Патент ссср 283061

 

(ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ПАТЕНТУ

283Î61

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

Заявлено 17.11,1966 (№ 1055647/23-26) К,л. 1 2i, 3/02

МПК С 01Ь 3/02

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий

УДК 546,271 33.07 (088.8) Опубликовано 28,IX.1970. Б(оллетень № 30 при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 17.Х11.1970

Авторы пзобретсшгя

Иностранцы

Жан-Клод Бонтемпелли и Пьер Гарэ (Франция) Иностранная фирма

«Рона-Пуленк А. 0.» (Франция) Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕКИЯ БОРГИДРИДОВ ЩЕЛОЧИЬ|Х МЕТАЛЛОВ или

Изобретение касается получения боргидридов щелочных метал".0В, в частности натрия. калия, лития.

В известном способе получения боргидридов щелочных металлов, состоящем в нагревании борсодержащего соединения и соединения щелочного металла в присутствии раскисляющего металла, например алюминия или магния, в атмосфере водорода, приходится использовать достаточно дефицитные реагенты, а водород подавать под давлением до 150 ати.

Другие известные способы также либо используют дорогостоящие реатенты, либо требуют предварительной обработки некоторых из них, либо ведутся при весьма высоких температурах и давлениях.

Предлагаемый способ позволяет упростить процесс в целом. Способ отличается тем, что нагревание гидроокиси щелсчного материала ведут при давлении водорода, на 20 †1 итт рт. ст. превышающем атмосферное, с раскисляю.цим металлом, взятым в двукратном избытке от стехиометрически необходимого, с последующим введением борсодержащего соединения.

На первой стадии в реакцию вводят в нагретом состоянии гидроокись металла с раскисляющим металлом (алюминием или магнием). Происходит реакция под давлением во. дорода на 20 — 100 лтм рг. ст. выше атмосферного.

2МОН+А1 МА102-(МН+ / Н

МОН+Мд-+-Мо О+МН, где М вЂ” — щелочной металл, Na, К, L(.

К полученной смеси добавляют тетраборат

10 МеВ,О„и РеакциЯ пРоисходит в атмосфеРе водорода.

1 IМН+ 10,5H + 7А1+ 2МеВкО,-+— э 8МВН(+ 7МАIОз или

2МН + 7H > + 7МО + МвВзО, -+.

4МВН4 + 7MgO.

Приведенные реакции касаются Na и К, При получении боргидрида лития процесс

20 протекает несколько иначе.

4(LiOH+ Мо — МоО+ LiH)

4LiH + 21.(зВ О-, — э I iBH(+ 71лВО.

Г аскисление щелочнь(- гидроокислов в гид25 риды на первой, стадии является весьма экзотср м пчсскпм процессом, поэтому постепенно (порциями) вводят один из реактивов во все количество другого.

283061

65 цниипи

Заказ 3598/13

Тираж 480

Подписное

Сопукова, 2

Типография, пр, Операцпо ведут и I ерметично закрытом устройстве, снабженном приспособлением для тщательного размешивания продуктов и вводом для водорода.

Устройство загружают практически всем металлом, необходимым для всего процесса, после закрытия устройства и создания давления водорода на 20 — 100 ял рт. ст. выше атмосферного дооавляют металл-раскислитель прч температуре, необходимой для протекания р;.акции по мере введения гидроокиси металла.

После доведения температуры до необходимого значения (размешивающее устройство работает) постепенно добавляют гидроокись.

Температура повышается (реакция экзотермическая), ее необходимо поддерживать на определснном уровне во время всего процесса загрузки реагентов (в частности гидроокиси металла). После того как выделение водорода замедляется, усиливают нагревание. При этом происходит повторное поглощение водорода.

После окончания реакции первой стадии про изводят охлаждение, добавляют соль борной кислоты (тетраборат), по-прежнему в атмосфере водорода ведут нагревание при тщательном перемешивании, причем температуру 1ас. сы доводят до 400 — 450 C. По окончании реакции (прекращается поглощение водорода) полученный боргидрид металла охлаждают и экстрагируют обычными методами. Иногда на второй стадии добавляют вместе с тетраборагом небольшое количество сажи из чистого углерода для облегчения образования водорода. Используют сажу с большой удельной поверхностью (300 — 400 л/г) и в количестве

0,5 — 10 % от общей м ассы р еа ктиво в.

Металл-раскислитель берут обычно в двукратном количестве от стехиометрически необходимого. Большое значение имеют размеры частиц металла: менее 200 л»к для алюминия и менее 500 1»К для магния. Используемый тетраборат и гидроок: сь берут безводными.

Пример 1. В цилиндрический реактор из нержавеющей стали на 50 см, снабженный скребком-мешалкой и перегородкой, загружают 4,86 г (0,18 г люль) порошка алюминия (размер зерен 5 — 10,нк). Устройство закрывают, и устанавливают давление водорода на

20 — 100 лм рт. ст. выше атмосферного, массу нагревают до 300 С при перемешивании и добавляют постепенно в течение 1 lQc 4,4 г (0,11 г.,иоль) безводной гидроокиси натрия в порошке. Температура массы повышается до

350 С, при этом выделяется 1200 — 1250 сл> водорода, после чего гемпература повышается до 390 †4 С и происходит поглощение водорода за 1 час 600 сл».

Массу охлаждают и добавляют 2,01 г безводного тетрабората натрия (буры) в поро.пке (0,01 г.люль). Производят нагреванп пр,t перемешивании. При 400 С возобновляется поглощение водорода и продолжается до тех пор, пока не будут поглощепы 700 сл»». Темггература при этом возрастает до 450 С, производят охлаждение и вынимают порошкообраз5

50 ную массу с 8,85%-ным содержанием КаВН, что соответствует выходу 66,5% по натрию.

Пример 2. В устройство, описанное в примере 1, загружают 4,86 г (0,18 г.люль) порошка àлюминия, затем его закрывают, устанавливают водородное давление на 20 †100 и рт. ст. выше атмосферного, нагревают до

300 С с одновременным перемешиванием и далее в течение 1 час постепенно добавляют

6,182 г (0,11 г л,оль) безводной гидроокисп калия в порошке. Температура массы повышается до 380 С и за этот период выделяется

700 сл» водорода.

Затем температуру повышают до 390 — 410 С и наблюдают поглощение водорода 60 ся>/час.

Массу охлаждают, и в нее вводят (0,01 г лоль)

2,334 г безводного тетрабората калия 1(В.,О-, в порошке, и перемешивая, снова ведут нагревание. При 400 С возобновляется поглощение водорода и продолжается до тех пор, пока не оудут поглощены 560 с,я водорода. Температур а до стига ет 450 С.

Затем производят охлаждение и получают порошкообразную массу с 10,4%-ным содержанием 1(ВН», что соответствует 64,1% по калию.

Пример 3. B устройство, описанное в примере 1, загружают 1,46 г (0,06 г моль) порошка магния и 0,96 г (0,04 г люль) безводной гидроокиси лития в порошке. Устройство закрывают и устанавливают давление водорода на 20 — 100 м.я рт. ст. выше атмосферного.

Затем массу постепенно нагревают, перемешивая, при 130 С происходит выделение водорода, которое продолжается до 430 C. Объем выделившегося водорода 520 см>. Этот объем и последующие измеряют в обычных условиях (температуры и давления). При 430 — 440 С выделение газа прскращаегся, и начинается поглощение, продолжающееся до 540 С. Объем поглощенного водорода в продолжение этой фазы 505 c:è».

Затем массу охла кдают и добавляют 3,4 г (0,02 г »юль) тетрабората лития Li8»О-,.

Снова производят нагревание до 280 С пр:t постоянном помешивании, выдерживают эту температуру в течение 1 час, затем охлаждают, и получзюг сероватый порошок, содержащий 2,94% ?1ВН», что соответствует 78 /о-ному выходу по L1011.

Пр едм ет изобретения

Способ получения боргидридов щелочных металлов п тем нагрсвания борсодержащего соединения и соединения щелочного металла в»присутствии раскисляюшего металла, например алюминия или магния, в атмосфере водорода, отличаюгций ся тем, что, с целью упрощения процесса в целом, ведут нагреванис гидроокиси щелочно-î,металла при давлении водорода, на 20 — 100 л»л» рт. ст., превы шающем атмосфернсе, с раскисляющим металлом, взятым B двукратном избытке от стехиометрически необходимого, с последующим введением борсодержащего соединения.