пульпы и выделением фторида кальция. В качестве фторсодержащего раствора используют раствор, полученный при выщелачивании твердых мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия в виде хвостов флотации угольной пены. Отходы подают на обработку в соотношении 1:(6-10) по отношению к 2-2,5% раствору гидроксида натрия. Обработку ведут при температуре выщелачиваемого раствора 75-80°C. Полученный фторсодержащий раствор направляют на обработку гидроокисью кальция, взятого в соотношении (1,8-2,1):1 по отношению к содержанию фтора в растворе. Температура фторсодержащего раствора 40-55°C. Полученный фторид кальция промывают водой при температуре 80-90°C в течение 20-40 минут. Изобретение позволяет утилизировать фторуглеродсодержащие отходы электролитического производства алюминия с получением фторида кальция и побочных продуктов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения фторида кальция включает взаимодействие соединения кальция и фторсодержащего соединения. Фторсодержащее соединение, а именно KF, получают из углеводородных и водных отходящих потоков после процесса получения бензинов фтористоводородным алкилированием путем их смешивания с гидроокисью калия. При этом раствор гидроокиси калия берут в стехиометрическом избытке и циркулируют через отходящие потоки. Мольное соотношение гидроокись калия:фтористоводородная кислота равно (250-400):1. Затем циркулируют полученный раствор через слой твердой гидроокиси кальция, взятой в стехиометрическом избытке. Мольное соотношение гидроокись кальция:фтористый калий равно (1,4-2):1. Осадок сушат и прокаливают. Одновременно с превращением фторида калия во фторид кальция происходит регенерация гидроокиси калия, которую возвращают в процесс на извлечение фтористого водорода. Изобретение позволяет получить чистый фторид кальция из фторуглеродсодержащих отходов процесса получения бензинов фтористоводородным алкилированием с полной очисткой указанных отходов от фтористоводородной кислоты. 1 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сырья для горячего прессования фторидной лазерной керамики. Способ получения порошка фторида стронция, активированного фторидом неодима, включает взаимодействие раствора фторида аммония с раствором, содержащим нитрат стронция и нитрат неодима. Полученный садок отделяют, промывают, сушат и подвергают термической обработке. Используют раствор, содержащий ионы стронция и неодима при их мольном соотношении от 0,997:0,003 до 0,98:0,02, соответственно. Фторид аммония берут с избытком от стехиометрии 100-120%. Термическую обработку высушенного осадка проводят в две стадии. Первую стадию проводят при температуре 200-250°C в течение 0,5-1 часа со скоростью нагрева 5-7 град/мин, вторую - при 550-600°C со скоростью нагрева 10-15 град/мин в атмосфере выделяющегося фтористого водорода в течение 2-3 часов. Изобретение позволяет получить тонкодисперсный безводный порошок фторида стронция, активированного фторидом неодима, с однородным химическим и фазовым составом и выходом продукта 92,3-97,5%. 9 ил., 3 табл., 6 пр.
Наверх